Электромагниты переменного тока реферат

Обновлено: 05.07.2024

Сведения и понятия о магнитах. Типы магнитов по назначению. Характеристика нейтральных магнитов, основные части электромагнита. Тяговая характеристика нейтрального электромагнита. Анализ поляризованных электромагнитов и электромагнита переменного тока.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	25.07.2015
Размер файла	187,2 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Устройства, являющиеся источником магнитного поля в том или ином пространстве, называются магнитами. Магниты могут быть как естественными, так и искусственными. Естественными магнитами являются некоторые сорта железных руд. Однако широкое распространение имеют лишь искусственные магниты: электромагниты и постоянные магниты.

Постоянный магнит представляет собой деталь из специального магнитотвердого материала, способного после намагничивания (с помощью электромагнита) самостоятельно и практически неограниченное время поддерживать магнитное поле.

Электромагниты получили настолько широкое распространение, что трудно назвать область техники, где бы они не применялись в том или ином виде. Особой областью применения электромагнитов являются электромагнитные механизмы, действие которых происходит вследствие притяжения подвижной части - якоря - к неподвижной части магнитопровода. То есть в электромагнитных механизмах электромагниты используются в качестве привода для осуществления необходимого поступательного перемещения рабочего органа или поворота его в пределах ограниченного угла, или для создания удерживающей силы.

Примером подобных электромагнитов являются тяговые электромагниты, предназначенные для совершения определенной работы при перемещении тех или иных рабочих органов; электромагнитные замки; тормозные электромагниты; электромагниты, приводящие в действие контактные устройства в реле, автоматических выключателях; подъемные электромагниты и т.п.

В системах автоматики электромагниты применяются в качестве чувствительных, промежуточных и исполнительных элементов. По назначению в целом электромагниты принято делить на следующие типы:

1) приводные - перемещающие исполнительные элементы (вентили, задвижки, путевые стрелки на городском и железнодорожном транспорте и др.), рассчитанные на определенные значения силы и перемещения;

2) удерживающие, или фиксирующие (например, фиксирующие замки) - рассчитаны на определенную силу;

3) специальные - применяющиеся в ускорителях элементарных частиц.

В зависимости от рода тока в обмотке электромагниты подразделяют на электромагниты переменного тока и электромагниты постоянного тока. Последние в свою очередь подразделяются на нейтральные и поляризованные электромагниты.

2. НЕЙТРАЛЬНЫЕ МАГНИТЫ

В нейтральных электромагнитах постоянного тока рабочий магнитный поток создается с помощью обмотки постоянного тока. Действие электромагнита зависит только от величины этого потока и не зависит от его направления, а следовательно, от направления тока в обмотке электромагнита. При отсутствии тока магнитный поток и сила притяжения, действующая на якорь, практически равны нулю. Нейтральные электромагниты постоянного тока наиболее экономичны и благодаря большому разнообразию конструктивных исполнений эти электромагниты легко приспосабливать к различным условиям работы и различным характерам нагрузок, при которых они используются. Благодаря этому они получили наиболее широкое распространение.

По характеру работы обмотки электромагниты разделяются на работающие в длительном, прерывистом и кратковременных режимах.

По скорости действия (в зависимости от времени срабатывания t_cp и времени отпускания t_o_тп) электромагниты могут быть с нормальной скоростью действия (t_cp_, t_o_тп в диапазоне 50ч150 мс), быстродействующие (t_cp_, t_o_тп не превышают 50 мс) и замедленного действия (t_cp_, t_o_тп свыше 150 мс).

Все перечисленные выше признаки накладывают свой отпечаток на особенности конструктивных выполнений электромагнитов.

Рис. 1. Основные части электромагнита: 1 - обмотка; 2 - неподвижные части магнитопровода; 3 - якорь; 4 - каркас катушки; 5 - рабочий зазор; 6 - паразитный зазор

Вместе с тем при всем разнообразии встречающихся на практике электромагнитов они состоят из одинаковых частей одинакового назначения. К ним относятся (рис. 1): 1 - катушка с расположенной на ней намагничивающей обмоткой (может быть несколько катушек и несколько обмоток); 2 - неподвижная часть магнитопровода, выполняемого из ферромагнитного материала (ярмо и сердечник); 3 - подвижная часть магнитопровода (якорь).

