Elektromagneti i njihova primjena

Elektromagnet stvara magnetsko polje pomoću zavojnice kroz koju teče električna struja. Kako bi pojačali ovo polje i usmjerili magnetski tok duž određenog puta, većina elektromagneta ima magnetski krug izrađen od mekog magnetskog čelika.

Primjena elektromagneta

Elektromagneti su postali toliko rašireni da je teško imenovati područje tehnologije u kojem se koriste u ovom ili onom obliku. Nalaze se u mnogim kućanskim aparatima - električnim brijačima, magnetofonima, televizorima itd. Uređaji komunikacijske tehnologije — telefonija, telegrafija i radio — nezamislivi su bez njihove uporabe.

Elektromagneti su sastavni dio električnih strojeva, mnogih uređaja za industrijsku automatizaciju, opreme za upravljanje i zaštitu raznih električnih instalacija. Područje primjene elektromagneta u razvoju je medicinska oprema. Konačno, ogromni elektromagneti koriste se za ubrzavanje elementarnih čestica u sinkrofazotronima.

Težina elektromagneta varira od djelića grama do stotina tona, a električna energija koja se troši tijekom njihova rada varira od milivata do desetaka tisuća kilovata.

Posebno područje primjene elektromagneta su elektromagnetski mehanizmi. U njima se elektromagneti koriste kao pogon za izvođenje potrebnog translatornog gibanja radnog elementa, bilo da se zakrene pod ograničenim kutom ili da se stvori sila držanja.

Primjer takvih elektromagneta su vučni elektromagneti, dizajnirani za obavljanje određenog rada pri kretanju određenih radnih tijela; elektromagnetske brave; elektromagnetske spojke i kočnice i solenoidi kočnica; elektromagneti koji pokreću kontaktne uređaje u relejima, kontaktorima, starterima, prekidačima; elektromagneti za podizanje, vibrirajući elektromagneti itd.

U nizu uređaja, uz elektromagnete ili umjesto njih, koriste se trajni magneti (na primjer, magnetske ploče strojeva za rezanje metala, kočnice, magnetske brave itd.).

Klasifikacija elektromagneta

Elektromagneti su vrlo raznoliki u dizajnu, koji se razlikuju po svojim karakteristikama i parametrima, stoga klasifikacija olakšava proučavanje procesa koji se odvijaju tijekom njihovog rada.

Ovisno o načinu stvaranja magnetskog toka i prirodi djelovanja sile magnetiziranja, elektromagneti se dijele u tri skupine: neutralni elektromagneti s istosmjernom strujom, polarizirani elektromagneti s istosmjernom strujom i elektromagneti s izmjeničnom strujom.

Neutralni elektromagneti

U neutralnim istosmjernim elektromagnetima, radni magnetski tok stvara se pomoću trajnog svitka.Djelovanje elektromagneta ovisi samo o veličini tog toka i ne ovisi o njegovom smjeru pa prema tome ni o smjeru struje u zavojnici elektromagneta. U nedostatku struje, magnetski tok i sila privlačenja koja djeluje na armaturu su praktički jednaki nuli.

Polarizirani elektromagneti

Za polarizirane istosmjerne elektromagnete karakteristična je prisutnost dva neovisna magnetska toka: (polarizacijski i radni. Polarizirajući magnetski tok u većini slučajeva nastaje uz pomoć permanentnih magneta. Ponekad se u tu svrhu koriste elektromagneti. Radni tok nastaje pod djelovanjem sile magnetiziranja radnog ili upravljačkog svitka.Ako u njima nema struje, na kotvu djeluje privlačna sila koju stvara polarizirajući magnetski tok.Djelovanje polariziranog elektromagneta ovisi i o veličini i o smjeru radni tok, odnosno smjer struje u radnom svitku.

AC elektromagneti

U elektromagnetima izmjenične struje, zavojnicu napaja izvor izmjenične struje. Magnetski tok koji stvara zavojnica kroz koju prolazi izmjenična struja periodički mijenja veličinu i smjer (izmjenični magnetski tok), uslijed čega elektromagnetska sila privlačenja pulsira od nule do maksimuma s frekvencijom dvostruko većom od frekvencije napajanja. Trenutno.

Međutim, za vučne elektromagnete smanjenje elektromagnetske sile ispod određene razine je neprihvatljivo, jer to dovodi do vibracija armature, au nekim slučajevima i do izravnog poremećaja normalnog rada.Stoga je u vučnim elektromagnetima koji rade s izmjeničnim magnetskim tokom potrebno pribjeći mjerama za smanjenje dubine valovitosti sile (na primjer, koristiti zaštitnu zavojnicu koja pokriva dio pola elektromagneta).

Osim navedenih sorti, trenutno su rašireni elektromagneti za korekciju struje, koji se po snazi ​​mogu pripisati elektromagnetima izmjenične struje, a po svojim karakteristikama su bliski elektromagnetima istosmjerne struje. Jer još uvijek postoje neke specifičnosti njihova rada.

