Ограничение тока электромагнита
Методы ускорения и замедления срабатывания электромагнитов и электромагнитных механизмов
Для электромагнитов, время срабатывания которых должно отличаться от обычного (0,05 — 0,15 с.) в ту либо иную сторону, нужны особые меры для обеспечения временных характеристик.
Эти меры могут быть ориентированы или на изменение конструкции и характеристик электромагнита, или на применение схемных методов конфигурации времени срабатывания.
В связи с этим эти способы и получили заглавие — конструктивные либо схемные способы.
Конструктивные способы уменьшения времени срабатывания
Время трогания элекромагнита. Для уменьшения времени трогания конструктивным методом уменьшают вихревые токи в магнитопроводе электромагнита, которые наращивают время трогания, потому что они демпфируют магнитный поток при его изменении.
Для этого магнитопровод электромагнита делают из магнитных материалов с высочайшим удельным электронным сопротивлением. В мощных частях магнитопровода делают особые прорези, пересекающие пути вихревых токов.
Магнитопровод делают шихтованным из листов электротехнической стали.
Время движения электромагнита. Для уменьшения времени движения стремятся уменьшить ход якоря, уменьшить массу якоря и связанных с ним подвижных частей.
Уменьшают трение в осях либо меж подвижными и недвижными деталями конструкции. Используют вращение якоря на призме, а не в осях.
Схемные способы уменьшения времени срабатывания
электромагнита. В тех случаях, когда конструктивные способа малоэффективны либо не применимы, употребляют схемные способы конфигурации временных характеристик электромагнитов. Схемные способы действуют лишь на время трогания электромагнита через его характеристики.
Время трогания электромагнита при срабатывании можно уменьшить, если сразу с повышением напряжения питания электромагнита ввести в цепь катушки дополнительное сопротивление Rд таковой величины, чтоб установившееся значение тока в обмотке электромагнита при всем этом не поменялось, т.е.
Набросок 1.
Уменьшение времени трогания тут выходит за счет
Недочетом этой схемы будет то, что эффект получается из-за пропорционального роста мощности, теряемой в дополнительном сопротивлении.
Набросок 2.
В схеме на рис. 2 поочередно с обмоткой электромагнита включен дополнительный резистор, шунтированный конденсатором. Напряжение питания в этой схеме также возрастает. Но дополнительный резистор подбирается также как и в схеме рис. 1.
Форсировка процесса срабатывания тут выходит за счет того, что в 1-ый момент после подачи напряжения незаряженная емкость С делает дополнительный путь для тока. Потому за счет тока зарядки конденсатора в обмотке электромагнита ток вырастает резвее.
Переходный процесс, до момента трогания
якоря, в данном случае описывается последующими уравнениями:
Для рассматриваемой схемы существует значение хорошей
емкости, при которой время срабатывания выходит наименьшим
Недочетом этой схемы является наличие конденсатора, емкость которого обычно значительна.
На рис. 3 показана схема форсировки срабатывания, в которую поочередно с обмоткой электромагнита включено дополнительное сопротивление, шунтированное размыкающим контактом. Этот контакт связан с якорем.
При обесточенной обмотке он замкнут, размыкание происходит только в конце хода якоря. В период срабатывания через обмотку протекает переходный ток, установившееся значение которого было бы равно.
Но благодаря тому, что якорь притягивается, происходит размыкание контакта К, шунтирующего Rд, и ток наращивается до наименьшего установившегося значения, равного
U / (R + Rд), который должен быть достаточным для удержания якоря электромагнита в притянутом положении. Эта схема может применяться также для уменьшения размеров электромагнита в тех установках, где в особенности принципиально получить их малый вес.
Набросок 3.
Недочетом схемы является наличие размыкающего контакта.
Способы роста времени срабатывания электрических
устройств
Для роста времени срабатывания электромагнитов употребляют все общие причины, приводящие к повышению, как времени трогания, так и времени движения. Посреди этих способов могут быть как конструктивные, так и схемные способы.
Из конструктивных способов, приводящих к повышению времени движения употребляются такие причины как повышение хода якоря, повышение веса подвижных частей, мехенические и электрические демпферы. Последние отыскали применение в реле, создающих огромные выдержки времени, к примеру, реле времени.
Набросок 4
В случае электрического демпфирования используют короткозамкнутые обмотки в виде медных (дюралевых) гильз, насаженных на сердечник магнитопровода (рис. 4).
Вихревые токи, появляющиеся в этих гильзах в момент замыкания либо размыкания основной обмотки электромагнита, задерживают изменение магнитного потока и делают замедление срабатывания, как при притяжении, так и при отпускании якоря.
В последнем случае достигается больший замедляющий эффект, потому что при выключении обмотки переходный процесс происходит при притянутом якоре, когда индуктивность системы большая. Потому выдержка времени при отпускании якоря в электромагнитах с короткозамкнутыми гильзами может быть получена больше, чем при его притяжении.
Электромагниты с электрическим демпфером могут обеспечивать выдержку времени при отпускании до 8-10 с.
Для конфигурации времени срабатывания электромагнитов схемными способами более всераспространенными схемами являются последующие.
В тех случаях, когда напряжение питания фиксировано, время трогания при включении может быть увеличено включением дополнительного сопротивления Rд поочередно с обмоткой электромагнита.
Повышение времени трогания тут происходит благодаря уменьшения установившегося значения тока в цепи. Заместо резистора можно включить также индуктивность, что наращивает постоянную времени цепи, не изменяя установившегося тока.
Для роста времени трогания электрических устройств при выключении используются схемы, приведенные на рис.
5.
а) б) в)
Набросок 5.
Повышение времени трогания электрических устройств в этих схемах выходит за счет того, что после размыкания цепи в контурах (R,L-Rш), (R,L-VD) (рис. 5 а,б) возникающая в катушке э.д.с.
самоиндукции делает ток, который тормозит спадание магнитного потока в электромагните.
Задержка времени трогания определяется временем затухания тока в контурах, которое находится в зависимости от характеристик этих контуров.
В схеме рис.5,в задержка времени трогания электромагнита при отпускании происходит за счет того, что после размыкания цепи заряженная емкость С разряжается в контуре (C,Rш-R,L) и ток разряда задерживает спадание потока в электромагните.