В некоторых случаях неподвижная часть магнитопровода состоит из нескольких деталей (основания, корпуса и т.д.)

Якорь отделяется от остальных частей магнитопровода промежутками и представляет собой часть электромагнита, которая, воспринимая электромагнитное усилие, передает его соответствующим деталям приводимого в действие механизма.

Воздушные промежутки, в которых возникает полезная сила, называются рабочими; воздушные промежутки, в которых не возникает усилия в направлении возможного перемещения якоря, являются паразитными. Паразитные зазоры обусловлены технологическими факторами, а также необходимостью предотвращения залипания от остаточной намагниченности при отключениях обмотки. Их величина колеблется от сотых до десятых долей миллиметра. На рис. 1 рабочий зазор обозначен 5, паразитный - 6.

Поверхности подвижной или неподвижной части магнитопровода, ограничивающие рабочий воздушный промежуток, называют полюсами (якорь 3 и шляпка сердечника на рис. 1).

В зависимости от расположения якоря относительно остальных частей электромагнита любой нейтральный электромагнит по конструктивному исполнению может быть отнесен к одной из трех групп: электромагниты с внешним притягивающимся якорем (рис. 2,а и б), электромагниты со втягивающимся якорем (рис. 2,в) и электромагниты с поперечно движущимся якорем (рис. 2,г).

Рис. 2. Основные типы электромагнитов: а и б - с внешним притягивающимся якорем; в - со втягивающимся якорем; г - с поперечно движущимся якорем.

Характерной особенностью электромагнитов с внешним притягивающимся якорем является внешнее расположение якоря относительно обмотки. Характер перемещения якоря может быть вращательным (клапанный электромагнит на рис. 2,а) или поступательным (рис. 2,б).

Особенностью электромагнитов со втягивающимся якорем является частичное расположение якоря в своем начальном положении внутри катушки и дальнейшее перемещение его в катушку в процессе работы (рис. 2,в).

В электромагнитах с внешним поперечно движущимся якорем (рис. 2,г) якорь перемещается поперек магнитных силовых линий, поворачиваясь на некоторый ограниченный угол.

Электромеханическая (тяговая) характеристика нейтрального электромагнита. При технических расчетах неизбежны некоторые упрощения. Если принять распределение индукции по рассматриваемой поверхности S равномерно, например, при определении величины силы притяжения между двумя параллельными поверхностями, находящимися на небольшом расстоянии друг от друга, можно использовать формулу Максвелла

электромагнит нейтральный поляризованный переменный

Рис. 3. Тяговая характеристика

где Ф - магнитный поток, В - индукция, S - площадь сечения магнитопровода, м - магнитная проницаемость и м₀ - магнитная постоянная (проницаемость в вакууме). Это выражение является уравнением тягового усилия. Сила, вычисленная по этой формуле, получается в ньютонах, если В выражено в теслах, S - в квадратных метрах, а м₀=1,256•10 -6 Г/м.

Одной из важнейших характеристик нейтрального электромагнита является его тяговая характеристика. Она представляет собой зависимость электромагнитной силы (тягового усилия) от положения якоря или рабочего зазора д для различных постоянных значений напряжения, подведенного к обмотке, или тока в обмотке:

F_э=f(д) при U=const

F_э=f(д)

I=const.

На рис. 3 (Iщ) - намагничивающая сила (соответственно индексу установившаяся, срабатывания и отпускания); д_н - начальный зазор и д_к - конечный зазор.

Динамика нейтральных электромагнитов. Под инерционностью электромагнита понимают запаздывание перемещения якоря по сравнению с изменением входного напряжения. Инерционность определяется отставанием изменения тока в обмотке от изменения, приложенного к ней напряжения, а также механической инерции и связанных с ней подвижных частей.

Динамические свойства электромагнита, как элемента дискретного действия, характеризуется двумя временными параметрами - временем срабатывания t_cp и временем отпускания t_o_тп.

Время срабатывания электромагнита - время с момента подачи сигнала на обмотку электромагнита до перехода якоря в его конечное положение. Временем отпускания называется время от снятия входного напряжения до возвращения якоря в начальное положение.

3. ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ

В отличие от нейтральных электромагнитов поляризованные электромагниты характеризуются наличием двух независимых магнитных потоков: поляризующего и рабочего. Благодаря этому характеристики поляризованных электромагнитов коренным образом отличаются от характеристик нейтральных электромагнитов. Это отличие в первую очередь состоит в том, что действие поляризованного электромагнита зависит как от величины, так и от направления тока в рабочей обмотке. При отсутствии тока в рабочей обмотке на якорь действует сила притяжения, создаваемая поляризующим магнитным потоком, в то время как в нейтральном электромагните она практически равна нулю.

Наличие поляризующего потока определяет также и быстродействие поляризованных электромагнитов. Это связано в первую очередь с тем, что при их срабатывании магнитное поле не создается вновь полностью и не уничтожается совершенно, а происходит перераспределение магнитного потока. Время срабатывания поляризованных электромагнитов значительно меньше, чем у нейтральных, так как ход якоря невелик, а сам якорь выполняется легким. Практически у поляризованных электромагнитов время срабатывания может быть получено порядка (0,001ч0,003).

Поляризующий магнитный поток в поляризованных электромагнитах в большинстве случаев создается с помощью постоянных магнитов. Иногда для этой цели используются электромагниты постоянного тока. Применение постоянных магнитов позволяет получить фиксированное положение якоря независимо от наличия или отсутствия источника тока и исключает потребление электроэнергии в нерабочий период. Рабочий магнитный поток возникает под действием намагничивающей силы рабочей или управляющей обмотки.

Поляризованные электромагниты являются основным элементом высокочувствительных быстродействующих реле, электромагнитных преобразователей электрического сигнала в пропорциональное угловое или линейное перемещение, быстродействующих автоматических выключателей и т.д.

Рис. 4. Конструктивные схемы магнитных цепей поляризованных магнитов: а - с последовательной магнитной цепью; Fп - сила пружины; д - рабочий зазор; б - с параллельной магнитной цепью; в - с магнитной цепью мостового типа; Фп - поляризующий поток; Фр - рабочий поток.

В зависимости от конструктивной схемы магнитной цепи поляризованные электромагниты делятся на электромагниты с последовательной магнитной цепью (рис. 4,а), электромагниты с параллельной магнитной цепью (рис. 4,б), электромагниты с мостовой магнитной цепью.

В поляризованном электромагните, изображенном на рис. 4,а, поляризующий магнитный поток создается с помощью постоянного магнита. Так как магнитная система последовательная, то магнитный поток от рабочей обмотки должен проходить через постоянный магнит. Магнитная проницаемость материала постоянного магнита мала по сравнению с проницаемостью мягкой стали. Поэтому на проведение через него рабочего магнитного потока требуется затратить значительную часть намагничивающей силы рабочей обмотки. Вследствие этого чувствительность подобных поляризованных магнитов невелика. Существенным недостатком являются неблагоприятные условия работы постоянного магнита, подвергающегося сильному размагничиванию со стороны рабочей обмотки, что приводит к необходимости неоправданного увеличения объема электромагнита.

Эти недостатки не имеют места в поляризованном электромагните с последовательной магнитной цепью, в котором источником поляризующего потока является не постоянный магнит, а специальная обмотка.

4. ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Магнитный поток, создаваемый обмоткой электромагнита, по которой проходит ток, периодически меняется по величине и направлению, в результате чего сила электромагнитного притяжения пульсирует от нуля до максимума с удвоенной частотой по отношению к частоте питающего тока.

Однако для тяговых электромагнитов снижение электромагнитной силы ниже определенного уровня недопустимо, так как приводит к вибрации якоря, а в отдельных случаях - к прямому нарушению нормальной работы.

Для электромагнитов переменного тока очень важно проанализировать характер электромагнитных сил, действующих на якорь в притянутом положении. Для этого правомерно и удобно воспользоваться формулой Максвелла:

F=B 2 S/2м₀=Ф 2 /2м₀ S,

где S - площадь поверхности полюса. Указанная формула определяет силу, действующую на поверхность якоря при данном значении индукции. Поскольку магнитный поток, а следовательно, и индукция непрерывно периодически изменяются, меняется и величина силы.

