Elektromágnesek és alkalmazásaik
Az elektromágnes mágneses teret hoz létre egy elektromos árammal sugárzott tekercs segítségével. Ennek a mezőnek a felerősítésére és a mágneses fluxus egy meghatározott út mentén történő irányítására a legtöbb elektromágnes enyhe mágneses acélból készült mágneses áramkörrel rendelkezik.
Elektromágnesek alkalmazása
Az elektromágnesek annyira elterjedtek, hogy nehéz megnevezni a technológia olyan területét, ahol ilyen vagy olyan formában alkalmazzák őket. Számos háztartási készülékben megtalálhatók - elektromos borotvák, magnók, televíziók stb. Kommunikációs technológiai eszközök – telefon, távíró és rádió – elképzelhetetlenek használatuk nélkül.
Az elektromágnesek szerves részét képezik az elektromos gépeknek, számos ipari automatizálási eszköznek, különféle elektromos berendezések vezérlő- és védelmi berendezéseinek. Az elektromágnesek fejlődő alkalmazási területe az orvosi berendezések. Végül óriás elektromágneseket használnak a szinkrophasotronok elemi részecskéinek felgyorsítására.
Az elektromágnesek tömege a gramm töredékétől a több száz tonnáig terjed, a működésük során felhasznált elektromos energia pedig milliwatttól több tízezer kilowattig terjed.
Az elektromágnesek speciális alkalmazási területe az elektromágneses mechanizmusok. Ezekben az elektromágneseket hajtásként használják a munkaelem szükséges transzlációs mozgásának végrehajtására, akár korlátozott szögben történő elforgatására, akár tartóerő létrehozására.
Ilyen elektromágnesek például a vontatási elektromágnesek, amelyeket bizonyos munkák elvégzésére terveztek bizonyos munkatestek mozgatásakor; elektromágneses zárak; elektromágneses tengelykapcsolók és fékek és fék mágnesszelepek; Elektromágnesek működtető érintkező eszközök relékben, kontaktorokban, indítókban, megszakítókban; emelő elektromágnesek, vibrációs elektromágnesek stb.
Számos eszközben az elektromágnesekkel együtt vagy helyettük állandó mágneseket használnak (például fémvágó gépek mágneslemezei, fékek, mágneses zárak stb.).
Az elektromágnesek osztályozása
Az elektromágnesek nagyon változatos felépítésűek, jellemzőikben és paramétereikben is különböznek egymástól, ezért az osztályozás megkönnyíti a működésük során fellépő folyamatok tanulmányozását.
A mágneses fluxus létrehozásának módszerétől és a ható mágnesező erő természetétől függően az elektromágneseket három csoportra osztják: egyenáramú semleges elektromágnesek, egyenáramú polarizált elektromágnesek és váltakozó áramú elektromágnesek.
Semleges elektromágnesek
A semleges egyenáramú elektromágnesekben működő mágneses fluxus jön létre egy állandó tekercs segítségével.Az elektromágnes hatása csak ennek a fluxusnak a nagyságától függ, és nem függ az irányától, tehát az elektromágnes tekercsében folyó áram irányától. Áram hiányában a mágneses fluxus és az armatúrára ható vonzási erő gyakorlatilag nulla.
Polarizált elektromágnesek
A polarizált egyenáramú elektromágneseket két egymástól független mágneses fluxus jelenléte jellemzi: (polarizáló és működő. A polarizáló mágneses fluxust a legtöbb esetben állandó mágnesek segítségével hozzuk létre. Néha elektromágneseket használnak erre a célra. A működési fluxus a működés hatására jön létre. a munka- vagy a vezérlőtekercs mágnesező erejéből.Ha nincs bennük áram, akkor a polarizáló mágneses fluxus által keltett vonzóerő hat az armatúrára.A polarizált elektromágnes hatása mind a nagyságától, mind az irányától függ. üzemi fluxus, vagyis a munkatekercs áramának iránya.
AC elektromágnesek
A váltakozó áramú elektromágneseknél a tekercset váltakozó áramforrás táplálja. A váltóáram áthaladó tekercs által létrehozott mágneses fluxus nagysága és iránya periodikusan változik (váltakozó mágneses fluxus), aminek eredményeként az elektromágneses vonzási erő nulláról a maximumra impulzál, a tápfeszültség kétszeresének frekvenciájával. jelenlegi.
A vontatási elektromágnesek esetében azonban elfogadhatatlan az elektromágneses erő egy bizonyos szint alá csökkentése, mivel ez az armatúra rezgéséhez, egyes esetekben pedig a normál működés közvetlen megzavarásához vezet.Ezért a váltakozó mágneses fluxussal működő vontatási elektromágneseknél olyan intézkedéseket kell hozni, amelyek csökkentik az erő hullámosságának mélységét (például az elektromágnes pólusának egy részét lefedő árnyékoló tekercset).
A felsorolt fajtákon kívül jelenleg elterjedtek az áramkorrekciós elektromágnesek, amelyek teljesítményüket tekintve a váltóáramú elektromágnesekhez köthetők, és jellemzőikben közel állnak az egyenáramú elektromágnesekhez. Mert van még néhány sajátossága a munkájuknak.
