Электромагнит схема: Электромагниты — урок. Физика, 8 класс.

Ек» — Электромагниты тормозные серии КЭП-350, КЭП-800, КЭП-1000, КЭП-1300

Комплектный электромагнитный привод постоянного тока серии КЭП (далее электромагнит КЭП) предназначен для применения в качестве исполнительного механизма в тормозных устройствах эскалаторов и других подъемно-транспортных машин и механизмов.

Электромагниты КЭП включаются в сеть переменного тока напряжением 220 или 380В, частотой 50Гц. через блок питания БПС1.

Электрическая схема блока питания БПС1 приведена в приложении 1.

При этом электромагнит КЭП соединяет в себе преимущества электромагнитов переменного тока (быстрота срабатывания, высокие тяговые характеристики в момент срабатывания) и постоянного тока (постоянная величина тока, протекающего через катушку, в независимости от степени замкнутости магнитной цепи, компактность, бесшумность, малая металлоемкость и т.д.)

Возможная схема управления приведена в приложении 2.

 

Электромагниты предназначены для эксплуатации в закрытых помещениях и под навесом при следующих условиях:

• виды климатического исполнения У и Т категории размещения 3 и УХЛ категории размещения 4 по ГОСТ 15150;
• степень защиты электромагнитов по ГОСТ 14254 IP 44;
• температура окружающего воздуха от минус 450С до плюс 400С;
• относительная влажность окружающего воздуха до 90% в невзрывоопасных, непожароопасных помещениях, несодержащих токопроводящей пыли, агрессивных паров и газов в концентрациях разрушающих металлы и изоляцию;
• вибрация мест крепления электромагнитов с частотой до 25 Гц. при ускорении не более 0,7 g ;
• колебания напряжения питающей сети от 0,9 до 1,1 номинального значения;
• рабочее положение электромагнита- вертикальное с предельным отклонением от вертикали- 300 в любую сторону при условии, что усилие, приложенное к электромагниту, сохраняется направленным вдоль его оси.
• ТУ3428-004-00213575

СТРУКТУРА УСЛОВНОГО ОБОЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И РАЗМЕРЫ

Основные параметры электромагнитов должны соответствовать приведенным в таблице.

Наименование параметра	Значение параметра для типоисполнений
	КЭП 350	КЭП 500	КЭП 800	КЭП 1000	КЭП 1300
Номинальное напряжение, В	220 50Гц, 380 50Гц
Номинальное тяговое усилие, не менее, Н	350	500	800	1000	1300
Номинальный ход якоря, мм:	50	50	65	80	80
Время срабатывания при номинальном ходе якоря, не более, с	0,35	0,45	0,50	0,65	0,65
Время возврата при номинальном ходе якоря, не более, с	0,15	0,2	0,2	0,2	0,2
Потребляемая мощность в режиме удержания, не более, Вт	20	25	30	40	50
Допускаемое число включений в час, не более	300	300	300	250	250
Масса якоря электромагнита, не более, кг	1,2	3	4
Масса электромагнита, не более, кг	10,5	16	38

Габаритные, установочные, присоединительные размеры электромагнитов приведены в приложении 3.

Схема подключения электромагнитов должна удовлетворять следующим условиям:

• напряжение включения (форсировки) должно подаваться на катушку электромагнита одновременно или после подачи напряжения удержания 14÷24В;
• время воздействия напряжения включения (форсировки) должно быть не более 0,8 сек., в зависимости от типа электромагнита и устанавливается при наладке блока питания у изготовителя;
• для электромагнитов КЭП 350÷1300 (по требованию заказчика) схема должна выполнять функцию защиты катушки от перегрева. В конструкции электромагнитов должен быть предусмотрен самовосстанавливающийся предохранитель MF — R 110 для БПС1-40.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.

Электрическая схема блока питания БПС 1.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.

Возможная схема управления электромагнитом типа КЭП.

КМ1	-Магнитный пускатель
Пр	-Предохранитель
КнС	-Кнопка «Стоп»
КнП	-Кнопка «Пуск»
М	-Электродвигатель
БПС1	-Блок питания БПС1-40 (25)

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3.

Габаритные, установочные, присоединительные размеры КЭП 350÷1300.