При синусоидальной форме напряжения питающей сети переменного тока мгновенное значение магнитного потока будет:

Ф=Ф_msinщt.

Мгновенное значение силы одного полюса электромагнита

Преобразовав это уравнение, получим:

Таким образом, мгновенное значение силы в электромагните с переменным магнитным потоком изменяется от нуля до своего максимального значения

с частотой, в 2 раза превышающей частоту переменного тока, которым питается электромагнит.

Кроме того, исходя из вышеприведенного, можно сделать вывод, что магнит постоянного тока развивает большее тяговое усилие, чем магнит переменного тока.

Подобные документы

Теоретические положения расчета динамики электромагнитов постоянного тока. Схемы включения электромагнита, уравнение динамики и время трогания электромагнита постоянного тока при разнообразных схемах включения электромагнита, проверка теории расчетами.

курсовая работа [1,4 M], добавлен 23.11.2010

Определение тягового усилия электромагнита. Расчет неразветвленной магнитной цепи. Вычисление тока в катушке, необходимого для создания заданного магнитного потока в воздушном зазоре магнитной цепи. Определение индуктивности катушки электромагнита.

презентация [716,0 K], добавлен 22.09.2013

Расчет магнитных проводимостей, потоков и падений напряжения на участках электромагнита при начальном, среднем и конечном положении якоря. Определение повышения установившейся температуры обмотки электромагнита над температурой окружающего воздуха.

курсовая работа [741,0 K], добавлен 28.03.2015

Электромеханический расчет электромагнитных аппаратов. Расчет параметров магнитного поля электромагнитов и его обмоточных данных, температурного режима работы, механических характеристик и параметров, определяющих быстродействие электромагнитов.

курсовая работа [990,4 K], добавлен 01.07.2014

История применения магнитов в древние времена. История создания и использования электромагнитов. Общая характеристика естественных и искусственных магнитов. Применение магнитов и сверхпроводников в разных сферах деятельности современного общества.

Существуют определенные природные материалы и объекты, которые сами по себе обладают магнитными свойствами. Их называют естественными магнитами. Примерами естественного магнитного материала могут служить железные руды, насыщенные магнитными свойствами. Примером же естественного магнитного объекта выступает наша с вами планета Земля.

Естественные, они же постоянные, магниты обладают высокой остаточной магнитной индукцией, что позволяет им сохранять магнитные свойства на протяжении длительного времени.

Однако, более широкое распространение в промышленности, медицине и других отраслях нашли электромагниты - электрические аппараты, в которых магнитным полем можно управлять. В электроэнергетике применяются, кроме прочего, в реле, выключателях, генераторах.

При определенных условиях магнитные поля способны создавать поля электрические. Верно и обратное утверждение. В этом и кроется суть электромагнитов.

Классификация электромагнитов

Принято классифицировать электромагниты (ЭМ) по способу питания на электромагниты постоянного и переменного тока. ЭМ постоянного тока в свою очередь классифицируются на постоянного тока нейтральные и поляризованные. Также существуют ЭМ выпрямленного тока.

В нейтральных электромагнитах постоянного тока магнитный поток создается обмоткой постоянного тока. Величина магнитного потока зависит лишь от обмотки, не зависит от направления. Если величина тока равна нулю, то магнитный поток и сила притяжения также опускаются практически до величины нуля.

Поляризованные ЭМ постоянного тока характеризуются наличием двух независимых магнитных потоков - рабочего и поляризующего. Поляризующий поток создается постоянными магнитами или электромагнитами. Рабочий же поток создается под действием намагничивающей силы рабочей обмотки. При отсутствии тока на якорь магнита будет действовать сила притяжения от поляризующего потока. В отличие от нейтральных, в поляризованных электромагнитах их действие зависит не только от величины рабочего потока но и от его направления.

В электромагнитах переменного тока обмотка питается от источника переменного тока. Величина и направление магнитного потока изменяется во времени от нуля до максимума.

Далее другие возможные классификации

с последовательными (мало витков большого сечения) и параллельными (много витков малого сечения) обмотками
работающие в длительном, кратковременном или прерывистом режимах
быстродействующие, замедленно действующие и нормально действующие
с внешним притягивающим якорем, со втягивающимся якорем, с внешним поперечно движущимся якорем

Устройство электромагнитов

Несмотря на обширное, судя по описанной выше классификации, количество разнообразных вариантов электромагнитов, существуют определенные однотипные узлы, которые встречаются у всех ЭМ.

