Електромагнити и техните приложения

Електромагнит създава магнитно поле с помощта на намотка, рационализирана с електрически ток. За да засилят това поле и да насочат магнитния поток по определен път, повечето електромагнити имат магнитна верига, изработена от мека магнитна стомана.

Приложение на електромагнити

Електромагнитите са станали толкова широко разпространени, че е трудно да се назове областта на технологиите, където и да се използват под една или друга форма. Те се намират в много домакински уреди — електрически самобръсначки, магнетофони, телевизори и др. Устройствата за комуникационни технологии — телефонията, телеграфията и радиото са немислими без тяхното използване.

Електромагнитите са неразделна част от електрическите машини, много индустриални устройства за автоматизация, оборудване за управление и защита за различни електрически инсталации. Развиваща се област на приложение на електромагнитите е медицинското оборудване. И накрая, гигантски електромагнити се използват за ускоряване на елементарни частици в синхрофазотрони.

Теглото на електромагнитите варира от части от грам до стотици тонове, а консумираната по време на тяхната работа електрическа енергия варира от миливати до десетки хиляди киловати.

Специална област на приложение на електромагнитите са електромагнитните механизми. В тях електромагнитите се използват като задвижване за извършване на необходимото транслационно движение на работния елемент или за завъртането му в ограничен ъгъл, или за създаване на задържаща сила.

Пример за такива електромагнити са тяговите електромагнити, предназначени да извършват определена работа при преместване на определени работни тела; електромагнитни брави; електромагнитни съединители и спирачки и спирачни електромагнити; електромагнити, задействащи контактни устройства в релета, контактори, стартери, прекъсвачи; повдигащи електромагнити, вибрационни електромагнити и др.

В редица устройства, заедно с електромагнити или вместо тях, се използват постоянни магнити (например магнитни плочи на металорежещи машини, спирачки, магнитни брави и др.).

Класификация на електромагнитите

Електромагнитите са много разнообразни по дизайн, които се различават по своите характеристики и параметри, поради което класификацията улеснява изучаването на процесите, протичащи по време на тяхната работа.

В зависимост от метода на създаване на магнитен поток и характера на действащата намагнитваща сила електромагнитите се разделят на три групи: неутрални електромагнити с постоянен ток, поляризирани електромагнити с постоянен ток и електромагнити с променлив ток.

Неутрални електромагнити

В неутрални електромагнити с постоянен ток се създава работещ магнитен поток с помощта на постоянна намотка. Действието на електромагнита зависи само от големината на този поток и не зависи от неговата посока и следователно от посоката на тока в намотката на електромагнита. При липса на ток магнитният поток и силата на привличане, действащи върху котвата, са практически нулеви.

Поляризирани електромагнити

Поляризираните DC електромагнити се характеризират с наличието на два независими магнитни потока: (поляризиращ и работещ. Поляризиращият магнитен поток в повечето случаи се създава с помощта на постоянни магнити. Понякога за тази цел се използват електромагнити.Работният поток възниква под действието на намагнитващата сила на работната или контролната намотка. Ако в тях няма ток, силата на привличане, създадена от поляризиращия магнитен поток, действа върху котвата. Действието на поляризиран електромагнит зависи както от големината, така и от посоката на работния поток, тоест от посоката на тока в работната намотка.

AC електромагнити

В променливотокови електромагнити намотката се захранва от източник на променлив ток. Магнитният поток, създаден от намотката, през която преминава променливият ток, периодично се променя по величина и посока (променлив магнитен поток), в резултат на което електромагнитната сила на привличане импулсира от нула до максимум с двойна честота по отношение на честотата на захранващия ток.

Въпреки това, за тяговите електромагнити намаляването на електромагнитната сила под определено ниво е неприемливо, тъй като това води до вибрации на котвата, а в някои случаи и до директно нарушаване на нормалната работа. Следователно, при тягови електромагнити, работещи с променлив магнитен поток, е необходимо да се прибегне до мерки за намаляване на дълбочината на пулсацията на силата (например да се използва екранираща бобина, покриваща част от полюса на електромагнита).

В допълнение към изброените разновидности, понастоящем широко разпространени са електромагнитите с токово коригиране, които по мощност могат да бъдат приписани на електромагнити с променлив ток и по своите характеристики са близки до електромагнитите с постоянен ток. Тъй като все още има някои специфични характеристики на тяхната работа.

В зависимост от начина на включване на намотката се прави разлика между електромагнити със серийни и паралелни намотки.

Серийни намоткиработещи при даден ток се извършват с малък брой завои на голяма секция. Токът, преминаващ през такава намотка, практически не зависи от нейните параметри, а се определя от характеристиките на потребителите, свързани последователно с намотката.

Паралелни намотки, работещи при дадено напрежение, имат като правило много голям брой завои и са направени от проводник с малко напречно сечение.

От естеството на намотката електромагнитите са разделени на работещи в дълги, периодични и краткосрочни режими.

От скорост на действие електромагнитите могат да бъдат с нормална скорост на действие, бързодействаща и бавнодействаща. Това разделение е донякъде произволно и главно показва дали са предприети специални мерки за постигане на необходимата скорост на действие.

Всички горепосочени характеристики оставят своя отпечатък върху конструктивните характеристики на електромагнитите.

Повдигане на електромагнити

Електромагнитно устройство

В същото време, с цялото разнообразие от електромагнити, срещани на практика, те се състоят от основните части със същата цел. Те включват бобина с намагнитваща намотка, разположена върху нея (може да има няколко намотки и няколко намотки), неподвижна част от магнитна верига, изработена от феромагнитен материал (ярем и сърцевина) и подвижна част от магнитна верига (котва). В някои случаи неподвижната част на магнитната верига се състои от няколко части (основа, корпус, фланци и т.н.). а)

Арматурата е отделена от останалата част от магнитната верига с въздушни пролуки и е част от електромагнита, който, възприемайки електромагнитната сила, я прехвърля към съответните части на задействания механизъм.

Броят и формата на въздушните пролуки, разделящи подвижната част на магнитната верига от неподвижната, зависят от конструкцията на електромагнита.Въздушните пролуки, при които възниква полезна сила, се наричат ​​работници; въздушните пролуки, при които няма сила по посока на възможното движение на котвата, са паразитни.

Повърхностите на движещата се или неподвижна част на магнитната верига, които ограничават работната въздушна междина, се наричат ​​полюси.

В зависимост от местоположението на котвата спрямо останалата част от електромагнита се прави разлика между електромагнити с външна привлекателна арматура, електромагнити с прибираща се арматура и електромагнити с външна напречно движеща се арматура.

Характерна особеност електромагнити с външна атрактивна арматура е външното разположение на котвата спрямо намотката. Това се влияе главно от работния поток, преминаващ от арматурата до крайната страна на сърцевината. Движението на котвата може да бъде ротационно (например вентилен електромагнит) или транслационно. Потоците на изтичане (затварящи се в допълнение към работната междина) в такива електромагнити практически не създават тягови усилия и следователно те са склонни да бъдат намалени. Електромагнитите от тази група могат да развият доста голяма сила, но обикновено се използват с относително малки ходове на котвата.

Отличителен белег прибиращи се котва електромагнити са частичното разположение на арматурата в първоначалното й положение вътре в бобината и по -нататъшното й придвижване в бобината по време на работа. Изтичащите потоци от такива електромагнити, особено с големи въздушни пролуки, създават определена сила на издърпване, в резултат на което те са полезни, особено при относително големи ходове на котвата. Такива електромагнити могат да бъдат направени със или без ограничител, а формата на повърхностите, образуващи работната междина, може да бъде различна в зависимост от това каква тягова характеристика трябва да се получи.

Най -разпространени са електромагнити с плоски и пресечени конични полюси, както и електромагнити без ограничител. Като водач за котвата най-често се използва тръба от немагнитен материал, която създава паразитна междина между котвата и горната, неподвижна част от магнитната верига.

Прибиращи се електромагнити на котвата могат да развият усилия и да имат ход на арматурата, вариращ в много широк диапазон, което ги прави широко разпространени.

V електромагнити с външна напречно движеща се арматура котвата се движи през магнитните силови линии, завъртайки се под определен ограничен ъгъл. Такива електромагнити обикновено развиват относително малки сили, но позволяват чрез подходящо съвпадение на формите на стълбовете и котвата да се получат промени в тяговата характеристика и висок коефициент на връщане.

Във всяка от трите изброени групи електромагнити, от своя страна, има редица конструктивни разновидности, свързани както с естеството на тока, протичащ през намотката, така и с необходимостта да се осигурят посочените характеристики и параметри на електромагнитите.

Прочетете също: За магнитното поле, соленоидите и електромагнитите