Elektromagnet dan aplikasinya

Elektromagnet mencipta medan magnet menggunakan gegelung yang dialirkan dengan arus elektrik. Untuk menguatkan medan ini dan mengarahkan fluks magnet di sepanjang laluan tertentu, kebanyakan elektromagnet mempunyai litar magnet yang diperbuat daripada keluli magnet lembut.

Penggunaan elektromagnet

Elektromagnet telah menjadi begitu meluas sehingga sukar untuk menamakan bidang teknologi di mana ia digunakan dalam satu bentuk atau yang lain. Mereka ditemui dalam banyak peralatan rumah - pencukur elektrik, perakam pita, televisyen, dll. Peranti teknologi komunikasi — telefoni, telegrafi dan radio — tidak dapat difikirkan tanpa penggunaannya.

Elektromagnet adalah sebahagian daripada mesin elektrik, banyak peranti automasi industri, peralatan kawalan dan perlindungan untuk pelbagai pemasangan elektrik. Bidang aplikasi elektromagnet yang sedang berkembang ialah peralatan perubatan. Akhirnya, elektromagnet gergasi digunakan untuk mempercepatkan zarah asas dalam synchrophasotrons.

Berat elektromagnet berbeza dari pecahan gram hingga ratusan tan, dan tenaga elektrik yang digunakan semasa operasinya berbeza dari miliwatt hingga puluhan ribu kilowatt.

Satu bidang khas penggunaan elektromagnet ialah mekanisme elektromagnet. Di dalamnya, elektromagnet digunakan sebagai pemacu untuk melakukan pergerakan translasi yang diperlukan bagi elemen kerja, sama ada untuk memutarkannya melalui sudut terhad atau untuk mencipta daya pegangan.

Contoh elektromagnet tersebut ialah elektromagnet daya tarikan, direka untuk melaksanakan kerja tertentu apabila menggerakkan badan kerja tertentu; kunci elektromagnet; klac elektromagnet dan brek dan solenoid brek; elektromagnet yang menggerakkan peranti sentuhan dalam geganti, penyentuh, pemula, pemutus litar; mengangkat elektromagnet, elektromagnet bergetar, dsb.

Dalam beberapa peranti, bersama-sama dengan elektromagnet atau sebaliknya, magnet kekal digunakan (contohnya, plat magnet mesin pemotong logam, brek, kunci magnet, dll.).

Klasifikasi elektromagnet

Elektromagnet sangat pelbagai dalam reka bentuk, yang berbeza dalam ciri dan parameternya, oleh itu klasifikasi memudahkan kajian proses yang berlaku semasa operasinya.

Bergantung kepada kaedah mencipta fluks magnet dan sifat daya magnet yang bertindak, elektromagnet dibahagikan kepada tiga kumpulan: elektromagnet neutral dengan arus terus, elektromagnet terpolarisasi dengan arus terus dan elektromagnet dengan arus ulang-alik.

Elektromagnet neutral

Dalam elektromagnet DC neutral, fluks magnet yang berfungsi dicipta melalui gegelung kekal.Tindakan elektromagnet hanya bergantung pada magnitud fluks ini dan tidak bergantung pada arahnya dan oleh itu pada arah arus dalam gegelung elektromagnet. Dengan ketiadaan arus, fluks magnet dan daya tarikan yang bertindak pada angker adalah boleh dikatakan sifar.

Elektromagnet terkutub

Elektromagnet DC terpolarisasi dicirikan oleh kehadiran dua fluks magnet bebas: (mengutub dan berfungsi. Fluks magnet terpolarisasi dalam kebanyakan kes dicipta dengan bantuan magnet kekal. Kadangkala elektromagnet digunakan untuk tujuan ini. Fluks kerja berlaku di bawah tindakan daripada daya pengmagnetan kerja atau gegelung kawalan. Jika tiada arus di dalamnya, daya tarikan yang dicipta oleh fluks magnet terpolarisasi bertindak pada angker. Tindakan elektromagnet terkutub bergantung pada kedua-dua magnitud dan arah fluks kerja, iaitu arah arus dalam gegelung kerja.

Elektromagnet AC

Dalam elektromagnet arus ulang-alik, gegelung ditenagakan oleh sumber arus ulang-alik. Fluks magnet yang dicipta oleh gegelung yang melalui arus ulang alik secara berkala berubah dalam magnitud dan arah (fluks magnet berselang-seli), akibatnya daya tarikan elektromagnet berdenyut dari sifar ke maksimum dengan frekuensi dua kali frekuensi bekalan. semasa.

Walau bagaimanapun, untuk elektromagnet daya tarikan, mengurangkan daya elektromagnet di bawah paras tertentu adalah tidak boleh diterima, kerana ini membawa kepada getaran angker, dan dalam beberapa kes kepada gangguan mengarahkan operasi biasa.Oleh itu, dalam elektromagnet daya tarikan yang beroperasi dengan fluks magnet berselang-seli, adalah perlu untuk mengambil langkah-langkah untuk mengurangkan kedalaman riak daya (contohnya, untuk menggunakan gegelung pelindung yang meliputi sebahagian daripada tiang elektromagnet).

Sebagai tambahan kepada jenis yang disenaraikan, elektromagnet pembetulan semasa kini meluas, yang boleh dikaitkan dengan elektromagnet arus ulang-alik dari segi kuasa dan hampir dengan elektromagnet arus terus dari segi ciri-cirinya. Kerana masih terdapat beberapa ciri khusus kerja mereka.

Bergantung pada cara belitan dihidupkan, perbezaan dibuat antara elektromagnet dengan belitan siri dan selari.

Belitan siri yang beroperasi pada arus tertentu dibuat dengan sebilangan kecil lilitan pada bahagian yang besar. Arus yang melalui gegelung sedemikian praktikalnya tidak bergantung pada parameternya, tetapi ditentukan oleh ciri-ciri pengguna yang disambungkan secara bersiri dengan gegelung.

Penggulungan selari yang beroperasi pada voltan tertentu mempunyai, sebagai peraturan, bilangan lilitan yang sangat besar dan diperbuat daripada wayar dengan keratan rentas kecil.

Mengikut sifat gegelung, elektromagnet dibahagikan kepada yang beroperasi dalam mod jangka panjang, berkala dan jangka pendek.

Dari segi kelajuan tindakan, elektromagnet boleh menjadi kelajuan tindakan biasa, bertindak pantas dan bertindak perlahan. Pembahagian ini agak sewenang-wenangnya dan terutamanya menunjukkan sama ada langkah khas telah diambil untuk mencapai kelajuan tindakan yang diperlukan.

Semua ciri di atas meninggalkan tanda mereka pada ciri reka bentuk elektromagnet.

Mengangkat elektromagnet

Peranti elektromagnet

Pada masa yang sama, dengan semua jenis elektromagnet yang ditemui dalam amalan, ia terdiri daripada bahagian utama dengan tujuan yang sama. Ia termasuk gegelung dengan gegelung magnet yang terletak di atasnya (mungkin terdapat beberapa gegelung dan beberapa gegelung), bahagian tetap litar magnet yang diperbuat daripada bahan feromagnetik (kuk dan teras) dan bahagian alih litar magnetik (angker). Dalam sesetengah kes, bahagian pegun litar magnet terdiri daripada beberapa bahagian (tapak, perumah, bebibir, dll.). a)

Angker dipisahkan daripada litar magnet yang lain oleh celah udara dan merupakan sebahagian daripada elektromagnet, yang, dengan melihat daya elektromagnet, memindahkannya ke bahagian yang sepadan dengan mekanisme yang digerakkan.

Bilangan dan bentuk celah udara yang memisahkan bahagian litar magnet yang bergerak daripada litar pegun bergantung pada reka bentuk elektromagnet. Jurang udara di mana daya berguna berlaku dipanggil pekerja; celah udara di mana tiada daya ke arah pergerakan yang mungkin sauh adalah parasit.

Permukaan bahagian bergerak atau pegun litar magnet yang mengehadkan jurang udara kerja dipanggil kutub.

Bergantung pada lokasi angker berbanding dengan elektromagnet yang lain, perbezaan dibuat antara elektromagnet angker luaran yang menarik, elektromagnet angker boleh ditarik balik dan elektromagnet angker luar yang bergerak secara melintang.

Ciri ciri elektromagnet dengan angker luaran yang menarik ialah lokasi luaran angker berbanding dengan gegelung. Ini dipengaruhi terutamanya oleh aliran kerja yang melepasi dari angker ke bahagian hujung teras.Pergerakan angker boleh menjadi putaran (contohnya, solenoid injap) atau translasi. Arus kebocoran (menutup sebagai tambahan kepada jurang kerja) dalam elektromagnet tersebut secara praktikalnya tidak mewujudkan daya tarikan, dan oleh itu ia cenderung untuk dikurangkan. Elektromagnet kumpulan ini boleh menghasilkan daya yang agak besar, tetapi biasanya digunakan dengan lejang angker yang agak kecil.

Ciri tersendiri bagi elektromagnet angker boleh ditarik balik ialah penempatan separa angker pada kedudukan awalnya di dalam gegelung dan pergerakan selanjutnya dalam gegelung semasa operasi. Fluks kebocoran daripada elektromagnet tersebut, terutamanya dengan celah udara yang besar, mewujudkan daya tarikan tertentu, akibatnya ia berguna, terutamanya untuk lejang angker yang agak besar. Elektromagnet sedemikian boleh dibuat dengan atau tanpa henti, dan bentuk permukaan yang membentuk jurang kerja boleh berbeza bergantung pada ciri daya tarikan yang akan diperolehi.

Yang paling biasa ialah elektromagnet dengan tiang kon rata dan terpotong, serta elektromagnet tanpa pengehad. Sebagai panduan untuk angker, tiub bahan bukan magnet paling kerap digunakan, yang mewujudkan jurang parasit antara angker dan bahagian atas, pegun litar magnet.

Solenoid angker boleh ditarik balik boleh menghasilkan daya dan mempunyai lejang angker yang berbeza-beza dalam julat yang sangat luas, menjadikannya digunakan secara meluas.

Elektromagnet V dengan angker luar yang bergerak melintang bergerak melalui garis daya magnet, berputar melalui sudut terhad tertentu.Elektromagnet sedemikian biasanya menghasilkan daya yang agak kecil, tetapi membenarkan, dengan padanan yang sesuai bagi bentuk tiang dan angker, untuk mendapatkan perubahan dalam ciri daya tarikan dan pekali pulangan yang tinggi.

Dalam setiap tiga kumpulan elektromagnet yang disenaraikan, terdapat beberapa jenis reka bentuk yang berkaitan dengan sifat arus yang mengalir melalui gegelung dan keperluan untuk memastikan ciri dan parameter elektromagnet yang ditentukan.

Baca juga: Mengenai medan magnet, solenoid dan elektromagnet