Как правильно выбрать электромагнит

В

качестве

исполнительных

механизмов

широко

применяются

электромагнитные приводы, преобразующие энергию электрического тока в

поступательное движение рабочего органа. Их называют соленоидными.

В зависимости от конструктивного исполнения, типа и условий применения

выходной координатой соленоидных исполнительных механизмов могут быть: для

исполнительных механизмов с прямолинейным движением рабочего органа –

перемещение, скорость и усилие; для исполнительных механизмов с вращательным

движением рабочего органа – угол поворота, частота вращения или развиваемый

вращающий момент. За управляющее воздействие принимается электрический

сигнал управления на намагничивающей обмотке.

Ходовые

электромагниты

могут

быть

переменного

(однофазные

и

трехфазные) и постоянного тока. Их основные характеристики – ход якоря,

зависимость между перемещением якоря и тяговым усилием, зависимость между

положением якоря (его перемещением) и расходом электроэнергии и время

срабатывания. Эти характеристики зависят от формы магнитопровода, состоящего

из ярма и якоря, расположения намагничивающих обмоток и рода питающего тока

(переменного или постоянного). В зависимости от хода якоря (его максимального

перемещения) различают короткоходовые и длинноходовые электромагниты.

Другие электронные книги электротехнической тематики: http://electrolibrary.info

© Повный А. В.

http://electricalschool.info/ - Школа для электрика.

Статьи, советы, полезная информация.

Электромагниты должны отвечать следующим требованиям:

1. Выбираемая конструкция должна соответствовать длине хода, тяговой

силе и заданной тяговой характеристике. Для больших тяговых сил и малой длины

хода якоря используют короткоходовые, а для небольших тяговых сил и

значительных ходов якоря – длинноходовые электромагниты; для больших

перемещений

якоря

–

электромагниты

с

замкнутым

цилиндрическим

магнитопроводом и квазипостоянной тяговой силой.

2. Для быстродействующих систем необходимо применять электромагниты с

шихтованным магнитопроводом, а для замедленных систем – с нешихтованным

магнитопроводом и поворотным якорем с массивной медной гильзой.

3. Число циклов срабатывания должно быть меньше допустимого.

4. Быть удобными в эксплуатации и простыми в обслуживании.

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.

Другие электронные книги электротехнической тематики: http://electrolibrary.info

© Повный А. В.

http://electricalschool.info/ - Школа для электрика.

Статьи, советы, полезная информация.

Электромагниты

переменного

тока

при

одинаковых

совершенных

механических работах потребляют электроэнергии больше, чем электромагниты

постоянного тока. Так как они потребляют реактивную мощность, а также, у них

возникают дополнительные потери в магнитопроводе и короткозамкнутом витке.

Кроме этого, есть отличия и в характере силы тяги электромагнитов

переменного тока, так как ток, протекающий по катушке, изменяется по

синусоидальному закону, то и магнитный поток также синусоидален. Поэтому

электромагнитная сила также изменяется по гармоническому закону. А отсюда -

вибрация якоря и шум при работе электромагнита. У электромагнитных

механизмов постоянного тока электромагнитный поток создаётся обмоткой

постоянного тока и его действие не зависит от направления тока. При тех же

затратах электромагнит постоянного тока развивает усилия в два раза выше, чем

электромагнит переменного тока.

Ферропорошковые муфты - чудо техники или

Анахронизм?

В этой статье углубимся в тему, начатую ранее - "Электромагниты и

электромагнитные муфты в металлообрабатывающих станках". Рассмотрим

особенности редко встречающихся, но тем не менее, работающих на очень

интересном принципе электромагнитных муфт с ферропорошком.

Электромагнитные

ферропорошковые

муфты

обеспечивают

плавное

регулирование передаваемого

момента и частоты вращения,

ограничение

передаваемого момента, плавность процесса пуска, изменение направления

вращения, торможение. Ферропорошковые муфты основаны на использовании

способности ферромагнитной смеси затвердевать в магнитном поле.

