Електромагнети и њихова примена

Електромагнет ствара магнетно поље користећи калем који струји електричном струјом. Да би појачали ово поље и усмерили магнетни флукс дуж одређене путање, већина електромагнета има магнетно коло направљено од меког магнетног челика.

Примена електромагнета

Електромагнети су постали толико распрострањени да је тешко именовати област технологије у којој се користе у овом или оном облику. Налазе се у многим кућним апаратима - електричним бријачима, касетофонима, телевизорима итд. Уређаји комуникационе технологије — телефонија, телеграфија и радио — незамисливи су без њихове употребе.

Електромагнети су саставни део електричних машина, многих индустријских уређаја за аутоматизацију, управљачке и заштитне опреме за различите електричне инсталације. Област примене електромагнета у развоју је медицинска опрема. Коначно, џиновски електромагнети се користе за убрзавање елементарних честица у синхрофазотронима.

Тежина електромагнета варира од фракција грама до стотина тона, а електрична енергија која се троши током њиховог рада варира од миливата до десетина хиљада киловата.

Посебно поље примене електромагнета су електромагнетни механизми. У њима се електромагнети користе као погон за обављање неопходног транслационог кретања радног елемента, било да га ротирају под ограниченим углом или да створе силу држања.

Пример таквих електромагнета су вучни електромагнети, пројектовани за обављање одређених послова при померању одређених радних тела; електромагнетне браве; електромагнетна квачила и кочнице и кочни соленоиди; електромагнети који активирају контактне уређаје у релејима, контакторима, стартерима, прекидачима; електромагнети за подизање, вибрациони електромагнети итд.

У низу уређаја, уз електромагнете или уместо њих, користе се трајни магнети (на пример, магнетне плоче машина за сечење метала, кочнице, магнетне браве итд.).

Класификација електромагнета

Електромагнети су веома разноврсни у дизајну, који се разликују по својим карактеристикама и параметрима, па класификација олакшава проучавање процеса који се дешавају током њиховог рада.

У зависности од начина стварања магнетног флукса и природе делујуће силе магнетизирања, електромагнети се деле у три групе: неутрални електромагнети са једносмерном струјом, поларизовани електромагнети са једносмерном струјом и електромагнети са наизменичном струјом.

Неутрални електромагнети

У неутралним електромагнетима једносмерне струје, радни магнетни флукс се ствара помоћу трајног намотаја.Дејство електромагнета зависи само од величине овог флукса и не зависи од његовог правца па самим тим и од смера струје у калему електромагнета. У одсуству струје, магнетни флукс и сила привлачења која делује на арматуру су практично нула.

Поларизовани електромагнети

Поларизовани једносмерни електромагнети се одликују присуством два независна магнетна флукса: (поларизујући и радни. Поларизујући магнетни флукс у већини случајева настаје уз помоћ перманентних магнета. Понекад се у ту сврху користе електромагнети. Радни флукс настаје под дејством силе магнетизирања радног или контролног намотаја.Ако у њима нема струје, привлачна сила створена поларизујућим магнетним флуксом делује на арматуру.Дејство поларизованог електромагнета зависи и од величине и од смера кретања. радни флукс, односно смер струје у радном калему.

АЦ електромагнети

У електромагнетима наизменичне струје, калем се напаја од извора наизменичне струје. Магнетни флукс који ствара калем кроз који пролази наизменична струја периодично се мења у величини и смеру (наизменични магнетни флукс), услед чега електромагнетна сила привлачења пулсира од нуле до максимума са фреквенцијом двоструко већом од фреквенције напајања. Тренутни.

Међутим, за вучне електромагнете, смањење електромагнетне силе испод одређеног нивоа је неприхватљиво, јер то доводи до вибрација арматуре, ау неким случајевима и до директног поремећаја нормалног рада.Због тога, у вучним електромагнетима који раде са наизменичним магнетним флуксом, потребно је прибегавати мерама за смањење дубине таласања силе (на пример, користити заштитни калем који покрива део пола електромагнета).

Поред наведених варијетета, тренутно су распрострањени електромагнети за корекцију струје, који се по снази могу приписати електромагнетима наизменичне струје и по својим карактеристикама су блиски електромагнетима једносмерне струје. Јер ипак постоје неке специфичности њиховог рада.

