Elektromagneter og deres anvendelser
En elektromagnet skaper et magnetfelt ved hjelp av en spole som strømmes med elektrisk strøm. For å forsterke dette feltet og lede den magnetiske fluksen langs en bestemt bane, har de fleste elektromagneter en magnetisk krets laget av mildt magnetisk stål.
Bruk av elektromagneter
Elektromagneter har blitt så utbredt at det er vanskelig å nevne et teknologifelt der de brukes i en eller annen form. De finnes i mange husholdningsapparater - elektriske barbermaskiner, båndopptakere, fjernsyn osv. Kommunikasjonsteknologiske enheter – telefoni, telegrafi og radio – er utenkelige uten bruk.
Elektromagneter er en integrert del av elektriske maskiner, mange industrielle automasjonsenheter, kontroll- og beskyttelsesutstyr for ulike elektriske installasjoner. Et utviklende bruksområde for elektromagneter er medisinsk utstyr. Til slutt brukes gigantiske elektromagneter for å akselerere elementærpartikler i synkrofasotroner.
Vekten av elektromagneter varierer fra brøkdeler av et gram til hundrevis av tonn, og den elektriske energien som forbrukes under driften varierer fra milliwatt til titusenvis av kilowatt.
Et spesielt bruksområde for elektromagneter er elektromagnetiske mekanismer. I dem brukes elektromagneter som en drivkraft for å utføre den nødvendige translasjonsbevegelsen til arbeidselementet, enten for å rotere det gjennom en begrenset vinkel eller for å skape en holdekraft.
Et eksempel på slike elektromagneter er trekkraft-elektromagnetene, designet for å utføre bestemt arbeid ved bevegelse av visse arbeidskropper; elektromagnetiske låser; elektromagnetiske clutcher og bremser og bremsesolenoider; elektromagneter som aktiverer kontaktenheter i releer, kontaktorer, startere, kretsbrytere; løfteelektromagneter, vibrerende elektromagneter, etc.
I en rekke enheter, sammen med elektromagneter eller i stedet for dem, brukes permanente magneter (for eksempel magnetiske plater av metallskjæremaskiner, bremser, magnetiske låser, etc.).
Klassifisering av elektromagneter
Elektromagneter er svært forskjellige i design, som er forskjellige i deres egenskaper og parametere, derfor letter klassifiseringen studiet av prosessene som oppstår under driften.
Avhengig av metoden for å skape en magnetisk fluks og arten av den virkende magnetiserende kraften, er elektromagneter delt inn i tre grupper: nøytrale elektromagneter med likestrøm, polariserte elektromagneter med likestrøm og elektromagneter med vekselstrøm.
Nøytrale elektromagneter
I nøytrale DC-elektromagneter skapes en fungerende magnetisk fluks ved hjelp av en permanent spole.Virkningen av elektromagneten avhenger bare av størrelsen på denne fluksen og avhenger ikke av dens retning og derfor av retningen til strømmen i elektromagnetens spole. I fravær av strøm er den magnetiske fluksen og tiltrekningskraften som virker på ankeret praktisk talt null.
Polariserte elektromagneter
Polariserte DC-elektromagneter kjennetegnes ved tilstedeværelsen av to uavhengige magnetiske flukser: (polariserende og arbeider. Den polariserende magnetiske fluksen er i de fleste tilfeller opprettet ved hjelp av permanente magneter. Noen ganger brukes elektromagneter til dette formålet. Arbeidsfluksen skjer under handlingen av magnetiseringskraften til arbeids- eller kontrollspolen. Hvis det ikke er strøm i dem, virker tiltrekningskraften skapt av den polariserende magnetiske fluksen på ankeret. Virkningen til en polarisert elektromagnet avhenger av både størrelsen og retningen til arbeidsfluks, det vil si retningen til strømmen i arbeidsspolen.
AC elektromagneter
I elektromagneter med vekselstrøm blir spolen energisert av en vekselstrømkilde. Den magnetiske fluksen som skapes av spolen som vekselstrømmen passerer gjennom, endres periodisk i størrelse og retning (vekslende magnetisk fluks), som et resultat av at den elektromagnetiske tiltrekningskraften pulserer fra null til et maksimum med en frekvens som er dobbelt så stor som frekvensen til forsyningen nåværende.
For trekkraftelektromagneter er det imidlertid uakseptabelt å redusere den elektromagnetiske kraften under et visst nivå, da dette fører til armaturvibrasjoner, og i noen tilfeller direkte forstyrrelser av normal drift.Derfor, i trekkraftelektromagneter som opererer med en vekslende magnetisk fluks, er det nødvendig å ty til tiltak for å redusere dybden av kraftrippelen (for eksempel å bruke en skjermingsspole som dekker en del av elektromagnetpolen).
I tillegg til de listede variantene er strømkorrigerende elektromagneter for tiden utbredt, noe som kan tilskrives vekselstrømselektromagneter når det gjelder kraft og er nær likestrømselektromagneter når det gjelder deres egenskaper. Fordi det fortsatt er noen spesifikke trekk ved arbeidet deres.