Катушка с расположенной на ней намагничивающей обмоткой
Подвижная часть электромагнита - якорь
Неподвижная часть - ярмо и сердечник

Между якорем и неподвижными частями существуют воздушные промежутки. Так вот, воздушные промежутки бывают полезными и паразитными. Полезные промежутки располагаются по возможному пути движения якоря. Паразитные промежутки лежат за пределами движения якоря.

Также существует понятие полюса. Полюсами называют поверхности магнитопровода, которые ограничивают полезный воздушный промежуток.

Конструктивные формы электромагнитов переменного тока не имеют множества вариантов, за счет того, что сердечник набирается из листов электротехнической стали. Это необходимо для борьбы с вихревыми токами.

Как работает электромагнит

Сам цикл работы ЭМ представляет собой следующую последовательность действий. Сначала в обмотку подается ток такой величины, при которой магнитные силы станут больше, чем силы удерживающие якорь в покое.

Далее произойдет отрыв якоря из состояния покоя и движение якоря в конечную точку полезного промежутка. Это первый этап.

На втором этапе якорь ЭМ подтянут и через него протекает ток. Как известно, ток создает термическое воздействие с течением времени. Поэтому время работы не должно превышать допустимое. На этом этапе сила тяги электромагнита максимальная.

Последний, Третий этап - аналогичен первому - ток уменьшается до нуля, магнитные силы становятся меньше сил, возвращающих якорь в состояние покоя, якорь отпадает. Далее электромагнит остывает.

Если характер его работы периодически повторяющийся, то за время до следующего цикла, ему необходимо успеть остыть.

Сравнение ЭМ постоянного и переменного тока

При выборе между электромагнитами на постоянном или переменном токе следует учитывать следующие особенности:

Сила тяги. При одинаковом сечении полюсов средняя величина силы тяги в ЭМ на переменном токе (“ЭМ ~ тока”) будет вдвое меньше, чем в аналогичном на постоянном токе. То есть железо более эффективно используется в ЭМ на постоянном токе (“ЭМ = тока”)
Вес. Если же заданными константами являются сила тяги и ход якоря, то для получения электромагнита переменного тока потребуется вдвое больше железа и размеров, чем для ЭМ постоянного тока
Реактивная мощность. Если необходимо уменьшить потребляемую мощность “ЭМ = тока”, то достаточно увеличить его размеры. В случае же с “ЭМ ~ тока” потребляемая при пуске реактивная мощность не может быть уменьшена путем увеличения размеров ЭМ
Вихревые токи. В случае с “ЭМ ~ тока” магнитопроводы выполняют шихтованными и разрезными для уменьшения влияния вихревых токов. Само же наличие потерь на вихревые токи и перемагничивание вызывает увеличение потребления электроэнергии и лишний нагрев. В случае же с “ЭМ = тока” данный пункт отсутствует
Быстродействие. Если взять ЭМ постоянного и переменного тока, то вторые будут более быстродействующие. Однако для “ЭМ = тока” внедряют специальные меры, которые могут сделать их более быстродействующими. При этом “ЭМ = тока” будут потреблять меньше энергии

Однако, в промышленности, вышеописанные недостатки “ЭМ ~ тока” не вызывают особых препятствий на пути их использования.

2020 Electricalblog - электрика и электроэнергетика

Электромагниты и их применение

Электромагниты получили настолько широкое распространение, что трудно назвать область техники, где бы они не применялись в том или ином виде. Они содержатся во многих бытовых приборах - электробритвах, магнитофонах, телевизорах и т.п. Устройства техники связи - телефония, телеграфия и радио немыслимы без их применения.

Электромагниты являются неотъемлемой частью электрических машин, многих устройств промышленной автоматики, аппаратуры регулирования и защиты разнообразных электротехнических установок. Развивающейся областью применения электромагнитов является медицинская аппаратура. Наконец, гигантские электромагниты для ускорения элементарных частиц применяются в синхрофазотронах.