A tekercselés bekapcsolási módjától függően megkülönböztetünk soros és párhuzamos tekercselésű elektromágneseket.
Az adott áramerősséggel működő soros tekercsek kis fordulatszámmal készülnek nagy szakaszon. Az ilyen tekercsen áthaladó áram gyakorlatilag nem függ a paramétereitől, hanem a tekercshez sorba kapcsolt fogyasztók jellemzői határozzák meg.
Az adott feszültségen működő párhuzamos tekercsek általában nagyon sok fordulattal rendelkeznek, és kis keresztmetszetű huzalból készülnek.
A tekercs jellege szerint az elektromágneseket hosszú, időszakos és rövid távú üzemmódban működőkre osztják.
A hatássebesség szempontjából az elektromágnesek lehetnek normál hatású, gyors és lassú hatásúak. Ez a felosztás némileg önkényes, és főként azt jelzi, hogy történtek-e speciális intézkedések a szükséges cselekvési sebesség elérése érdekében.
A fenti jellemzők mindegyike rányomja bélyegét az elektromágnesek tervezési jellemzőire.
Emelő elektromágnesek
Elektromágneses eszköz
Ugyanakkor a gyakorlatban előforduló elektromágnesek sokfélesége mellett ugyanazt a célt szolgáló fő részekből állnak. Ezek közé tartozik egy tekercs, amelyen mágnesező tekercs található (több tekercs és több tekercs is lehet), egy ferromágneses anyagból készült mágneses áramkör rögzített része (járom és mag) és egy mágneses áramkör mozgatható része (armatúra). Bizonyos esetekben a mágneses áramkör álló része több részből áll (alap, ház, karimák stb.). a)
Az armatúrát légrés választja el a mágneses áramkör többi részétől, és része az elektromágnesnek, amely az elektromágneses erőt érzékelve továbbítja azt a működtetett mechanizmus megfelelő részeihez.
A mágneses kör mozgó részét az állótól elválasztó légrések száma és alakja az elektromágnes kialakításától függ.Azokat a légréseket, ahol hasznos erő lép fel, munkásoknak nevezzük; élősködők azok a légrések, ahol nincs erő a horgony lehetséges mozgásának irányában.
A mágneses kör mozgó vagy álló részének azokat a felületeit, amelyek a munkalégrést korlátozzák, pólusoknak nevezzük.
Attól függően, hogy az armatúra az elektromágnes többi részéhez képest hol helyezkedik el, megkülönböztetünk külső vonzó armatúrás elektromágneseket, visszahúzható armatúrás elektromágneseket és külső, keresztirányban mozgó armatúrás elektromágneseket.
A külső vonzó armatúrával rendelkező elektromágnesek jellemző tulajdonsága az armatúra külső elhelyezkedése a tekercshez képest. Ezt főként az armatúrától a mag végoldaláig áthaladó munkafolyamat befolyásolja.Az armatúra mozgása lehet forgó (például szelep mágneses) vagy transzlációs. Az ilyen elektromágnesekben a szivárgó áramok (a munkarés mellett bezáródnak) gyakorlatilag nem hoznak létre vonóerőt, ezért csökkennek. Az ebbe a csoportba tartozó elektromágnesek meglehetősen nagy erőt tudnak kifejteni, de általában viszonylag kis armatúra-löketekkel használják.
A visszahúzható armatúrás elektromágnesek megkülönböztető jellemzője az armatúra részleges elhelyezése a kezdeti helyzetében a tekercs belsejében, és további mozgása a tekercsben működés közben. Az ilyen elektromágnesek szivárgó fluxusai, különösen nagy légréseknél, bizonyos húzóerőt hoznak létre, aminek következtében különösen nagy armatúra löketeknél hasznosak. Az ilyen elektromágnesek készülhetnek ütközővel vagy anélkül, és a munkarést alkotó felületek alakja eltérő lehet attól függően, hogy milyen vontatási karakterisztikát kívánunk elérni.
A legelterjedtebbek a lapos és csonka kúpos pólusú elektromágnesek, valamint a határoló nélküli elektromágnesek. Az armatúra útmutatójaként leggyakrabban nem mágneses anyagú csövet használnak, amely parazita rést hoz létre az armatúra és a mágneses áramkör felső, álló része között.
A behúzható armatúra-szolenoidok erőket fejleszthetnek, és az armatúra löketei nagyon széles tartományban változhatnak, így széles körben használják őket.
A külső keresztirányban mozgó armatúrával rendelkező V elektromágnesek armatúrája a mágneses erővonalakon keresztül mozog, és egy bizonyos korlátozott szögben forog.Az ilyen elektromágnesek általában viszonylag kis erőket fejlesztenek ki, de lehetővé teszik a pólus és az armatúra alakjának megfelelő összehangolásával a vontatási karakterisztika változásait és a nagy visszatérési együtthatót.
Az elektromágnesek három felsorolt csoportjának mindegyikében számos tervezési változat létezik, amelyek mind a tekercsen átfolyó áram természetéhez, mind az elektromágnesek meghatározott jellemzőinek és paramétereinek biztosításának szükségességéhez kapcsolódnak.
Olvassa el még: A mágneses térről, a szolenoidokról és az elektromágnesekről