Elektromagnety a jejich aplikace

Elektromagnet vytváří magnetické pole pomocí cívky proudící elektrickým proudem. Pro zesílení tohoto pole a nasměrování magnetického toku po určité dráze má většina elektromagnetů magnetický obvod vyrobený z měkké magnetické oceli.

Aplikace elektromagnetů

Elektromagnety se tak rozšířily, že je těžké pojmenovat oblast techniky, kde se používají v té či oné podobě. Nacházejí se v mnoha domácích spotřebičích — elektrických holicích strojcích, magnetofonech, televizorech atd. Zařízení komunikační techniky — telefonie, telegrafie a rádio — jsou bez jejich použití nemyslitelná.

Elektromagnety jsou nedílnou součástí elektrických strojů, mnoha zařízení průmyslové automatizace, ovládacích a ochranných zařízení pro různé elektrické instalace. Rozvíjející se oblastí použití elektromagnetů je lékařská zařízení. A konečně, obří elektromagnety se používají k urychlení elementárních částic v synchrofasotronech.

Hmotnost elektromagnetů se pohybuje od zlomků gramu až po stovky tun a elektrická energie spotřebovaná při jejich provozu se pohybuje od miliwattů až po desítky tisíc kilowattů.

Zvláštní oblastí použití elektromagnetů jsou elektromagnetické mechanismy. Elektromagnety se v nich používají jako pohon k provedení potřebného translačního pohybu pracovního prvku, buď k jeho otáčení o omezený úhel, nebo k vytvoření přídržné síly.

Příkladem takových elektromagnetů jsou trakční elektromagnety, určené k provádění určité práce při pohybu určitých pracovních těles; elektromagnetické zámky; elektromagnetické spojky a brzdy a brzdové solenoidy; Elektromagnety ovládající kontaktní zařízení v relé, stykačích, spouštěcích, vypínačích; zvedací elektromagnety, vibrační elektromagnety atd.

V řadě zařízení se spolu s elektromagnety nebo místo nich používají permanentní magnety (např. magnetické destičky obráběcích strojů, brzdy, magnetické zámky atd.).

Klasifikace elektromagnetů

Elektromagnety jsou velmi rozmanité v konstrukci, které se liší svými charakteristikami a parametry, proto klasifikace usnadňuje studium procesů probíhajících během jejich provozu.

Podle způsobu vytváření magnetického toku a charakteru působící magnetizační síly se elektromagnety dělí do tří skupin: neutrální elektromagnety se stejnosměrným proudem, polarizované elektromagnety se stejnosměrným proudem a elektromagnety se střídavým proudem.

Neutrální elektromagnety

V neutrálních stejnosměrných elektromagnetech vzniká pracovní magnetický tok pomocí permanentní cívky.Působení elektromagnetu závisí pouze na velikosti tohoto toku a nezávisí na jeho směru a tedy na směru proudu v cívce elektromagnetu. Při nepřítomnosti proudu jsou magnetický tok a přitažlivá síla působící na kotvu prakticky nulové.

Polarizované elektromagnety

Polarizované stejnosměrné elektromagnety se vyznačují přítomností dvou nezávislých magnetických toků: (polarizační a pracovní. Polarizační magnetický tok se ve většině případů vytváří pomocí permanentních magnetů. Někdy se k tomuto účelu používají elektromagnety. Pracovní tok vzniká působením magnetizační síly pracovní nebo řídicí cívky.Není-li v nich proud, působí na kotvu přitažlivá síla vytvořená polarizačním magnetickým tokem.Působení polarizovaného elektromagnetu závisí jak na velikosti, tak na směru el. pracovní tok, tedy směr proudu v pracovní cívce.

Střídavé elektromagnety

U elektromagnetů na střídavý proud je cívka napájena zdrojem střídavého proudu. Magnetický tok vytvářený cívkou, kterou prochází střídavý proud, se periodicky mění ve velikosti a směru (střídavý magnetický tok), v důsledku čehož elektromagnetická přitažlivá síla pulsuje od nuly do maxima s frekvencí dvojnásobku frekvence napájecího zdroje. aktuální.

U trakčních elektromagnetů je však snížení elektromagnetické síly pod určitou úroveň nepřijatelné, protože to vede k vibracím kotvy a v některých případech k přímému narušení normálního provozu.Proto je u trakčních elektromagnetů pracujících se střídavým magnetickým tokem nutné sáhnout k opatřením ke snížení hloubky silového zvlnění (např. použít stínící cívku překrývající část pólu elektromagnetu).

Kromě uvedených odrůd jsou v současné době rozšířeny elektromagnety s korekcí proudu, které lze výkonově připsat střídavým elektromagnetům a svými vlastnostmi se blíží elektromagnetům stejnosměrným. Protože stále existují některé specifické rysy jejich práce.

Podle způsobu zapnutí vinutí se rozlišují elektromagnety se sériovým a paralelním vinutím.

Sériová vinutí pracující při daném proudu jsou vyrobena s malým počtem závitů na velké části. Proud procházející takovou cívkou prakticky nezávisí na jejích parametrech, ale je určen charakteristikami spotřebičů zapojených do série s cívkou.

Paralelní vinutí pracující při daném napětí mají zpravidla velmi velký počet závitů a jsou vyrobena z drátu s malým průřezem.

Podle povahy cívky se elektromagnety dělí na ty, které pracují v dlouhém, periodickém a krátkodobém režimu.

Pokud jde o rychlost působení, elektromagnety mohou mít normální rychlost působení, rychle působící a pomalu působící. Toto dělení je poněkud svévolné a udává především, zda byla přijata speciální opatření k dosažení požadované rychlosti jednání.

Všechny výše uvedené vlastnosti zanechávají stopy na konstrukčních charakteristikách elektromagnetů.

Zvedací elektromagnety

Elektromagnetické zařízení

Současně se všemi druhy elektromagnetů, se kterými se v praxi setkáváme, sestávají z hlavních částí se stejným účelem. Patří mezi ně cívka s na ní umístěnou magnetizační cívkou (může být více cívek a více cívek), pevná část magnetického obvodu z feromagnetického materiálu (jho a jádro) a pohyblivá část magnetického obvodu (kotva). V některých případech se stacionární část magnetického obvodu skládá z několika částí (základna, pouzdro, příruby atd.). A)

Kotva je oddělena od zbytku magnetického obvodu vzduchovými mezerami a je součástí elektromagnetu, který ji při vnímání elektromagnetické síly přenáší na odpovídající části ovládaného mechanismu.

Počet a tvar vzduchových mezer oddělujících pohyblivou část magnetického obvodu od stacionární závisí na konstrukci elektromagnetu Vzduchové mezery, kde působí užitečná síla, se nazývají dělníky; parazitní jsou vzduchové mezery, kde nepůsobí síla ve směru možného pohybu kotvy.

Plochy pohyblivé nebo stacionární části magnetického obvodu, které omezují pracovní vzduchovou mezeru, se nazývají póly.

V závislosti na umístění kotvy vzhledem ke zbytku elektromagnetu se rozlišuje mezi vnějšími atraktivními elektromagnety kotvy, elektromagnety zatahovací kotvy a vnějšími příčně se pohybujícími elektromagnety kotvy.

Charakteristickým znakem elektromagnetů s vnější atraktivní kotvou je vnější umístění kotvy vzhledem k cívce. To je ovlivněno především pracovním tokem přecházejícím z kotvy na koncovou stranu jádra.Pohyb kotvy může být rotační (například solenoid ventilu) nebo translační. Svodové proudy (uzavírající se navíc k pracovní mezeře) v takových elektromagnetech prakticky nevytvářejí tažné síly, a proto mají tendenci se zmenšovat. Elektromagnety této skupiny mohou vyvinout poměrně velkou sílu, ale obvykle se používají s relativně malými zdvihy kotvy.

Charakteristickým znakem elektromagnetů zatahovací kotvy je částečné umístění kotvy do její výchozí polohy uvnitř cívky a její další pohyb v cívce za provozu. Svodové toky z takových elektromagnetů, zejména s velkými vzduchovými mezerami, vytvářejí určitou tažnou sílu, v důsledku čehož jsou užitečné zejména pro relativně velké zdvihy kotvy. Takové elektromagnety mohou být vyrobeny s dorazem nebo bez něj a tvar povrchů tvořících pracovní mezeru se může lišit v závislosti na tom, jaké trakční charakteristiky má být dosaženo.

Nejběžnější jsou elektromagnety s plochými a komolými kuželovými póly a také elektromagnety bez omezovače. Jako vedení pro kotvu se nejčastěji používá trubice z nemagnetického materiálu, která vytváří parazitní mezeru mezi kotvou a horní, stacionární částí magnetického obvodu.

Solenoidy zatahovací kotvy mohou vyvíjet síly a mají různé zdvihy kotvy ve velmi širokém rozsahu, díky čemuž jsou široce používány.

Elektromagnety V s vnější příčně se pohybující kotvou kotvy se pohybují magnetickými siločárami a otáčí se o určitý omezený úhel.Takové elektromagnety obvykle vyvíjejí relativně malé síly, ale umožňují vhodným přizpůsobením tvaru pólu a kotvy získat změny v trakční charakteristice a vysoký koeficient návratnosti.

V každé ze tří uvedených skupin elektromagnetů je zase řada konstrukčních variant souvisejících jak s povahou proudu protékajícího cívkou, tak s potřebou zajistit stanovené charakteristiky a parametry elektromagnetů.

Přečtěte si také: O magnetickém poli, solenoidech a elektromagnetech