Вес электромагнитов колеблется от долей грамма до сотен тонн, а потребляемая при их работе электрическая мощность - от милливатт до десятков тысяч киловатт.

Особой областью применения электромагнитов являются электромагнитные механизмы. В них электромагниты используются в качестве привода для осуществления необходимого поступательного перемещения рабочего органа или поворота его в пределах ограниченного угла, или для создания удерживающей силы.

Примером подобных электромагнитов являются тяговые электромагниты, предназначенные для совершения определенной работы при перемещении тех или иных рабочих органов; электромагнитные замки; электромагнитные муфты сцепления и торможения и тормозные электромагниты; электромагниты, приводящие в действие контактные устройства в реле, контакторах, пускателях, автоматических выключателях; подъемные электромагниты, электромагниты вибраторов и т. п.

В ряде устройств наряду с электромагнитами или взамен их используются постоянные магниты (например, магнитные плиты металлорежущих станков, тормозные устройства, магнитные замки и т. п.).

Электромагниты весьма разнообразны по конструктивным выполнениям, которые различаются по своим характеристикам и параметрам, поэтому классификация облегчает изучение процессов, происходящих при их работе.

В зависимости от способа создания магнитного потока и характера действующей намагничивающей силы электромагниты подразделяются на три группы: электромагниты постоянного тока нейтральные, электромагниты постоянного тока поляризованные и электромагниты переменного тока.

Поляризованные электромагниты постоянного тока характеризуются наличием двух независимых магнитных потоков:(поляризующего и рабочего. Поляризующий магнитный поток в большинстве случаев создается с помощью постоянных магнитов. Иногда для этой цели используют электромагниты. Рабочий поток возникает под действием намагничивающей силы рабочей или управляющей обмотки. Если ток в них отсутствует, на якорь действует сила притяжения, создаваемая поляризующим магнитным потоком. Действие поляризованного электромагнита зависит как от величины, так и от направления рабочего потока, т. е. от направления тока в рабочей обмотке.

Электромагниты переменного тока

В электромагнитах переменного тока питание обмотки осуществляется от источника переменного тока. Магнитный поток, создаваемый обмоткой, по которой проходит переменный ток, периодически изменяется по величине и направлению (переменный магнитный поток), в результате чего сила электромагнитного притяжения пульсирует от нуля до максимума с удвоенной частотой по отношению к частоте питающего тока.

Однако для тяговых электромагнитов снижение электромагнитной силы ниже определенного уровня недопустимо, так как это приводит к вибрации якоря, а в отдельных случаях к прямому нарушению нормальной работы. Поэтому в тяговых электромагнитах, работающих при переменном магнитном потоке, приходится прибегать к мерам для уменьшения глубины пульсации силы (например, применять экранирующий виток, охватывающий часть полюса электромагнита).

Кроме перечисленных разновидностей, в настоящее время большое распространение получили электромагниты с выпрямлением тока, которые по питанию могут быть отнесены к электромагнитам переменного тока, а по своим характеристикам приближаются к электромагнитам постоянного тока. Поскольку все же имеются некоторые специфические особенности их работы.

В зависимости от способа включения обмотки различают электромагниты с последовательными и параллельными обмотками.

Обмотки последовательного включения , работающие при заданном токе, выполняются с малым числом витков большого сечения. Ток, проходящий по такой обмотке, практически не зависит от ее параметров, а определяется характеристиками потребителей, включенных .последовательно с обмоткой.

Обмотки параллельного включения , работающие при заданном напряжении, имеют, как правило, весьма большое число витков и выполняются из провода малого сечения.

По характеру работы обмотки электромагниты разделяются на работающие в длительном, прерывистом и кратковременном режимах.

По скорости действия электромагниты могут быть с нормальной скоростью действия, быстродействующие и замедленно действующие. Это разделение является несколько условным и свидетельствует главным образом о том, приняты ли специальные меры для получения необходимой скорости действия.

