Sähkömagneetit ja niiden sovellukset

Sähkömagneetti luo magneettikentän käyttämällä kelaa, joka virtaa sähkövirralla. Tämän kentän vahvistamiseksi ja magneettivuon ohjaamiseksi tiettyä reittiä pitkin useimmissa sähkömagneeteissa on magneettinen piiri, joka on valmistettu miedosta magneettisesta teräksestä.

Sähkömagneettien käyttö

Sähkömagneetit ovat yleistyneet niin laajasti, että on vaikea nimetä tekniikan alaa, jolla niitä käytetään muodossa tai toisessa. Niitä löytyy monista kodinkoneista - sähköparranajokoneista, nauhureista, televisioista jne. Viestintätekniikan laitteita – puhelinta, lennätystä ja radiota – ei voida ajatella ilman niiden käyttöä.

Sähkömagneetit ovat olennainen osa sähkökoneita, monia teollisuusautomaatiolaitteita, erilaisten sähköasennusten ohjaus- ja suojalaitteita. Sähkömagneettien kehittyvä sovellusalue on lääketieteelliset laitteet. Lopuksi jättimäisiä sähkömagneetteja käytetään nopeuttamaan synkrofasotronien alkuainehiukkasia.

Sähkömagneettien paino vaihtelee gramman murto-osista satoihin tonneihin, ja niiden käytön aikana kulutettu sähköenergia vaihtelee milliwateista kymmeniin tuhansiin kilowatteihin.

Sähkömagneettien erityinen käyttöalue on sähkömagneettiset mekanismit. Niissä sähkömagneetteja käytetään käyttövoimana suorittamaan työelementin tarvittava translaatioliike joko kiertämään sitä rajoitetun kulman läpi tai luomaan pitovoimaa.

Esimerkkejä tällaisista sähkömagneeteista ovat vetosähkömagneetit, jotka on suunniteltu suorittamaan tiettyjä töitä siirrettäessä tiettyjä työkappaleita; sähkömagneettiset lukot; sähkömagneettiset kytkimet ja jarrut ja jarrujen solenoidit; sähkömagneetit, jotka ohjaavat kosketuslaitteita releissä, kontaktoreissa, käynnistimissä, katkaisijassa; nostosähkömagneetit, tärisevät sähkömagneetit jne.

Useissa laitteissa, sähkömagneettien kanssa tai niiden sijasta, käytetään kestomagneetteja (esimerkiksi metallinleikkauskoneiden magneettilevyt, jarrut, magneettilukot jne.).

Sähkömagneettien luokitus

Sähkömagneetit ovat rakenteeltaan hyvin erilaisia, ja ne eroavat ominaisuuksiltaan ja parametriltaan, joten luokittelu helpottaa niiden toiminnan aikana tapahtuvien prosessien tutkimista.

Riippuen magneettivuon luomismenetelmästä ja vaikuttavan magnetointivoiman luonteesta, sähkömagneetit jaetaan kolmeen ryhmään: neutraalit sähkömagneetit tasavirralla, polarisoidut sähkömagneetit tasavirralla ja sähkömagneetit vaihtovirralla.

Neutraalit sähkömagneetit

Neutraaleissa DC-sähkömagneeteissa toimiva magneettivuo luodaan pysyvän kelan avulla.Sähkömagneetin toiminta riippuu vain tämän vuon suuruudesta, eikä se riipu sen suunnasta eikä siten sähkömagneetin käämin virran suunnasta. Virran puuttuessa magneettivuo ja ankkuriin vaikuttava vetovoima ovat käytännössä nolla.

Polarisoidut sähkömagneetit

Polarisoiduille DC-sähkömagneeteille on ominaista kahden itsenäisen magneettivuon läsnäolo: (polarisoiva ja toimiva. Polarisoiva magneettivuo syntyy useimmissa tapauksissa kestomagneettien avulla. Joskus käytetään sähkömagneetteja tähän tarkoitukseen. Toimintavuo tapahtuu toiminnan alaisena työ- tai ohjauskelan magnetointivoimasta. Jos niissä ei ole virtaa, polarisoivan magneettivuon synnyttämä vetovoima vaikuttaa ankkuriin. Polarisoidun sähkömagneetin toiminta riippuu sekä magneettikentän suuruudesta että suunnasta. työvirta, eli virran suunta työkelassa.

AC sähkömagneetit

Vaihtovirtasähkömagneeteissa kela saa jännitteen vaihtovirtalähteestä. Kelan luoma magneettivuo, jonka läpi vaihtovirta kulkee, muuttuu määräajoin suuruudessa ja suunnassa (vaihtuva magneettivuo), minkä seurauksena sähkömagneettinen vetovoima pulssi nollasta maksimiin taajuudella, joka on kaksinkertainen syöttötaajuuteen nykyinen.

Vetovoiman sähkömagneettisten voiman alentaminen tietyn tason alapuolelle ei ole kuitenkaan hyväksyttävää, koska se johtaa ankkurin värähtelyihin ja joissakin tapauksissa normaalin toiminnan suoraan häiriintymiseen.Siksi vaihtuvalla magneettivuolla toimivissa vetosähkömagneeteissa on tarpeen turvautua toimenpiteisiin voiman aaltoilun syvyyden vähentämiseksi (esimerkiksi käyttää suojakelaa, joka peittää osan sähkömagneettinapasta).

Listattujen lajikkeiden lisäksi tällä hetkellä yleisiä ovat virtakorjaavat sähkömagneetit, jotka voidaan katsoa teholtaan vaihtovirtasähkömagneeteiksi ja jotka ovat ominaisuuksiltaan lähellä tasavirtasähkömagneetteja. Koska heidän työssään on vielä joitain erityispiirteitä.