У зависности од начина на који је намотај укључен, разликује се електромагнете са серијским и паралелним намотајима.

Серијски намотаји који раде на датој струји се израђују са малим бројем обртаја на великом делу. Струја која пролази кроз такав калем практично не зависи од његових параметара, већ је одређена карактеристикама потрошача повезаних у серију са калемом.

Паралелни намотаји који раде на датом напону имају, по правилу, веома велики број завоја и направљени су од жице са малим попречним пресеком.

По природи завојнице, електромагнети се деле на оне који раде у дуготрајним, периодичним и краткорочним режимима.

По брзини дејства, електромагнети могу бити нормалне брзине дејства, брзог и спорог дејства. Ова подела је донекле произвољна и углавном указује на то да ли су предузете посебне мере за постизање потребне брзине деловања.

Све горе наведене карактеристике остављају траг на дизајнерским карактеристикама електромагнета.

Подизање електромагнета

Електромагнетни уређај

Истовремено, уз сву разноликост електромагнета који се сусрећу у пракси, они се састоје од главних делова исте намене. Укључују калем са намотајем за магнетизирање који се налази на њему (може бити неколико намотаја и неколико намотаја), фиксни део магнетног кола од феромагнетног материјала (јарам и језгро) и покретни део магнетног кола (арматура). У неким случајевима, стационарни део магнетног кола се састоји од неколико делова (база, кућиште, прирубнице итд.). а)

Арматура је одвојена од остатка магнетног кола ваздушним празнинама и део је електромагнета, који је, опажајући електромагнетну силу, преноси на одговарајуће делове активираног механизма.

Број и облик ваздушних зазора који одвајају покретни део магнетног кола од непокретног зависе од конструкције електромагнета.Ваздушни зазори где се јавља корисна сила називају се радници; ваздушни отвори где нема силе у правцу могућег кретања сидра су паразитски.

Површине покретног или непокретног дела магнетног кола које ограничавају радни ваздушни зазор називају се полови.

У зависности од положаја арматуре у односу на остатак електромагнета, прави се разлика између спољашњих атрактивних арматурних електромагнета, електромагнета арматуре на увлачење и спољашњих попречно покретних електромагнета арматуре.

Карактеристична карактеристика електромагнета са спољном атрактивном арматуром је спољна локација арматуре у односу на калем. На то углавном утиче радни ток који пролази од арматуре до крајње стране језгра.Кретање арматуре може бити ротационо (на пример, соленоид вентила) или транслаторно. Струје цурења (затварање поред радног зазора) у таквим електромагнетима практично не стварају вучне силе, па стога имају тенденцију да се смањују. Електромагнети ове групе могу развити прилично велику силу, али се обично користе са релативно малим ударима арматуре.

Посебност електромагнета за увлачење арматуре је делимично постављање арматуре у почетни положај унутар завојнице и њено даље кретање у завојници током рада. Токови цурења из таквих електромагнета, посебно са великим ваздушним празнинама, стварају одређену вучну силу, због чега су корисни, посебно за релативно велике ходове арматуре. Такви електромагнети могу бити направљени са или без граничника, а облик површина које формирају радни зазор може бити различит у зависности од тога која вучна карактеристика се жели добити.

Најчешћи су електромагнети са равним и скраћеним конусним половима, као и електромагнети без граничника. Као водич за арматуру најчешће се користи цев од немагнетног материјала, која ствара паразитски зазор између арматуре и горњег, стационарног дела магнетног кола.

Увлачиви соленоиди арматуре могу развити силе и имати ход арматуре који варира у веома широком опсегу, што их чини широко примењеним.

В електромагнети са спољном арматуром која се попречно креће се креће кроз магнетне линије силе, ротирајући под одређеним ограниченим углом.Такви електромагнети обично развијају релативно мале силе, али омогућавају, одговарајућим подударањем облика стуба и арматуре, да се добију промене у вучној карактеристици и висок коефицијент поврата.

У свакој од три наведене групе електромагнета, заузврат, постоји низ варијанти дизајна који се односе како на природу струје која тече кроз калем, тако и на потребу да се обезбеде наведене карактеристике и параметри електромагнета.

Прочитајте такође: О магнетном пољу, соленоидима и електромагнетима