Источник: http://elektrica.info/metody-uskoreniya-i-zamedleniya-srabaty-vaniya-e-lektromagnitov-i-e-lektromagnitny-h-mehanizmov/
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Cтраница 1
Электромагниты постоянного тока выпускаются с катушками, включаемыми параллельно якорю двигателя или последовательно к ним. В первом случае катушки выполняют с большим числом витков, вследствие чего они имеют значительную индуктивность.
Для увеличения быстродействия таких электромагнитов катушки рассчитывают на пониженное напряжение. При включении на катушку подается полное напряжение сети, что ускоряет ( форсирует) процесс срабатывания электромагнита.
Для удержания втянутого якоря электромагнита требуется меньшее усилие, поэтому после срабатывания электромагнита в цепь его катушки вводится добавочный резистор, который ограничивает ток катушки. Для защиты катушки от пробоя изоляции при отключении ее от сети на корпусе электромагнита монтируется разрядный резистор.
Электромагниты с последовательно включенными катушками имеют большее быстродействие и более простую схему включения, поскольку не требуется применять разрядные и токоограничивающие резисторы. [1]
Электромагниты постоянного тока по способу подключения катушки к якорю двигателя разделяются на электромагниты параллельного или независимого возбуждения и электромагниты последовательного возбуждения. Для ускорения действия электромагнитов параллельного и независимого возбуждения при их включении применяют форсировку. [3]
Электромагнит постоянного тока имеет сопротивление / 10 ом и индуктивность 1 0 5 гн. [4]
Электромагниты постоянного тока с катушками напряжения испытывают по схеме, приведенной на рис. XIV. В качестве добавочного сопротивления могут быть использованы жидкостные реостаты и др. Реостаты должны соответствовать номинальному току электромагнита и иметь сопротивление в два-три раза большее, чем сопротивление его катушки. [5]
Электромагниты постоянного тока не имеют указанных недостатков. Они обладают лучшими габаритно-массовыми и энергетическими показателями. Их особенность заключается в питании от источника, постоянного тока. Однако в электромеханических системах с ЭМУ обычно имеется источник постоянного тока или питание осуществляется от источника переменного тока через выпрямительные устройства. [6]
Электромагниты постоянного тока длинноходовые КМП и ВМ различаются между собой тем, что магниты КМП имеют вентиляционные отверстия, а катушка магнита ВМ наглухо закрыта внутри корпуса. В связи с указанным магниты КМП предназначаются для установки в помещениях, защищенных от атмосферных осадков, а магниты ВМ – для установки под открытым небом и допускают даже обливание водой. [7]
| Тормозной электромагнит серии МП. [8] |
Электромагниты постоянного тока допускают большее число включений в час, меньше гудят и работают более плавно, чем электромагниты переменного тока. [9]
| Тяговые характеристики длинноходовых электромагнитов. [10] |
Электромагниты постоянного тока изготовляются различных конструкций, но обычно их можно причислить к какой-то одной из двух категорий – к длинноходовым электромагнитам с конусным якорем или к короткоходовым с клапанным плоским якорем. [11]
| Механизм свободного расцепления электромагнитного привода типа ПЭ-11. [12] |
Электромагнит постоянного тока состоит из стального магнитопро-вода, подвижного сердечника и круглой цилиндрической катушки.
В сердечник ввинчен стальной стержень, который в процессе включения упирается в ролик ведущего рычага первого четырехзвенника передаточного механизма выключателя ( рис.
11 – 7) и поворачивает его до положения включено. В положении отключено сердечник садится на упор. [13]
Электромагниты постоянного тока иногда снабжаются вторичными ( успокоительными) обмотками. [14]
Электромагниты постоянного тока силовые. Электромагниты переменного тока силовые. [15]
Страницы: 1 2 3 4 5
Источник: http://www.ngpedia.ru/id613275p1.html
Отличие электромагнита постоянного тока от электромагнита переменного тока, назначение и принцип работы короткозамкнутого витка
Магнитная система электромагнитов постоянного и переменного тока различная. У электромагнита постоянного тока относительно небольшой зазор d, а сам магнитопровод может быть выполнен из сплошного цельного куска электротехнической стали.
У магнитов переменного тока система шихтованная, набранная из тонких листов электротехнической стали.
Так как через катушку протекает переменный ток, то и магнитный поток Ф изменяет свое направление и в какие то моменты времени становится равным нулю. В этом случае противодействующая пружина будет отрывать якорь от полюсного наконечника и возникнет дребезг якоря.
Для устранения этого явления используются либо многофазовые электромагниты, либо короткозамкнутое кольцо, которое устанавливается на расщепленной части полюсного наконечника.
Так как у катушек переменного тока определяющим является индуктивное сопротивление, а оно зависит от индуктивности, то в первоначальный момент , когда рабочий зазор d максимален и индуктивность минимальна, ток якоря максимален, то есть имеется бросок тока через катушку.
При минимальном зазоре, когда якорь соприкоснется с полюсным наконечником, индуктивность возрастет и ток возрастет.
В электромагнитах переменного тока магнитное сопротивление зависит не только от, l, S сердечника, но и от потерь в стали и наличия короткозамкнутых обмоток, расположенных на сердечнике.
Катушка электромагнита постоянного тока выполняется достаточно высокой и тонкой, для улучшения условий охлаждения (потери мощности на постоянном токе только на чисто активном сопротивлении проводника).
Катушка электромагнита переменного тока выполняется более низкой, т.к. кроме потерь мощности в активном и индуктивном сопротивлении катушки имеются потери мощности на перемагничивание сердечника.
Как известно в электромагнитах переменного тока ток в обмотке сильно зависит от положения якоря. В клапанных электромагнитах ток в притянутом состоянии в десятки раз меньше, чем при отпущенном якоре.
Это затрудняет создание максимальных реле напряжения на базе клапанной системы, так как при напряжениях, близких к напряжению срабатывания, через обмотку протекает большой ток, выделяется мощность, в сотни раз превышающая мощность в обмотке при притянутом якоре.
Приходится сильно увеличивать габариты катушки, чтобы рассеивать большую мощность, выделяемую при отпущенном якоре.