Тип	Размеры, мм
	А	В	В1	С	Д	Д1	Д2	Н	Н1	Н2	Н3
КЭП 350	82	100	127	12	12	М8	25	186	23	35	12
КЭП 500	115	135	161	20	12	M10	30	186	30	40	15
КЭП 800; 1000; 1300	150	185	216	20	20	М12	40	206	40	70	20

Принцип действия и особенности электропостоянных магнитов

Электропостоянные магниты используются преимущественно в тяжелой промышленности для подъема и транспортировки грузов на производстве. Также широко применяются на транспортных погрузочно-разгрузочных узлах: в портах, на железной дороге. В этой статье мы расскажем об электропостоянных магнитах, производимых итальянской компанией Gauss Magneti, основанной в 1972 году в городе Брешиа.

Первый патент на электропостоянный магнит был выдан более полувека назад — в 1958 году во Франции. Это был подъемный магнит, состоящий из двух одинаковых постоянных магнитов, один из которых был окружен катушкой. Электрический импульс позволял изменять намагниченность половины магнитов и, следовательно, замыкать и размыкать магнитное поле. 

Иными словами, после того как это случилось, исчезла необходимость в движущихся частях внутри магнитного захвата, а сама конструкция стала проще, надежнее и долговечнее. При всем этом — увеличилась грузоподъемность.

Дальше, как говорится, больше. Используя магнитные характеристики материалов, которые стали доступны благодаря исследованиям и технологиям этого сектора, индустрия производства промышленного оборудования двинулась существенно дальше, что привело к сочетанию нескольких групп магнитов с различными характеристикам.

Фото 1. Балка с электропостоянными магнитами для плит массой до 35Т.

---

Как работает электропостоянный магнит 

Электромагнит — это устройство, которое создает магнитное поле при прохождении электрического тока через него. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока. Главное отличие электромагнитов от привычных многим постоянных — возможность управлять магнитными свойствами: включать их и отключать.

А теперь обратимся к вопросу о том, что такое электропостоянный магнит?

На рис. 1 показана простая магнитная схема, позволяющая легко понять принцип работы электропостоянного магнита. Группа необратимых магнитов NdFeB / SmCo (1), связана с группой обратимых магнитов AlNiCo V (2). Они окружены катушкой. Обе группы способствуют подаче необходимой энергии, а вторая также выполняет функцию управления исследуемой магнитной цепью.

 

Система активируется коротким импульсом тока соответствующего знака. Ток намагничивает обратимую группу в том же направлении, что и намагничивание необратимой группы, и обе они работают параллельно. Суммарный поток проходит через полюсные наконечники (4), замыкаясь на нагрузке (5), которая притягивается.

Для деактивации на катушку подается импульс тока с противоположным направлением к предыдущему и две группы идут последовательно: магнитный поток одной группы, проходя через расширения (4), замыкается на другой группе, находящейся внутри подъемника, в результате чего нагрузка освобождается.  

Рис. 1 Принцип действия электропостоянных магнитов

Так как импульс тока длится всего мгновение, это сообщает устройству два очевидных преимущества.

• Экономия электроэнергии.
• Отсутствие перегрева.

Поскольку такие магниты не зависимы от внешних источников энергии, они не могут освободить нагрузку, если нет напряжения или электрический кабель сломан, и поэтому обеспечивают максимальную безопасность в случае возникновения непредвиденных ситуаций.

Фото 2. Траверса с тремя электропостоянными магнитами для транспортировки рулонов.

---

Форма электропостоянных магнитов

На современном производстве применяют магниты разной формы. Форма зависит от выполняемых задач и характера груза. Магниты бывают:

• Плоскими, для плоских заготовок или листов, 
• Наклонными для круглых или многоугольных заготовок, 
• С подвижными гранями, когда нагрузка состоит из заготовок имеющих неровную форму по отношению к уровню контакта.

Для безопасности работы электромагнит может быть оснащен предохранительным устройством, которое предотвращает обесточивание во время рабочей фазы. 

Фото 3. Электропостоянный магнит для транспортировки слитков массой до 30Т.