Вместе с тем при всем разнообразии встречающихся на практике электромагнитов они состоят из основных частей одинакового назначения. К ним относятся катушка с расположенной на ней намагничивающей обмоткой (может быть несколько катушек и несколько обмоток), неподвижная часть магнитопровода, выполняемого из ферромагнитного материала (ярмо и сердечник) и подвижная часть магнитопровода (якорь). В некоторых случаях неподвижная часть магнитопровода состоит из нескольких деталей (основания, корпуса, фланцев и т. д.). а)

Якорь отделяется от остальных частей магнитопровода воздушными промежутками и представляет собой часть электромагнита, которая, воспринимая электромагнитное усилие, передает его соответствующим деталям приводимого в действие механизма.

Количество и форма воздушных промежутков, отделяющих подвижную часть магнитопровода от неподвижной, зависят от конструкции электромагнита. Воздушные промежутки, в которых возникает полезная сила, называются рабочими; воздушные промежутки, в которых не возникает усилия в направлении возможного перемещения якоря, являются-паразитными.

Поверхности подвижной или неподвижной части магнитопровода, ограничивающие рабочий воздушный промежуток, называют полюсами.

В зависимости от расположения якоря относительно остальных частей электромагнита различают электромагниты с внешним притягивающимся якорем, электромагниты со втягивающимся якорем и электромагниты с внешним поперечно движущимся якорем.

Характерной особенностью электромагнитов с внешним притягивающимся якорем является внешнее расположение якоря относительно обмотки. На него действует главным образом рабочий поток, проходящий от якоря к торцу шляпки сердечника. Характер перемещения якоря может быть вращательным (например, клапанный электромагнит) или поступательным. Потоки рассеяния (замыкающиеся помимо рабочего зазора) у таких электромагнитов практически не создают тягового усилия, и поэтому их стремятся уменьшить. Электромагниты этой группы способны развивать достаточно большое усилие, но обычно применяются при сравнительно небольших рабочих ходах якоря.

Особенностью электромагнитов со втягивающимся якорем являются частичное расположение якоря в своем начальном положении внутри катушки и дальнейшее перемещение его в катушку в процессе работы. Потоки рассеяния у таких электромагнитов, особенно при больших воздушных зазорах, создают определенное тяговое усилие, в результате чего они являются полезными, особенно при сравнительно больших ходах якоря. Такие электромагниты могут выполняться со стопом или без него, причем форма поверхностей, образующих рабочий зазор, может быть различной в зависимости от того, какую тяговую характеристику нужно получить.

Наибольшее распространение получили электромагниты с плоскими и усеченно коническими полюсами, а также электромагниты без стопа. В качестве направляющей для якоря чаще всего применяется трубка из немагнитного материала, создающая паразитный зазор между якорем и верхней, неподвижной, частью магнитопровода.

Электромагниты со втягивающимся якорем могут развивать усилия и иметь ход якоря, изменяющиеся в очень большом диапазоне, что обусловливает их широкое распространение.

В электромагнитах с внешним поперечно движущимся якорем якорь перемещается поперек магнитных силовых линий, поворачиваясь на некоторый ограниченный угол. Такие электромагниты обычно развивают сравнительно небольшие усилия, но они позволяют путем соответствующего согласования форм полюсов и якоря получать изменения тяговой характеристики и высокий коэффициент возврата.

В каждой из трех перечисленных групп электромагнитов в свою очередь имеется ряд конструктивных разновидностей, связанных как с характером протекающего по обмотке тока, так и с необходимостью обеспечения заданных характеристик и параметров электромагнитов.

Применение электромагнитов

Примером подобных электромагнитов являются тяговые электромагниты, предназначенные для совершения определенной работы при перемещении тех или иных рабочих органов; электромагнитные замки; электромагнитные муфты сцепления и торможения и тормозные электромагниты; электромагниты, приводящие в действие контактные устройства в реле, контакторах, пускателях, автоматических выключателях; подъемные электромагниты, электромагниты вибраторов и т. п.

Классификация электромагнитов

Нейтральные электромагниты

Поляризованные электромагниты

Электромагниты переменного тока

Обмотки последовательного включения, работающие при заданном токе, выполняются с малым числом витков большого сечения. Ток, проходящий по такой обмотке, практически не зависит от ее .параметров, а определяется характеристиками потребителей, включенных .последовательно с обмоткой.

Обмотки параллельного включения, работающие при заданном напряжении, имеют, как правило, весьма большое число витков и выполняются из провода малого сечения.

Устройство электромагнита

Читайте также: