Силові електромагніти

У попередніх главах уже розглядалися електромагніти, які використовуються як складова частина електромагнітних реле і контакторів. У даній главі будуть розглянуті загальні питання класифікації електромагнітів, їхнього розрахунку, конструювання, застосування в якості виконавчих елементів систем автоматики.

Класифікація електромагнітів. В залежності від виду струму в обмотці електромагніти поділяють на електромагніти постійного і змінного струму; від швидкості спрацьовування – на швидкодійні, нормальної і уповільненої дії. За призначенням електромагніти поділяють на приводні й утримувальні.

Приводні електромагніти служать для виконання механічної роботи. При подачі живлення вони переміщують різноманітні виконавчі пристрої: клапани, натискачі, заслінки, золотники, залізничні стрілки, також переміщують контакти реле і контакторів, друкувальні і перфорувальні пристрої. Для виконання цієї роботи електромагніти повинні бути розраховані на визначену силу і переміщення.

Утримувальні електромагніти служать не для переміщення, а лише для утримання феромагнітних деталей. Наприклад, електромагніт, який використовується при підйомі залізного металобрухту, тільки утримує його, а переміщення здійснюється піднімальним краном. В цьому випадку електромагніт виконує лише роль гака піднімального крану. У металообробці використовуються електромагнітні плити для фіксації оброблюваної деталі на верстаті. Відомі також електромагнітні замки. Оскільки утримувальні електромагніти не виконують роботу, вони розраховуються лише на визначене зусилля. У деяких випадках електромагніт має дві котушки: одна, більш потужна, використовується для переміщення якоря, а інша — лише для утримування якоря в притягнутому положенні.

Існує велика розмаїтість електромагнітів спеціального призначення. Вони використовуються для фокусування електронних пучків у телебаченні, у прискорювачах елементарних часток, у різноманітних вимірювальних приладах, у медичній апаратурі і т.д.

За конструктивним виконанням розрізняють клапанні (поворотні), прямоходові та електромагніти з поперечним рухом. Клапанні електромагніти мають невелике переміщення якоря (кілька міліметрів) і розвивають велике тягове зусилля.

Прямоходові електромагніти мають великий хід якоря і більшу швидкодію; за розмірами вони менші, ніж клапанні. Часто – це соленоїд (циліндрична котушка, яка втягує в себе феромагнітний стержень), тому їх іноді називають соленоїдними електромагнітами.

Різноманітні конструкції електромагнітів показані на рис. 3.1. Незважаючи на велике їхнє різноманіття (далеко не всі можливі конструкції показані на цьому рисунку), усі вони складаються з котушки 1, якоря (рухомого магнітопроводу) 2, нерухомого магнітопроводу (осердя 3 і ярма 4). Крім того, вони мають різноманітні пружини, закріплювачі деталі, що фіксують і передають, корпус.

За конструкцією магнітного кола розрізняють електромагніти з розімкненим (рис. 3.1, г, е) і замкненим магнітопроводом (рис. 3.1, а, б, в, д, ж, з). За формою магнітопроводу розрізняють електромагніти з П-подібним, Ш-подібним і циліндричним магнітопроводом.

Магнітопроводи електромагнітів постійного струму, зазвичай, виконуються суцільними з магнітом деяких матеріалів: звичайних конструкційних сталей і електротехнічних сталей з низькою кількістю вуглецю. Високочутливі електромагніти мають магнітопровід із пермалоїв (сплавів заліза з нікелем і кобальтом). У швидкодійних електромагнітах прагнуть до зменшення вихрового струму, для чого використовують електротехнічні кремнисті сталі з підвищеним електричним опором, а магнітопровід є шихтованим (зібраним).

Для зменшення втрат на вихрові струми магнітопровід електромагнітів змінного струму збирають (шихтують) з ізольованих пластин товщиною 0,35 або 0,5 мм. В якості матеріалу використовуються гарячекатані і холоднокатані електротехнічні сталі. Окремі частини магнітопроводу, які важко виконати шихтованими, виготовляють із суцільного матеріалу товщиною 2-3 мм.

image002

Рис. 3.1. Варіанти конструктивних схем електромагнітів

Котушки електромагнітів за своєю конструкцією бувають каркасні і безкаркасні, а за формою перетину — круглі і прямокутні. Провід каркасної котушки намотують на каркас з ізоляційного матеріалу (текстоліт, гетинакс, пластмаса). Провід безкаркасної котушки намотують безпосередньо на осердя, обмотане ізоляційною стрічкою, або на спеціальний шаблон. Для забезпечення міцності котушки, виконаної на шаблоні, її обмотують стрічкою (бандажують) і просочують компаундним лаком. Котушки, як правило, намотують мідним проводом з ізоляцією, що вибирається, виходячи з призначення й умов роботи електромагніту.

В залежності від засобу вмикання розрізняють послідовні і паралельні котушки. Паралельні котушки мають велике число витків і намотуються тонким проводом. Зазвичай, вони включаються на повну напругу мережі. Послідовні котушки мають порівняно малий опір, тому що виконуються товстим проводом і з малим числом витків. Струм такої котушки визначається не її опором, а залежністю від тих пристроїв, з якими вона включена послідовно.

Розрізняють також електромагніти, призначені для тривалої, короткочасної і повторно-короткочасної роботи.

Васюра А.С. – книга “Електромагнітні механізми та виконавчі пристрої автоматики”

Оставьте комментарий к статье