Ovisno o načinu navijanja namota, razlikuju se elektromagneti sa serijskim i paralelnim namotima.

Serijski namoti koji rade na danoj struji izrađuju se s malim brojem zavoja na velikom dijelu. Struja koja prolazi kroz takav svitak praktički ne ovisi o njegovim parametrima, već je određena karakteristikama potrošača spojenih u seriju sa svitkom.

Paralelni namoti koji rade na određenom naponu imaju u pravilu vrlo veliki broj zavoja i izrađeni su od žice s malim poprečnim presjekom.

Po prirodi zavojnice, elektromagneti se dijele na one koji rade u dugotrajnom, periodičnom i kratkotrajnom načinu rada.

Po brzini djelovanja elektromagneti mogu biti normalne brzine djelovanja, brzodjelujući i sporodjelujući. Ova podjela je donekle proizvoljna i uglavnom pokazuje jesu li poduzete posebne mjere za postizanje potrebne brzine djelovanja.

Sve navedene karakteristike ostavljaju traga na konstrukcijskim karakteristikama elektromagneta.

Elektromagneti za podizanje

Elektromagnetski uređaj

U isto vrijeme, uz svu raznolikost elektromagneta koji se susreću u praksi, oni se sastoje od glavnih dijelova iste namjene. Obuhvaćaju zavojnicu na kojoj se nalazi svitak za magnetiziranje (može biti više zavojnica i više zavojnica), nepomični dio magnetskog kruga od feromagnetskog materijala (jaram i jezgra) i pomični dio magnetskog kruga (kodva). U nekim slučajevima, stacionarni dio magnetskog kruga sastoji se od nekoliko dijelova (baza, kućište, prirubnice itd.). a)

Armatura je odvojena od ostatka magnetskog kruga zračnim rasporima i dio je elektromagneta, koji, opažajući elektromagnetsku silu, prenosi je na odgovarajuće dijelove pokretanog mehanizma.

Broj i oblik zračnih raspora koji odvajaju pokretni dio magnetskog kruga od nepokretnog ovisi o konstrukciji elektromagneta.Zračni raspori u kojima se javlja korisna sila nazivaju se radnici; zračni raspori u kojima nema sile u smjeru mogućeg gibanja sidra su parazitni.

Površine pokretnog ili nepokretnog dijela magnetskog kruga koje ograničavaju radni zračni raspor nazivaju se polovi.

Ovisno o položaju armature u odnosu na ostatak elektromagneta, razlikuju se vanjski privlačni armaturni elektromagneti, uvlačivi armaturni elektromagneti i vanjski poprečno pomični armaturni elektromagneti.

Karakteristična značajka elektromagneta s vanjskom privlačnom armaturom je vanjski položaj armature u odnosu na zavojnicu. Na to uglavnom utječe tok rada koji prolazi od armature do krajnje strane jezgre.Gibanje armature može biti rotacijsko (na primjer, solenoid ventila) ili translatorno. Struje curenja (zatvaranje uz radni razmak) u takvim elektromagnetima praktički ne stvaraju vučne sile, pa se stoga nastoje smanjiti. Elektromagneti ove skupine mogu razviti prilično veliku silu, ali se obično koriste s relativno malim hodovima armature.

Posebnost elektromagneta uvlačne armature je djelomično postavljanje armature u početni položaj unutar zavojnice i njeno daljnje kretanje u zavojnici tijekom rada. Propusni tokovi iz takvih elektromagneta, posebno kod velikih zračnih raspora, stvaraju određenu vučnu silu, zbog čega su korisni, posebno za relativno velike hodove armature. Takvi elektromagneti mogu biti izrađeni sa ili bez graničnika, a oblik površina koje tvore radni raspor može biti različit ovisno o tome kakva se vučna karakteristika želi postići.

Najčešći su elektromagneti s ravnim i krnjim stožastim polovima, kao i elektromagneti bez limitera. Kao vodilica za kotvu najčešće se koristi cijev od nemagnetskog materijala koja stvara parazitni razmak između kotve i gornjeg, nepokretnog dijela magnetskog kruga.

Uvlačivi armaturni solenoidi mogu razviti sile i imati armaturne udare koji variraju u vrlo širokom rasponu, što ih čini širokom uporabom.

V elektromagneti s vanjskom poprečno pomičnom armaturom armatura se kreće kroz magnetske silnice, okrećući se za određeni ograničeni kut.Takvi elektromagneti obično razvijaju relativno male sile, ali omogućuju, odgovarajućim usklađivanjem oblika pola i armature, postizanje promjena u vučnoj karakteristici i visokog koeficijenta povrata.

U svakoj od tri navedene skupine elektromagneta, zauzvrat, postoji niz konstrukcijskih varijanti koje se odnose kako na prirodu struje koja teče kroz zavojnicu, tako i na potrebu osiguranja navedenih karakteristika i parametara elektromagneta.

Pročitajte također: O magnetskom polju, solenoidima i elektromagnetima