Большим преимуществом реле серии ЭН является относительно небольшое изменение магнитной проводимости, в результате чего ток в обмотках мало меняется при повороте якоря. Это дает возможность иметь малые габариты обмоток.
Если отрывное усилие электромагнита будет РОТР, то дважды за период в точке А (рис. 6, в) якорь электромагнита будет отпадать, а в точке В — снова притягиваться, т. е. будет вибрировать с двойной частотой. Вибрация приводит к износу магнитной системы и сопровождается гудением.
Читайте также: Доработка паяльной станции lukey 936a
Рис.6. Кривая изменения силы притяжения электромагнита
переменного тока без короткозамкнутого витка.
Для устранения вибрации электромагниты переменного тока снабжаются короткозамкнутыми витками (рис.7, а) из проводниковых материалов (медь, латунь), охватывающими часть полюса электромагнита (70 — 80%).
Принцип работы витка заключается в следующем. Общий поток электромагнита Ф разветвляется на поток Ф1, который проходит по не охваченной витком части полюса, и на поток Ф2, который проходит через часть, охватываемую короткозамкнутым витком. При этом в витке индуцируется ЭДС еК.З, и возникает ток iК.З., сдвинутый по отношению к еК.З. на угол
Рис.7. Принцип работы короткозамкнутого витка
в электромагнитных системах переменного тока.
и определяемый весьма незначительной индуктивностью витка. Для упрощения принимаем= 0. Ток iК.З , возбуждает магнитный поток ФК.З., который охватывает короткозамкнутый виток и вместе с частью основного потока образует поток Ф2,проходящий через часть полюса, охваченную витком, и сдвинутый во времени по отношению к потоку Ф1 на угол(рис.7, б и в).
Сила притяжения электромагнита Р складывается из двух пульсирующих, но сдвинутых во времени сил Р± и Р2 (рис.7, г). Благодаря сдвигу их во времени общая сила Р пульсирует много меньше и минимальное значение ее остается выше РОТР, чем и исключается вибрация якоря.
Источник: https://megaobuchalka.ru/8/35822.html
Грузоподъемные электромагниты. Особенности эксплуатации
Грузоподъемные электромагниты используются для механизации погрузочно-разгрузочных и подъемно-транспортных работ различных изделий из ферромагнитных материалов на металлургических заводах, механизированных складах, пунктах переработки металлолома и т.д.
Электромагнит грузоподъемный монтируется на кран (железнодорожный, автомобильный, мостовой и др.), оборудованный источником постоянного тока напряжением 220В для питания электромагнита.
Грузоподъемные электромагниты — удобный и производительный механизм, так как для перемещения груза не нужен подсобный рабочий для выполнения строповки груза, всеми операциями управляет крановщик и обеспечивается большая безопасность в работе.
В настоящее время в нашей стране грузоподъемные электромагниты выпускаются промышленностью в большой номенклатуре по величине грузоподъемности (от 6 т.с. до 85 т.с.
) и по назначению: круглый электромагнит (транспортирование скрапа, металлолома, стружки, металлопроката), круглый электромагнит для работы с бойным шаром, прямоугольный электромагнит (обычно устанавливаемый на траверсу) для транспортирования длинномерных материалов, подвесной и саморазгружающийся железоотделитель (для удаления металлических включений с конвееров).
Грузоподъемный электромагнит может транспортировать и горячий металл (при наличии теплоизолирующей прокладки), если его температура не превышает точки Кюри , равной 750°С, при которой металл теряет свои магнитные свойства.
Напряжение питания электромагнитов 220В+5% (в некоторых случаях 110В) при режиме работы с относительной продолжительности включения ПВ=60%, при этом гарантируется длительная и надежная работа электромагнита.
Тепловой баланс достигается в среднем через 3-5 часов работы (в зависимости от массы электромагнита и температуры окружающей среды), при котором потребляемая электрическая мощность равна излучаемой тепловой, сопротивление обмотки увеличивается в 1,5 раза, ток через электромагнит уменьшается до 65% от начального и температура обмотки увеличивается до 150-160°С (изоляция должна выдерживать данную температуру без пробоя). Сопротивление изоляции горячего электромагнита падает до 0,5–1,0 МОм для большинства применяемых электроизоляционных материалов. Падение сопротивления до величины десятков кОм может привести к электрическому пробою изоляции, либо к необратимому уменьшению сопротивления изоляции.
Грузоподъемность электромагнита зависит от величины магнитного потока Ф в сердечнике, который тем больше, чем больше намагничивающая сила F (равна произведению числа витков W обмотки электромагнита на величину тока I, протекающего по ней- F=W•I) и чем меньше магнитное сопротивление цепи Rµ : Ф=F/ Rµ.
Магнитное сопротивление цепи зависит от суммарной величины воздушных промежутков в цепи магнитного потока, от сечения этого пути, магнитной проницаемости материала и длины силовых линий магнитного потока.
Наименьшее Rµ имеется при подъеме плоской стальной плиты, при этом воздушный зазор между полюсами электромагнита и грузом мал (в этом случае большое значение имеет неплоскостность поверхности плиты и, равноценно, неплоскостность полюсов электромагнита).
При подъеме скрапа Rµ велико и грузоподъемность составляет 3-10% от максимальной, в этом случае неплоскостность полюсов не имеет большого значения. Нагрев электромагнита приводит к уменьшению намагничивающей силы и, как следствие, к пропорциональному падению грузоподъемности при работе со скрапом и незначительному падению грузоподъемности на плите.
При отключении грузоподъемного электромагнита его магнитный поток снижается не до нуля, а до некоторой остаточной величины. Притянутый груз также сохраняет некоторую намагниченность, поэтому мелкие частицы груза не отпадут при отключении электромагнита. Чтобы весь груз отпал полностью, необходимо на короткое время пропустить через грузоподъемный электромагнит в обратном направлении ток величиной 5-10% от рабочего тока.
При отключении электромагнита снижение магнитного потока наводит на его обмотке электродвижущую силу самоиндукции. Величина индуктированного напряжения может достигнуть нескольких тысяч вольт, что может привести к пробою изоляции обмотки.
Некоторые производители для ограничения перенапряжения на уровне 1000-2000В параллельно катушке электромагнита подключают разрядное сопротивление (например, в устройстве типа ПМС, выпускаемом до настоящего времени), что приводит к дополнительным потерям энергии и возможному пробою изоляции электромагнита при повреждении разрядного сопротивления.
При обрыве питающего кабеля во время протекания тока обмотка электромагнита оказывается не защищенной. Выше перечисленные причины являются основными причинами пробоя изоляции грузоподъемных электромагнитов.
Предприятия, имеющие опыт проектирования и изготовления грузоподъемных электромагнитов, аппаратуры управления и заботящиеся о повышении качества и надежности выпускаемой продукции применяют специальные меры для ограничения перенапряжений и устанавливают встраиваемые ограничители напряжения, которые могут быть выполнены на различной элементной базе (резисторные ограничители, тиристорные замыкатели, силовые кремниевые ограничительные диоды, варисторные ограничители напряжения, вакуумные разрядники). Наиболее простыми и надежными ограничителями являются вакуумный разрядник и мощный варистор.
Для повышения надежности и срока службы предприятия-изготовители применяют современные теплостойкие и с высокой электрической прочностью электроизоляционные материалы и заливочные компаунды с классом нагревостойкости не ниже 150°С, разрабатывают и используют более совершенные конструктивные и технологические решения для уменьшения температуры нагрева катушки электромагнитов и увеличения теплопередачи за счет уменьшения зазоров между катушкой и магнитопроводом (без ухудшения электрической прочности изоляции) и повышения оребрения магнитопровода. Для обмотки электромагнитов используется медная или алюминиевая шины и медный или алюминиевый прямоугольный провод со стекловолокнистой изоляцией. Предприятия, имеющие технологию ремонта катушек из алюминиевого провода, широко применяют его в своих изделиях, так как применение его значительно снижает цену электромагнитов по сравнению с электромагнитами с катушкой из медной шины при равенстве их электрических параметров. Для заливки катушек применяются различные компаунды: эпоксидные (холодного и горячего отверждения), полиуретановые, кремнийорганические. Заливочная масса определяет в основном надежность работы электромагнита и выполняет следующие функции: препятствует попаданию влаги к катушке из атмосферы, механически закрепляет катушку в корпусе, препятствует ее деформации при нагреве и ударах груза о корпус электромагнита, служит промежуточной средой для теплопередачи от катушки к корпусу. Заливочный компаунд должен иметь высокие электрические свойства, теплостойкость, морозостойкость, стабильные механические параметры при эксплуатации- отсутствие трещин и т.д. Для повышения теплопередачи и уменьшения стоимости в заливочную массу вводят специальные наполнители. Наиболее подходящим компаундом является кремнийорганический, который значительно повышает надежность электромагнита и при нагреве практически не происходит падение сопротивления изоляции.
Для питания электромагнитов наша промышленность выпускает различную аппаратуру управления. В настоящее время продолжается выпуск контакторных системы управления (типа ПМС), которые имеют в своем составе силовые контакторы для коммутации электромагнита, разрядное сопротивление для ограничения перенапряжения при размагничивании. Они имеют высокие массогабаритные показатели, низкую надежность работы грузоподъемных электромагнитов (при повреждении разрядного сопротивления и при нарушении цепей коммутации электромагнита и разрядного сопротивления), не обеспечивают регулирование тока, требуют дополнительного источника напряжения 220В постоянного тока, на обмотке возникают перенапряжения до 2000В при каждом отключении. Выпускаются также контакторно-полупроводниковые системы управления с питанием от сети переменного тока 380В, с возможностью регулирования тока через электромагнит, однако они не лишены некоторых недостатков контакторных систем управления.
Наиболее передовые в данной отрасли предприятия выпускают чисто полупроводниковые (тиристорные) преобразователи напряжения с питанием от сети переменного тока 380В, которые обеспечивают рекуперацию электромагнитной энергии при отключении электромагнита в питающую сеть (что уменьшает время размагничивания, ограничивает перенапряжение на уровне питающей сети, экономит электроэнергию), стабилизируют максимальное выходное напряжение на уровне 220-230В (что повышает надежность работы), имеют возможность форсировки напряжения при включении до напряжения питающей сети (что уменьшает время нарастания тока в электромагните и повышает производительность труда), обеспечивают регулирование тока (в том числе и дистанционно), осуществляют перемагничивание магнитопровода для полного отпадания груза, имеют низкие массогабаритные и ценовые показатели, рассчитаны на подключение любых типов выпускаемых электромагнитов, устанавливаются в кабину крана. Современные преобразователи напряжения имеют дополнительные функциональные возможности: контроль параметров нагрузки (обрыв кабеля нагрузки, межвитковых замыканий в катушке электромагнита), контроль токов утечки в цепи нагрузки, контроль цепи размагничивания, цифровую индикацию параметров (напряжение , ток), звуковую сигнализацию возникновения аварийных ситуаций. Определяющим фактором надежности работы преобразователя является значение максимально допустимого ударного тока применяемых силовых тиристоров, так как при возникновении замыкания в нагрузке и срабатывания электронной защиты ток через тиристор прекращается только в конце полупериода частоты питающей сети, а величина тока ограничена только сопротивлением кабеля питающей сети и мощностью трансформаторной подстанции.
При эксплуатации грузоподъемных магнитов необходимо постоянно следить за их техническим состоянием и работать только с плотно закрепленной крышкой клеммной коробки для исключения затекания воды, попадание которой через клеммник к катушке резко снижает электрическую прочность изоляции и сопротивление изоляции, которое можно восстановить, если своевременно провести сушку электромагнита в печи при падении сопротивления изоляции ниже 0,1-0,5 МОм. Для питания электромагнитов рекомендуется использовать тиристорные преобразователи напряжения, обеспечивающие стабилизацию максимального напряжения на электромагните и осуществляющие контроль за его состоянием и, соответственно, повышающие надежность работы и срок его службы.
В заключение можно сказать, что производство подъемных электромагнитов и преобразователей напряжения, обладающих высокими техническими параметрами и высокой надежностью в работе, возможно лишь на предприятиях, ведущих поиск по их улучшению, имеющих длительный опыт в проектировании и изготовлении данного оборудования, современную испытательную базу, применяющих прогрессивные технологии и материалы с высокими техническими характеристиками.
С уважением,
ведущий инженер-конструктор ООО “Димет-М” Анферов А.П.
Источник: http://www.dimetm.ru/about/article/gruzopodemnie-elektromagniti-osobennosti/
Принцип действия электромагнита
При пропускании электрического тока через катушку помещенный внутри ее стальной сердечник приобретает свойства естественного магнита
Степень намагничивания стального сердечника, определяемая величиной проходящего через него магнитного потока, о которой судят по максимальной массе притя-гиваемого груза (грузоподъемная сила электромагнита), зависит от величины тока, пропускаемого через катушку, числа витков и температуры катушки, химического состава, формы, размеров и температуры поднимаемого груза.
Катушка без стального сердечника также будет обладать магнитными свойствами — притягивать к себе ферромагнитные тела, но сила притяжения при одном и том же токе, проходящем через нее, значительно меньше, чем у катушки со стальным сердечником. Это объясняется тем, что магнитная проницаемость воздуха намного меньше, чем стального (ферромагнитного) сердечника.
Магнитный поток электромагнита определяется намагничивающей силой F, ампервитки:
где I — ток, проходящий через его катушку, A; w — число витков катушки, а также магнитной проницаемости цепи, состоящей из сердечника электромагнита и поднимаемого груза.
Магнитная проницаемость не является постоянной величиной и зависит от величины намагничивающей силы.
С ростом намагничивающей силы магнитная проницаемость сначала резко возрастает, достигает своей максимальной величины, после чего наступает насыщение; увеличение дает незначительное увеличение магнитного потока до того момента, когда увеличение намагничивающей силы практически не сопровождаетсядальнейшимувеличениеммагнитного потока.
Примерный расчет грузоподъемной силы электромагнита можно провести по следующей формуле:
где S — площадь соприкосновения между полюсами магнита и поднимаемой плитой, см²; Ф — магнитный поток, Вб, равный
Rm — магнитное сопротивление цепи электромагнита.
Магнитное сопротивление возрастает с увеличением длины силовых линий магнитного потока и числа воздушных промежутков, находящихся на пути магнитного потока, и уменьшается с увеличением сечения и повышения магнитной проницаемости материала, по которому проходит магнитный лоток.
Читайте также: Экономия электричества
Длина силовых линий магнитного потока и сечение, по которому проходит этот поток, определяются конструкцией и размерами электромагнита, а число и размеры воздушных промежутков зависят от формы поднимаемого груза. На рис.
1,а показано расположение магнитных силовых линий при поднимании плиты (слитка), а на рис. 1,б — при поднимании скрапа.
В последнем случае магнитное сопротивление настолько возрастает, что электромагнит поднимает груз в несколько раз меньше массы плиты или слитка.
Ниже приведены данные грузоподъемности электромагнита в зависимости от характера поднимаемого груза, %:
| Стальные плиты и болванки | 100 |
| Рельсы и бруски | 50 |
| Копровый шар | 40-60 |
| Чугунные чушки | 4-6 |
| Скрап стальной | 2-7 |
| Скрап чугунный | 3 |
| Стружка | 1,5-2,5 |
Грузоподъемная сила электромагнита при прочих равных условиях пропор-циональна величине тока, проходящего через его катушку. При заданном напря-жении эта величина зависит от электрического сопротивления катушки, кото-рое возрастает с повышением температуры.
Сопротивление катушки при мак-симально допустимой температуре для грузовых электромагнитов может воз-расти в 1,4 – 1,6 раз по сравнению с холодной катушкой. В таком же соотно-шении снизится ток, намагничивающая сила и грузоподъемная сила электромаг-нита.
Так как с повышением температуры поднимаемого груза снижается его магнитная проницаемость (достигая нуля при температуре, близкой к 750 °С), то соответственно этому снижается грузоподъемная сила электромагнита.
Питание электромагнита производится постоянным током. Питание может производиться также переменным током, но в этом случае предусматривается соответствующая выпрямительная установка. В качестве последних применяют полупроводниковые установки, выполненные по схеме трехфазного двухполупериодного выпрямления.
Для освобождения от груза иногда оказывается недостаточным отключить пита-ние электромагнита.
Из-за остаточного магнетизма в сердечнике электромагнита и поднимаемом грузе магнитный поток не снижается до нуля, а составляет некоторую величину, определяемую свойствами материала сердечника и поднимаемого груза, и это может оказаться достаточным, чтобы груз (или часть груза) остался притянутым к электромагниту.
Для полного освобождения от груза необходимо на короткое время «перемагнитить» электромагнит, т. е. пропустить ток через его катушку в обратном направлении. При этом, когда магнитный поток снизится до нуля, груз отпадет. Величина этого тока, называемого «обратным» током, составляет 12—20% рабочего тока.
При отключении электромагнита происходит быстрое снижение магнитного потока, наводящее в катушке электромагнита электромагнитную силу самоиндук-ции.
Величина индуктированного напряжения возрастает при быстром отключении тока и в некоторых случаях может достигнуть 3000 – 4000 В, т.е.
в 15—18 раз превысит номинальное напряжение, что не исключает возможности пробоя изоляции катушки электромагнита.
В блоках управления электромагнитом, разработанных в советские времена, для ограничения величины перенапряжения параллельно катушке электромагнита подключалось так называемое разрядное сопротивление.
При величине разрядного сопротивления, в 5—6 раз превышающей сопротивление катушки электромагнита, перенапряжение практически снижалось до 700 – 800 В.
Так как разрядное сопро¬тивление постоянно подключено к электромагниту, то при его работе оно потребляет дополнительный ток.
В начале 90-х годов Трегубовым Дмитрием Анатольевичем, в настоящий момент генеральный директор ООО “Кировский завод электромагнитов “ДимАл”, был разработан и запатентован первый тиристорный блок управления электромагнитом, нашедший широкое практическое применение.
Благодаря применению тиристоров, энергия, возникающая в катушке электромагнита при его отключении, через шунтирующий тиристор возвращает в сеть. Подобное схемное решение позволило увеличить срок эксплуатации электромагнита.
Повреждения электромагнитов в большинстве случаев заключаются в нарушении изоляции между витками и секциями катушки, а также между катуш-кой и корпусом или токоподводом и корпусом электромагнита.
Как указывалось, при отключении магнита возникает повышенное разрядное напряжение. Для его снижения к катушке подсоединяется разрядное сопро-тивление.
Однако изоляция катушки и токоподводов должна противостоять (соот-ветственно толщинам устанавливаемой изоляции и изоляционным расстояниям) не сниженному разрядному напряжению, а полному, если по каким-либо причинам разрядное сопротивление может оказаться отключенным или поврежденным.
Одной из причин нарушения изоляции может быть плохая герметизация объема, занятого катушкой, что приводит к вытеканию электроизоляционной массы или ухудшению ее электроизоляционных и механических свойств вследствие попадания влаги через неплотности. Влага снижает электрическую надежность витковой, межсекционной и корпусной изоляции.
Кроме того, при недостаточном закреплении катушки нарушению изоляции в немалой степени способствуют перемещение и деформация секций, происходящие из-за тепловых расширений катушки и от неизбежных сотрясений и ударов электромагнита о груз. Поэтому продолжительность безаварийной работы электромагнита зависит от того, как надежно герметизирован электромагнит, как прочно укреплена в нем катушка и выводы, и насколько доброкачественна электро-изоляционная масса.
Основное назначение электроизоляционной заливочной массы препятствовать увлажнению изоляции, что способствует сохранению её высоких электрических и механических качеств. Помимо этого улучшается теплоотвод от катушки, а при достаточной твердости массы при рабочих температурах ограничиваются возможности деформации катушки, что ведет к сохранению изоляции.
Применяемая на предприятии ООО “Кировский завод электромагнитов “ДимАл” технология заливки катушки значительно уменьшила количество межвитковых коротких замыканий, пробоев на корпус воздушных включений (в следствии чего уменьшилось количество попадаемой в электроизоляционную массу влаги), улучшила механическую прочность катушки к ударам, что в свою очередь увеличило срок службы электромагнита и уменьшило количество ремонтов.
Источник: http://DimalMag.ru/article/operating-principle.html
Электромагнит переменного тока
Источник: https://electric-220.ru/news/ehlektromagnit_peremennogo_toka/2013-02-15-309
Магнитек – FAQ – Часто задаваемые вопросы
Вопрос-ответ
Можно ли заказать 1 электромагнит ?
Да, мы отгружаем электромагниты / соленоиды от 1 штуки. На складе представлено большинство популярных моделей. Если в наличии нет нужной позиции – возможно изготовление под заказ любого электромагнита из каталога.
Какой срок изготовления ?
В наличии представлено большинство моделей и срок отгрузки составляет 2 рабочих дня. Если электромагнитов / соленоидов нет в наличии, то срок изготовления партии составляет не более 80 календарных дней. Также доступно изготовление образцов от 1 штуки в срок до 60 календарных дней.
Возможно ли изготовление электромагнитов с нестандартными параметрами, внесением изменений в конструкцию ?
Наша компания готова предложить любую модель из каталога на любое сочетание напряжения и ПВ% по желанию клиента. Возможно изготовление образцов или партии электромагнитов / соленоидов с изменениями в конструкции.
Как оформить заказ на электромагниты ?
Для выставления счета необходимо прислать на электронную почту Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.: реквизиты организации или контактные данные частного лица, адрес доставки заказа, ФИО контактного лица и номера телефонов, включая мобильный номер для СМС информирования от транспортной компании.
Какие условия оплаты ?
Электромагниты / соленоиды отгружаем после поступления 100% предоплаты на расчетный счет ООО «Торговый дом «Магнитек».
Какие есть варианты доставки?
Электромагниты / соленоиды отправляем до получателя транспортной компанией DPD . Посылка выдается в пунктах выдачи DPD (адреса вы можете посмотреть на сайте www.dpd.ru) или осуществляется доставка до дверей получателя.
Стоимость доставки может быть включена в счет или оплачена при получении.
Для получения посылок при себе необходимо иметь: Для организации – паспорт и доверенность; Для индивидуального предпринимателя (ИП) – паспорт и доверенность или выписка из Единого государственного реестра индивидуальных предпринимателей ЕГРИП; Для физического лица – паспорт.
Также покупатель может организовать забор посылки через свою транспортную компанию.
Что такое “ПВ” для моделей ОМ и ТМ ?
ПВ – полезное время.
ПВ – один из основных параметров электромагнита. Это его способность к продолжительной работе. Ограничение ПВ для определённой модели означает, что при этом ПВ электромагнит будет успевать охлаждаться после цикла работы.
Превышение обозначенного ПВ для электромагнита будет вызывать его перегрев и выход из строя. При этом одна и та же модель, но с разным ограничением ПВ будет иметь разные характеристики (подробнее см. описание к каждой модели).
Например, Модель ТМ-3864В-12-100% имеет ход до 20 мм от корпуса, усилие без учета пружины на смещении 20 мм при напряжении:
– 12 В – 300 грамм, электромагнит может быть включен постоянно
– 17 В – 800 грамм, продолжительность цикла включения не более 420 сек или не более 50% рабочего времени
– 24 В – 1500 грамм, продолжительность цикла включения не более 100 сек или не более 25% рабочего времени
– 38 В – 3500 грамм, продолжительность цикла включения не более 25 сек или не более 10% рабочего времени
Какой ход и усилие у моделей ОМ и ТМ ?
Усилие электромагнитов / соленоидов серии ОМ и ТМ зависит от выдвижения якоря и ПВ% (см. график); на графике показаны усилия без учѐта сопротивления возвратной пружины, и для надежной работы необходимо иметь запас по усилию не менее 30%.
Например,
Электромагнит ТМ-3864В-12-100% имеет ход до 20 мм от корпуса, при 100%ПВ тяговое усилие без учета пружины:
– с 20 мм от корпуса – 300 гр,
– с 9 мм от корпуса – 1500 гр,
– с 2 мм от корпуса – 2500 гр,
– во втянутом состоянии – 4400 гр.
Как зафиксирован якорь в катушке у моделей ОМ и ТМ ?
Читайте также: Автоматический, автономный садовый светильник на солнечной батарее
Якорь электромагнитов / соленоидов серий ОМ и ТМ в стандартном исполнении не зафиксирован, ограничения хода нет. Якорь можно полностью вынуть, а при отключении питания пружина его “выстреливает” – будьте осторожны.
В конструкции изделия с применением электромагнитов серий ОМ и ТМ необходимо предусмотреть ограничение ходя якоря на необходимое расстояние.
В универсальном или толкающем исполнении якорей под заказ возможно изготовление якоря с резьбой и гайкой либо стопорным кольцом, для ограничения хода.
Зачем необходима пружина, можно ли ее убрать?
Пружина, входящая в комплект поставки электромагнитов / соленоидов серий ОМ и ТМ предназначена для возврата якоря в исходное положение. Пружина так же обеспечивает зазор между торцом якоря и упором в корпусе электромагнита примерно 0,5…0,8 мм.
Если пружину убрать, то необходимо вместо неё поставить шайбу из не магнитного материала, чтобы якорь не доходил до упора ~0,5 мм. В противном случае при полном соприкосновении якоря с упором корпуса может появится эффект залипания якоря после выключения питания электромагнита.
В стандартной комплектации электромагнита ОМ и ТМ пружина идет в комплекте, но можно заказывать изготовление партии без пружины, но с шайбой. В серии УМ и ПМ зазоры не допустимы, а пружин там не предусмотрено.
Каковы краткие рекомендации по работе электромагнитов / соленоидов ?
для серии УМ: следует иметь в виду, что ответная часть должна максимально плотно прилегать к рабочей поверхности электромагнита и быть максимально ровной и чистой, достаточной толщины.
для серии ПМ: при использовании электромагнитов серии ПМ необходимо соблюдать условие полного соприкосновения якоря с корпусом электромагнита во включенном состоянии.
для серии ОМ и ТМ: усилие электромагнитов серии ОМ и ТМ зависит от выдвижения якоря и ПВ% (см. график); на графике показаны усилия без учѐта сопротивления возвратной пружины, и для надежной работы необходимо иметь запас по усилию не менее 30%. На графике смещение якоря указано от корпуса электромагнита.
Необходимо принимать меры по недопущению попадания внутрь корпуса пыли, металлических частиц и другого абразива. В процессе работы намагниченный якорь может притянуть такие частицы в зону трения, что приведет к резкому росту коэффициента трения и затем к блокировке якоря.
Можно ли отдельно приобрести якорь / пружину / катушку ?
Нет, электромагниты / соленоиды отгружаются в комплекте.
Есть ли постоянные магниты ?
Нет, постоянные магниты не присутствуют в каталоге.
Нагревается ли электромагнит / соленоид ?
Да. Нагрев электромагнита – нормальное явление. Температура корпуса может достигать значений 70…80 градусов, если не принять мер по охлаждению или теплоотводу.
Происходит это потому, что ток, протекающий по обмотке катушки электромагнита, преодолевает сопротивление провода, что и приводит к нагреву катушки и корпуса электромагнита.
Чтобы избежать повреждения электромагнита от перегрева необходимо не превышать допустимые напряжения питания и режим ПВ, а так же не применять электромагнит при экстремальных температурах.
УМ-7040-12-100% и УМ-7040-24-100% имеют одинаковую силу удержания ?
Да. То же относится и к электромагнитам серий ПМ, ОМ и ТМ. Расчетное номинальное напряжение не влияет на усилия электромагнитов одной модели. А вот отклонением от номинального расчетного напряжения можно изменять усилия электромагнитов.
Можно ли подать на магнит напряжение большее заявленного в описании ?
Да, но нужно учитывать некоторые условия.
Катушка любого электромагнита / соленоида, а точнее её сопротивление, количество витков и толщина проволоки, а так же корпус и его способность рассеять тепло, рассчитывается на применение при определенном напряжении и определенном времени во включенном состоянии.
Обычно это расчет на 100% ПВ или на очень длительное включение. Повышение напряжения от этого расчетного номинала вызывает кратное увеличение тока в обмотке и рост усилия электромагнита.
Мощность же, которую потребляет и выделяет в тепло при этом электромагнит, растет квадратично, как произведение тока на напряжение, и приводит к ускоренному нагреву электромагнита. Необходимо снижать режим использования ПВ, то есть ограничивать время во включенном состоянии и увеличивать время на охлаждение, согласно данным из таблиц в описании каждой модели. В противном случае электромагнит получит повреждения в следствии перегрева.
Есть ли сертификаты качества ?
Производство электромагнитов, представленных на сайте компании Магнитек имеет сертификат менеджмента качества. Продукция проходит строгий контроль на всех стадиях производства. На все партии продукции имеются паспорта и карты тестирования, подтверждающие качество данной партии. На территории РФ электромагниты не включены в перечень продукции подлежащей обязательной сертификации.
Есть ли у Вас в ассортименте электромагнит с защитой от вращения якоря?
В серии ПМ, рассчитанной на применение на переменном токе якорь имеет квадратное сечение и не может вращаться в корпусе. В моделях серий ОМ и ТМ якоря цилиндрической формы и внутренних ограничений на вращение вокруг своей оси не имеют.
Почему залипает якорь ?
К этому эффекту приводит остаточная намагниченность. Хотя для изготовления электромагнитов /соленоидов применяется высококачественная магнитомягкая специальная сталь, эффект накопления намагниченности не исключен полностью. Со временем этот эффект обычно нарастает.
В большинстве случаев “залипание” имеет весьма не значительные усилия и не влияет на работу электромагнита. Например в серии УМ эффект прилипания обычно не превышает 1…2% от номинального усилия удержания. Но в отдельных случаях, когда это критично есть решения, позволяющие исключить эту проблему.
Например в сериях ОМ и ТМ таким решением может быть дополнительная резиновая или пластиковая шайба под стопорным кольцом, которая не дает соприкоснуться якорю и торцевым упором в корпусе электромагнита и “прилипнуть” якорю в полностью втянутом состоянии.
Мы рекомендуем так же в таких случаях предусмотреть в конструкции возможность периодической смены полярности питания электромагнита, для перемагничивания якоря.
Есть ли возможность регулировки усилия удержания в магнитах серии УМ?
Да, простой регулировкой напряжения питания электромагнита. Существует еще экзотический способ установкой начального зазора между плоскостью электромагнита и ответной частью, но мы не рекомендуем идти этим путем.
Производите ли электромагнит / соленоид двух ходовой ?
Если речь про электромагнит, который бы при смене полярности менял направление вектора силы, то таких электромагнитов в каталоге не представлено.
Но реализовать двунаправленное линейное действие можно с помощью двух встречно установленных электромагнитов серий ТМ, ОМ или ПМ. Включая их по переменно можно получить линейное движение в двух противоположных направлениях.
При необходимости возможно реализовать схему питания электромагнитов серий ОМ или ТМ с двумя диодами для управления ими сменой полярности.
Возможно ли с помощью электромагнита серии УМ не притягивать, а отталкивать?
В теории – да, но нужно учитывать нюансы. В разрезе вдоль оси электромагнита его магнитопровода представляет Ш-образную структуру.
При включении электромагнита создается магнитное поле между центральным сердечником и корпусом по периметру плоскости электромагнита. Полярность этого поля зависит от полярности подключения электромагнита.
Чтобы электромагнит отталкивал нужно иметь встречное магнитное поле в ответной части. Например, ответная часть должна быть из постоянного магнита или просто намагничена встречным полем.
Но на практике поле электромагнита УМ настолько прижато к плоскости и практически не имеет перпендикулярных плоскости торца линий, что получить отталкивающее действие не получается. Из-за этого же, электромагнит УМ не может притягивать что либо с расстояния, а только удерживать.
Каково усилие пружины ?
Пружинами по умолчанию укомплектованы электромагниты /соленоиды серий ОМ и ТМ, а в сериях УМ и ПМ пружины в комплекте не поставляются. Пружина предназначена для возврата в исходное положение якоря электромагнита.
Но, так как усилие пружины направлено против усилия самого электромагнита и снижает его полезное действие, усилие пружины обычно минимально возможное для возврата якоря. Пружины, входящие в комплект поставки не нормированы и могут отличатся в разных партиях достаточно сильно.
В случаях применения электромагнита в изделии, где важно усилие пружины или она должна быть сильнее стандартной, мы рекомендуем закладывать в разработку стороннюю пружину как отдельное изделие с четко заданными параметрами.
Какая степень защиты у электромагнитов ?
Электромагниты Магнитек не имеют сертификата соответствия какой-либо степени защиты. Серия УМ защищена от механических повреждений корпусом и заливкой компаундом, но не является 100% герметичной.
Серия ПМ имеет совершенно открытую катушку и требует дополнительной защиты, если возможны какие либо её повреждения. То же относится к серии ОМ. В серии электромагнитов ТМ катушка защищена от физических повреждений кожухом, но так же как и УМ не герметична и не защищена от проникновения пыли и воды.
Все серии электромагнитов в процессе работы могут быть повреждены попаданием загрязнений на рабочие и трущиеся части.
Без пружины якорь в исходное положение не возвращается?
Нет. Чтобы вернуть якорь в исходное положение нужно приложить к нему силу направленную в противоположную сторону сдвинувшей его силы электромагнита / соленоида.
Это может быть усилие штатной возвратной пружины в электромагнитах серии ОМ и ТМ, усилие внешней пружины возврата механизма , в состав которого будет входить электромагнит или даже сила тяготения, в случае вертикального расположения якоря
Расчёт времени хода якоря (реакции)
Достаточно часто при выборе электромагнита встаёт вопрос: а каково его быстродействие.
Для решения этого вопроса приведем элементарный пример:
Предположим, есть нагрузка массой М, на которую воздействует электромагнит с силой Fмагн (предположим, что она постоянная). При этом возникают силы противодействия Fпротив.
И некоторые формулы: F=m*a, S=S0+V0*t+(a*t*t)/2.
При этом примем S0=0, V0=0. Тогда t=√2*S/а .
Как мы знаем a=F/m → t=√2*S*M/F
Другими словами время прохождения пути S зависит от массы (инертности) нагрузки, необходимого пути и усилия магнита. При этом конструкция электромагнита, за исключением массы якоря и незначительных сил трения на время реакции не влияет.
Для того, чтобы ускорить реакцию необходимо снизить нагрузку или уменьшить ход или что наиболее подходит увеличить усилие электромагнита.
При более точных расчётах следует учесть и другие силы противодействия втягиванию магнита, такие как сила трения, усилие возвратной пружины и пр. и то, что масса нагрузки суммируется с массой самого якоря. А так же тот факт, что усилие электромагнита зависит от расстояния смещения якоря.
По этой причине быстродействие не является основной характеристикой электромагнитов.
Система обозначения электромагнитов «Магнитек»:
Для серии ОМ: ОМ-0415В-12-100
- ОМ – серия (открытый магнит);
- 04 – диаметр якоря;
- 15 – общая длина корпуса эл. магнита;
- В – тип В – втягивающий, Т – толкающий,У – универсальное исполнение;
- 12 – номинальное напряжение 03, 06, 12, 24 или 48 Вольт постоянного тока;
- 100 – ПВ (полезное время) 10, 25, 50 или 100 %
Для серии ТМ: ТМ-1325В-12-100
- ТМ – серия (трубчатый магнит);
- 13 – диаметр корпуса;
- 15 – длина корпуса эл. магнита;
- В – тип В – втягивающий Т – толкающий;
- 12 – номинальное напряжение 06, 12, 24 или 48 Вольт постоянного тока;
- 100 – ПВ (полезное время) 10, 25, 50 или 100 %
Для серии УМ: УМ-2015-12
- УМ – серия (удерживающий магнит);
- 20 – диаметр корпуса;
- 15 – высота корпуса эл. магнита;
- 12 – номинальное напряжение 12 или 24 Вольта постоянного тока;
Для серии ПМ: ПМ-10-220
- ПМ – серия ( магнит переменного тока);
- 10 – типоразмер (модель);
- 220 – номинальное напряжение 110, 220 или 380 Вольт переменного тока 50 Гц;
Источник: http://www.magnitek.ru/faq
Спасибо за ваше внимание к сайту нашим новым публикациям.