---

Индукция и калибровка постоянных электромагнитов

Значения индукции максимальны при идеальном контакте, но все-таки всегда присутствуют воздушные зазоры, которые снижают эффективный расход.  

Спеченные магниты NdFeB или SmCo очень гибки к различным воздушным зазорам, работая на почти прямой кривой размагничивания, в то время как литые магниты имеют очень выраженное колено на кривой размагничивания, ниже которого собственные значения индукции сильно ухудшаются. Это является фактором риска при эксплуатации оборудования при выполнении работ по подъему и переносу грузов.

Необходимо хорошо знать условия работы в соответствии с этими воздушными зазорами, чтобы уменьшить или вовсе свести к нулю их воздействие. Уменьшение зазора осуществляется с помощью калибровки оборудования. 

---

Как работает и зачем нужно устройство обнаружения магнитного потока

Безопасность электропостоянных магнитов повышается еще больше, если на производстве используется устройство обнаружения магнитного потока (RDF). Это устройство позволяет путем непосредственного измерения магнитного потока, генерируемого подъемным магнитом, определить силу самого магнита, а затем, сравнивая эту силу с весом поднимаемого груза, определить реальный коэффициент безопасности при каждой погрузке.

В основе конструкции устройства катушка и преобразователь напряжения / тока. Генерируемый сигнал обрабатывается ПЛК внутри оборудования с целью получения требуемого значения силы.

Таким образом, можно рассчитать реальный коэффициент безопасности при каждой погрузочно-разгрузочной операции. Это важно для предотвращения возможных рисков, связанных с нестабильной работой магнита или неправильном расчете массы перемещаемого груза.

Фото 4. Траверса с электропостоянными магнитами для горячих заготовок температурой до 600°С и массой до 14Т.

---

Особенности электропостоянных магнитов

Особенностью электропостоянных магнитных захватов является максимальная безопасность без каких-либо энергозатрат во время работы. Они суммируют преимущества постоянного магнита: безопасность и автономность и электромагнита: мощность. 

Работа по подъему и удержанию объекта в случае использования электропостоянных магнитов осуществляется за счет собственных полей магнитов, содержащихся в оборудовании без какого-либо вмешательства извне. Вмешательство для намагничивания и размагничивания имеет электрическую природу и осуществляется с помощью импульса тока, который длится всего несколько сотых секунды.

Достоинства электропостоянных магнитов очевидны:

• Потребление энергии только в момент возбуждения и снятия возбуждения с магнитов, а не в фазе работы, при практически нулевых относительных затратах.
• Наличие предохранительного устройства, предотвращающего обесточивание во время рабочей фазы.
• Минимальное техническое обслуживание.
• Абсолютная безопасность эксплуатации.
• Постоянная производительность без какого-либо снижения.

Мы рады, что вы дочитали статью. Мы стараемся писать только о самых эффективных и современных решениях. Проконсультируйтесь со специалистами ГК “22ВЕК” и сделайте правильный выбор, ведь от качества работы электромагнита зависит не только безопасность персонала и оборудования, но и эффективность производственного процесса в целом.

электромагнит | инструмент | Британика

электромагнит

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Уильям Стерджен

Похожие темы:

магнитная цепь реле автоматический выключатель соленоид герконовое реле

Просмотреть весь соответствующий контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

электромагнит , устройство, состоящее из сердечника из магнитного материала, окруженного катушкой, через которую проходит электрический ток для намагничивания сердечника. Электромагнит используется везде, где требуются управляемые магниты, например, в устройствах, в которых магнитный поток должен изменяться, реверсироваться или включаться и выключаться.

