Литературный обзор

Электротехника – область науки и техники, которая занимается изучением электрических и магнитных явлений и их использованием в практических целях.

Один из разделов в электротехники являются электромагниты. Электромагнит – это устройство создающее магнитное поле при прохождении электрического тока. Он обычно состоит из обмотки и сердечника, сердечник приобретает свойство магнита при прохождении по обмотке тока, в следствии этого создается магнитный поток. Для того, чтобы усилить это поле в большинстве электромагнитов имеется магнитопровод, который выполнен из мягкой стали.

1.1 Применение электромагнитов

Электромагниты имеют широкое применение. Они содержатся во многих бытовых приборах – электробритвах, магнитофонах, телевизорах, а так же в устройствах техники связи. Но их основное применение на производстве. Находятся во многих электрических машинах, 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. 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. Выбор электромагнита осуществляют по напряжению, току и потребляемой мощности. После выбора электромагнита рассчитывают его обмотки на нагрев, считая, что средняя допустимая температура нагрева 85...90°С.

1.2 Классификация электромагнитов

Электромагниты весьма разнообразны по конструктивным выполнениям, которые различаются по своим характеристикам и параметрам, поэтому класси-

фикация 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.

1.2.1 Нейтральные электромагниты.

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.

Схема нейтрального электромагнита.

Рис.1 – нейтральный электромагнит

Элементы, входящие в данную схему:

УМ – усилитель мощности;

НМ – нейтральный электромагнит;

ЭМП – электромеханический преобразователь;

ИСГ – источник сжатого газа;

ГРУ – газораспределительное устройство – струйная трука;

ПД – пневмодвигатель двустороннего действия;

МП – механическая передача;

ОУ – объект управления;

ДОС – датчик обратной связи.

Определим переменные на входе и выходе элементов:

Uвх – входной сигнал;

ε – сигнал ошибки;

Uос – сигнал датчика обратной связи;

iо.у.– ток в обмотках управления ЭМП;

α – угол поворота якоря ЭМП;

Рр – давление газа на входе в привод;

P1G1, P2G2 – давление и расход газа в полостях ПД;

X – перемещение поршня ПД;

δ – угол поворота рулей.

1.2.2 Поляризованные электромагниты.

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.

Рис.2 – поляризованный электромагнит

а) – с поступательным движением якоря; б) – с круговым движением якоря.

1.2.3 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, сейчас 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.

Рис.3 – схема электромагнита переменного тока

1.2.4 Грузоподъемный электромагнит.

Грузоподъемные электромагниты предназначены для захвата и перемещения крановыми механизмами листового металла, слитков и скрапа из ферромагнитного материала.

Рис.4 - грузоподъемный электромагнит

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, неподвижная часть магнитопровода, выполняемого из ферромагнитного материала и подвижная часть магнитопровода (якорь).

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.

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.

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.

Главный плюс электромагнита – это широкое применение на производстве во многих электрических машинах, а так же непосредственно в жизни человека. В магнитофонах с помощью которых мы можем записывать или прослушивать музыку. В телевизорах, предназначенных для приёма и отображения изображения и звука, а так же в устройствах техники связи.