Avhengig av måten viklingen er slått på, skilles det mellom elektromagneter med serie- og parallellviklinger.
Serieviklinger som opererer ved en gitt strøm er laget med et lite antall svinger på en stor seksjon. Strømmen som går gjennom en slik spole avhenger praktisk talt ikke av parameterne, men bestemmes av egenskapene til forbrukerne koblet i serie med spolen.
Parallelle viklinger som opererer ved en gitt spenning har som regel et veldig stort antall omdreininger og er laget av ledning med lite tverrsnitt.
Av spolens natur er elektromagneter delt inn i de som opererer i lang, periodisk og kortsiktig modus.
Når det gjelder aksjonshastighet, kan elektromagneter ha normal aksjonshastighet, hurtigvirkende og saktevirkende. Denne inndelingen er noe vilkårlig og indikerer i hovedsak om det er iverksatt spesielle tiltak for å oppnå nødvendig handlingshastighet.
Alle de ovennevnte egenskapene setter sitt preg på designegenskapene til elektromagneter.
Løfting av elektromagneter
Elektromagnetisk enhet
Samtidig, med alle de forskjellige elektromagneter man møter i praksis, består de av hoveddelene med samme formål. De inkluderer en spole med en magnetiseringsspole plassert på den (det kan være flere spoler og flere spoler), en fast del av en magnetisk krets laget av ferromagnetisk materiale (åk og kjerne) og en bevegelig del av en magnetisk krets (armatur). I noen tilfeller består den stasjonære delen av magnetkretsen av flere deler (base, hus, flenser, etc.). en)
Armaturet er atskilt fra resten av den magnetiske kretsen av luftgap og er en del av elektromagneten, som, ved å oppfatte den elektromagnetiske kraften, overfører den til de tilsvarende delene av den aktiverte mekanismen.
Antallet og formen på luftspaltene som skiller den bevegelige delen av den magnetiske kretsen fra den stasjonære avhenger av utformingen av elektromagneten Luftspaltene der det oppstår en nyttig kraft kalles arbeidere; luftspalter hvor det ikke er kraft i retning av ankerets mulige bevegelse er parasittiske.
Overflatene til den bevegelige eller stasjonære delen av magnetkretsen som begrenser arbeidsluftgapet kalles poler.
Avhengig av plasseringen av ankeret i forhold til resten av elektromagneten, skilles det mellom eksterne attraktive ankerelektromagneter, uttrekkbare ankerelektromagneter og eksterne tverrgående ankerelektromagneter.
Et karakteristisk trekk ved elektromagneter med en ekstern attraktiv anker er den ytre plasseringen av ankeret i forhold til spolen. Dette påvirkes hovedsakelig av arbeidsflyten som går fra ankeret til endesiden av kjernen.Bevegelsen til ankeret kan være roterende (for eksempel en ventilsolenoid) eller translasjonell. Lekkasjestrømmer (lukking i tillegg til arbeidsgapet) i slike elektromagneter skaper praktisk talt ikke trekkraft, og derfor har de en tendens til å bli redusert. Elektromagneter av denne gruppen kan utvikle ganske stor kraft, men brukes vanligvis med relativt små ankerslag.
Et særtrekk ved uttrekkbare ankerelektromagneter er den delvise plasseringen av ankeret i sin utgangsposisjon inne i spolen og dens videre bevegelse i spolen under drift. Lekkasjestrømmene fra slike elektromagneter, spesielt med store luftspalter, skaper en viss trekkkraft, som et resultat av at de er nyttige, spesielt for relativt store ankerslag. Slike elektromagneter kan lages med eller uten stopp, og formen på overflatene som danner arbeidsspalten kan være forskjellig avhengig av hvilken trekkraft som skal oppnås.
De vanligste er elektromagneter med flate og avkortede koniske poler, samt elektromagneter uten begrenser. Som en guide for ankeret brukes oftest et rør av ikke-magnetisk materiale, som skaper et parasittisk gap mellom ankeret og den øvre, stasjonære delen av magnetkretsen.
Uttrekkbare armatursolenoider kan utvikle krefter og har armaturslag som varierer over et veldig bredt område, noe som gjør dem mye brukt.
V-elektromagneter med et eksternt anker som beveger seg på tvers, beveger seg gjennom de magnetiske kraftlinjene og roterer gjennom en viss begrenset vinkel.Slike elektromagneter utvikler vanligvis relativt små krefter, men tillater, ved passende tilpasning av pol- og armaturformene, å oppnå endringer i trekkraftkarakteristikken og en høy returkoeffisient.
I hver av de tre listede gruppene av elektromagneter er det på sin side en rekke designvarianter relatert både til arten av strømmen som flyter gjennom spolen og til behovet for å sikre de spesifiserte egenskapene og parametrene til elektromagnetene.