Технический проект электромагнитов систематизирован с помощью понятия магнитопровода. В магнитопроводе действует магнитодвижущая сила F, или F м, определяется как ампер-витки катушки, которая создает магнитное поле для создания магнитного потока в цепи. Таким образом, если катушка из н витков на метр несет ток ± ампер, поле внутри катушки составляет ± ампер на метр, а магнитодвижущая сила, которую она создает, составляет ± ампер-витков, где л — длина катушки. Более удобно, что магнитодвижущая сила равна Ni, , где N — общее количество витков в катушке. Плотность магнитного потока B эквивалентна в магнитной цепи плотности тока в электрической цепи. В магнитной цепи магнитным эквивалентом тока является общий поток, обозначаемый греческой буквой фи, ϕ , определяемый как ВА, , где А — площадь поперечного сечения магнитной цепи. В электрической цепи электродвижущая сила ( E ) связана с током, i, в цепи на E = Ri, где R сопротивление цепи. В магнитопроводе F = rϕ, , где r — сопротивление магнитопровода и эквивалентно сопротивлению в электрической цепи. Сопротивление получается путем деления длины магнитного пути l на магнитную проницаемость, умноженную на площадь поперечного сечения A ; таким образом, r = л/мкА, греческая буква мю, мк, , символизирующие магнитную проницаемость среды, образующей магнитопровод. Единицы сопротивления — ампер-витки на Вебера. Эти концепции можно использовать для расчета сопротивления магнитной цепи и, следовательно, тока, необходимого через катушку, чтобы вызвать желаемый поток через эту цепь.

Несколько допущений, связанных с этим типом расчета, однако, делают его в лучшем случае лишь приблизительным руководством по проектированию. Воздействие проницаемой среды на магнитное поле можно представить себе как сжатие магнитных силовых линий внутрь себя. И наоборот, силовые линии, проходящие из области с высокой проницаемостью в область с низкой проницаемостью, имеют тенденцию расширяться, и это происходит в воздушном зазоре. Таким образом, плотность потока, которая пропорциональна количеству силовых линий на единицу площади, будет уменьшаться в воздушном зазоре из-за того, что линии выпирают или окаймляются по бокам зазора. Этот эффект будет увеличиваться для более длинных промежутков; грубые поправки могут быть сделаны для учета эффекта интерференции.

Также предполагалось, что магнитное поле полностью ограничено катушкой. На самом деле всегда существует некоторый поток рассеяния, представленный магнитными силовыми линиями вокруг внешней стороны катушки, который не способствует намагничиванию сердечника. Поток рассеяния обычно невелик, если проницаемость магнитного сердечника относительно высока.

Викторина «Британника»

Электричество: короткие замыкания и постоянные токи

В чем разница между электрическим проводником и изолятором? Кто изобрел аккумулятор? Почувствуйте, как ваши клетки горят, пока вы перезаряжаете свою умственную батарею, отвечая на вопросы этой викторины.

На практике магнитная проницаемость магнитного материала является функцией плотности потока в нем. Таким образом, расчет может быть выполнен для реального материала только в том случае, если доступна фактическая кривая намагничивания или, что более полезно, график зависимости μ от B, .

Наконец, конструкция предполагает, что магнитопровод не намагничен до насыщения. Если бы это было так, то плотность потока в воздушном зазоре в этой конструкции не могла бы быть увеличена, какой бы ток ни пропускался через катушку. Эти понятия более подробно раскрываются в следующих разделах, посвященных конкретным устройствам.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Соленоид обычно представляет собой длинную катушку, через которую протекает ток, создавая магнитное поле. В более узком смысле это название стало обозначать электромеханическое устройство, которое производит механическое движение при подаче на него электрического тока. В своей простейшей форме он состоит из железного каркаса, охватывающего катушку, и цилиндрического плунжера, движущегося внутри катушки, как показано на рис. 1. Для источника переменного тока потери в железе в сплошном каркасе ограничивают КПД, и используется многослойный каркас. , который состоит из стопки тонких листов железа, нарезанных соответствующей формы и уложенных друг на друга со слоем изолирующего лака между каждым листом. Когда катушка находится под напряжением, плунжер перемещается в катушку за счет магнитного притяжения между ним и рамой, пока не коснется рамы.

Соленоиды переменного тока имеют тенденцию быть более мощными в полностью открытом положении, чем устройства постоянного тока. Это происходит из-за того, что начальный ток, высокий из-за индуктивности катушки, уменьшается за счет воздушного зазора между плунжером и корпусом. По мере закрытия соленоида этот воздушный зазор уменьшается, индуктивность катушки увеличивается, а переменный ток через нее падает. Если соленоид переменного тока заедает в открытом положении, катушка, скорее всего, сгорит.