Käämityksen käynnistystavasta riippuen erotetaan sarja- ja rinnakkaiskäämitetyt sähkömagneetit.

Tietyllä virralla toimivat sarjakäämit tehdään pienellä kierrosmäärällä suurella osalla. Tällaisen kelan läpi kulkeva virta ei käytännössä riipu sen parametreista, vaan sen määräävät kelan kanssa sarjaan kytkettyjen kuluttajien ominaisuudet.

Tietyllä jännitteellä toimivissa rinnakkaiskäämeissä on yleensä erittäin suuri määrä kierroksia ja ne on valmistettu langasta, jolla on pieni poikkileikkaus.

Kelan luonteen mukaan sähkömagneetit jaetaan sellaisiin, jotka toimivat pitkällä, jaksoittaisella ja lyhytaikaisella tilassa.

Sähkömagneetit voivat olla toimintanopeudeltaan normaalin nopeuden, nopeavaikutteisia ja hidasvaikutteisia. Tämä jako on jokseenkin mielivaltainen ja osoittaa pääasiassa, onko vaaditun nopeuden saavuttamiseksi toteutettu erityistoimenpiteitä.

Kaikki edellä mainitut ominaisuudet jättävät jälkensä sähkömagneettien suunnitteluominaisuuksiin.

Sähkömagneettien nosto

Sähkömagneettinen laite

Samaan aikaan, kaikki käytännössä kohdatut sähkömagneetit, ne koostuvat pääosista, joilla on sama tarkoitus. Niihin kuuluu kela, jonka päällä on magnetointikela (voi olla useita käämiä ja useita käämiä), ferromagneettisesta materiaalista tehdyn magneettipiirin kiinteä osa (ikeet ja ydin) ja magneettipiirin liikkuva osa (ankkuri). Joissakin tapauksissa magneettipiirin kiinteä osa koostuu useista osista (alusta, kotelo, laipat jne.). a)

Ankkuri on erotettu muusta magneettipiiristä ilmaraoilla ja se on osa sähkömagneettia, joka havaitessaan sähkömagneettisen voiman siirtää sen vastaaviin käyttömekanismin osiin.

Magneettipiirin liikkuvan osan kiinteästä erottavien ilmarakojen lukumäärä ja muoto riippuvat sähkömagneetin suunnittelusta. ilmaraot, joissa ei ole voimaa ankkurin mahdollisen liikkeen suunnassa, ovat loisia.

Magneettipiirin liikkuvan tai paikallaan olevan osan pintoja, jotka rajoittavat työilmaväliä, kutsutaan napoiksi.

Riippuen ankkurin sijainnista suhteessa muuhun sähkömagneettiin, erotetaan ulkoiset houkuttelevat ankkurisähkömagneetit, sisäänvedettävät ankkurisähkömagneetit ja ulkoiset poikittain liikkuvat ankkurisähkömagneetit.

Ulkopuolisella houkuttelevalla ankkurilla varustetuille sähkömagneeteille tyypillinen piirre on ankkurin ulkoinen sijainti kelaan nähden. Tähän vaikuttaa pääasiassa ankkurista sydämen päätypuolelle kulkeva työvirta.Ankkurin liike voi olla pyörivää (esimerkiksi venttiilin solenoidi) tai translaatiota. Vuotovirrat (sulkeutuvat työraon lisäksi) tällaisissa sähkömagneeteissa eivät käytännössä aiheuta vetovoimia, ja siksi niillä on taipumus pienentyä. Tämän ryhmän sähkömagneetit voivat kehittää melko suuren voiman, mutta niitä käytetään yleensä suhteellisen pienillä ankkurin iskuilla.

Sisäänvedettävien ankkurisähkömagneettien erottuva piirre on ankkurin osittainen sijoittaminen alkuasentoonsa kelan sisällä ja sen liikkuminen edelleen kelassa käytön aikana. Tällaisten sähkömagneettien vuotovuot, erityisesti suurilla ilmaraoilla, luovat tietyn vetovoiman, minkä seurauksena ne ovat hyödyllisiä varsinkin suhteellisen suurissa ankkuriiskuissa. Tällaisia ​​sähkömagneetteja voidaan valmistaa pysäyttimellä tai ilman, ja työraon muodostavien pintojen muoto voi olla erilainen riippuen siitä, mikä vetoominaisuus halutaan saada.

Yleisimmät ovat sähkömagneetit, joissa on litteät ja katkaistut kartiomaiset navat, sekä sähkömagneetit ilman rajoitinta. Ankkurin oppaana käytetään useimmiten ei-magneettista materiaalia olevaa putkea, joka muodostaa loisraon ankkurin ja magneettipiirin ylemmän, kiinteän osan välille.

Sisäänvedettävät ankkurisolenoidit voivat kehittää voimia ja niiden ankkuriiskut vaihtelevat hyvin laajalla alueella, joten niitä käytetään laajasti.

V-sähkömagneetit, joissa on ulkoinen poikittain liikkuva ankkuri, liikkuvat magneettisten voimalinjojen läpi pyörien tietyn rajoitetun kulman läpi.Tällaiset sähkömagneetit kehittävät yleensä suhteellisen pieniä voimia, mutta mahdollistavat napa- ja ankkurimuotojen sopivalla sovituksella saada aikaan muutoksia veto-ominaisuuksissa ja korkean palautuskertoimen.

Jokaisessa kolmessa luetellussa sähkömagneettiryhmässä puolestaan ​​​​on useita suunnitteluvaihtoehtoja, jotka liittyvät sekä kelan läpi kulkevan virran luonteeseen että tarpeeseen varmistaa sähkömagneettien määritetyt ominaisuudet ja parametrit.

Lue myös: Tietoja magneettikentästä, solenoideista ja sähkömagneeteista