Когда соленоид полностью открыт, он имеет большой воздушный зазор, и высокое сопротивление этого зазора поддерживает низкий поток в магнитной цепи для данной магнитодвижущей силы, и сила, действующая на плунжер, соответственно мала. Когда поршень закрывается, сопротивление падает, а поток увеличивается, так что сила постепенно увеличивается. Производители соленоидов предоставляют кривые сила-ход, чтобы пользователи могли выбрать правильную единицу измерения для своих целей. Кривая может быть изменена подпружиниванием плунжера, чтобы усилие, создаваемое на протяжении всего хода, соответствовало конкретной механической нагрузке.

Сделай электромагнит — экономное развлечение для мальчиков и девочек

Вот забавный научный эксперимент для детей! Сделайте электромагнит из нескольких простых материалов. Это отличный способ изучить не только электрические цепи, но и связь между электричеством и магнетизмом.

В этом эксперименте дети возьмут обычный гвоздь и сделают его магнитным. Однако это магнит, который можно включать и выключать! Когда цепь замкнута, гвоздь является магнитом. Когда цепь разомкнута, она теряет свою магнитную силу.

Этот пост был первоначально опубликован в марте 2012 г. и обновлен в марте 2022 г.

Материалы, необходимые для изготовления электромагнита:

• Батарейка для фонаря или две батарейки типа АА. Мы обсудим варианты ниже.
• Длинный кусок изолированного медного провода
• Провода с зажимами типа «крокодил» (идеальный вариант) или медный провод и изолента.
• Большой железный гвоздь
• Скрепки

Этот пост содержит партнерские ссылки Amazon, что означает, что я зарабатываю на соответствующих покупках.

Чтобы сделать наш электромагнит, я снял небольшое количество пластиковой изоляции с обоих концов медного провода, а затем обернул провод вокруг гвоздя. Затем мне нужно было сделать цепь с концами провода, присоединенными к клеммам аккумулятора. Поскольку у нас есть провода со встроенными зажимами типа «крокодил» из нашего электрического комплекта, мы использовали их. Зажимы типа «крокодил» облегчают подключение и отсоединение проводов.

Вы можете легко заказать зажимы из кожи аллигатора на Amazon.

Прежде чем соединить все провода, попросите детей поднять скрепки только гвоздем, обмотанным проводом. Гвоздь не цепляет зажимы!

Затем подключите цепь. Вам нужен провод, идущий от одной клеммы аккумулятора к концу провода вокруг гвоздя. Затем вам понадобится еще один провод, идущий от противоположного конца провода гвоздя к другой клемме аккумулятора. Все соединения должны быть безопасными.

Как только ваша цепь будет завершена, у вас есть электромагнит! Так круто!

Ваш электромагнит будет захватывать скрепки и т. д. Проверьте его силу, собрав цепочку из скрепок! (Хотя, если вы используете большие канцелярские скрепки, он, вероятно, захватит только одну.)

Имейте в виду, что концы проводов сильно нагреваются! В научных терминах это сопротивление . Все электрические проводники в той или иной степени противодействуют потоку электричества, и часть электричества теряется в виде тепла.

Аккумулятор фонаря ДЕЙСТВИТЕЛЬНО хорошо подходит для этого, потому что он стоит сам по себе и потому что у него есть провода, к которым можно прикрепить зажимы типа «крокодил». Тем не менее, этот проект легко сделать более безопасным (особенно это важно для маленьких детей), используя две батарейки типа АА. Создайте батарейный блок, подобный этому, чтобы объединить напряжение двух батареек AA.

Сделайте батарейный блок, прикрепив скрепку к концам батареек. Убедитесь, что батареи направлены в противоположные стороны! Затем склейте батареи вместе.

Аккумулятор можно использовать, прикрепив провода к другим концам аккумуляторов. Один провод должен касаться каждой батареи.

Электромагнит будет хорошо работать с этой установкой! Немного сложнее, но безопаснее, и провода не будут греться.

Наука об электромагните

Как работает электромагнит? Электроны в движении создают магнитное поле. Материалы являются магнитными, когда все их электроны вращаются в одном направлении. У естественных или постоянных магнитов заряды выстроены в одном направлении, а у немагнитных материалов — нет. Однако мы можем сделать такой металл, как железо, магнитным, подвергнув его электрическому заряду.