Упрощенно их можно представить, как две стальные детали с обращенными

друг к другу плоскими поверхностями, между которыми имеется небольшой

воздушный зазор. Одна деталь жестко связана с ведущим другая с ведомым валами

привода. Если пространство между плоскими поверхностями заполняется мелким

ферромагнитным порошком, то при наличии магнитного поля в воздушном зазоре

частицы порошка образуют механические цепочки - связки, которые создают силу

сцепления одной детали с другой. В результате вращение от ведущего вала

передается к ведомому.

При снятии магнитного поля связки распадаются, механическая связь между

ведущей и ведомой частями нарушается и ведомая система перестает вращаться.

Наличие ферромагнитного порошка приводит к необходимости создавать

соответствующие уплотнения, чтобы порошок не выходил за пределы рабочих

зазоров. Частицы порошка, попавшие в подшипники, приводят их к разрушению.

Другие электронные книги электротехнической тематики: http://electrolibrary.info

© Повный А. В.

http://electricalschool.info/ - Школа для электрика.

Статьи, советы, полезная информация.

Поэтому кроме уплотнений устанавливаются магнитные ловушки на валу -

постоянные магниты, к которым притягиваются частицы ферромагнитного

порошка, вышедшие из муфты.

В

ферропорошковых

муфтах

используется

порошок

карбонильного,

вихревого или кремнистого железа, а также порошки оксиферов (ферритов). Зерна

имеют правильную сферическую форму (диаметр частиц— порядка 10 мкм).

Ферромагнитный порошок обычно применяется в равномерной смеси с

разделителем - графитом, оксидом цинка, двуоксидом кремния, тальком или

другими веществами (например 20 ч. железа и 1 ч. разделителя). Он предназначен

для разделения частиц порошка, а также для предохранения их от слипания и

комкования.

В

ферропорошковых

муфтах

может

использоваться

также

смесь

ферромагнитного порошка с минеральным маслом или кремнийорганической

жидкостью. Муфты с жидким разделителем неудобны в эксплуатации и сложны в

изготовлении вследствие необходимости надежной герметизации смеси. Поэтому

более широко распространены муфты с сухими разделителями.

Сила механической связи между частями муфты зависит от степени

заполнения зазора ферромагнитным порошком. Оптимальные условия достигаются

при средних величинах зазора до 1,2 мм. Однако оптимальная величина зазора

зависит от размера частиц порошка.

При больших частотах вращения частицы ферромагнитного порошка могут

переместиться к периферии зазора и заклинить муфту. Поэтому работа

ферропорошковых муфт на частотах более 3000 оборотов в минуту не допускается.

Интересно, что в ферропорошковых муфтах ведущий и ведомый диски

вращаются совместно до тех пор, пока передаваемый момент не превышает

некоторого предельного значения. Как только это значение оказывается

превзойденным, магнитные связки, образовавшиеся в слое порошка, разрушаются,

и муфта начинает проскальзывать.

Ферропорошковые

муфты

имеют

ряд

преимуществ

перед

электромагнитными муфтами трения (муфтами с фрикционными дисками):

меньшую мощность управления, время срабатывания на порядок величины

(примерно в 10 раз) меньше. Большим преимуществом ферропорошковых муфт

является отсутствие изнашиваемых элементов, например, таких, как диски трения в

фрикционных муфтах. Но при одинаковых передаваемых мощностях габариты и

масса ферропорошковых муфт больше, чем фрикционных.

Ферропорошковые муфты целесообразно применять, когда по условиям

работы требуется большая частота переключений и высокое быстродействие.

Другие электронные книги электротехнической тематики: http://electrolibrary.info

© Повный А. В.

http://electricalschool.info/ - Школа для электрика.

Статьи, советы, полезная информация.

В свое время, наибольшее применение ферропорошковые муфты получили в

качестве исполнительного механизма в системах регулируемого привода и

быстродействующих следящих системах различных станков. Наиболее важные

выполняемые функции — передача и регулирование вращающего момента, при

этом в следящих системах электромагнитные муфты выполняют функции

усилителя мощности.

Электромагнитные

ферропорошковые

муфты

выпускают

большое

количество зарубежных производиетелей: Warner Electric, Merobel, Stieber, GMN,

Mobaс, Mitsubishi. Например, смотрите каталог порошковых муфт WARNER [PDF]

http://www.ziptrading.org/data/catalog/87/bv_product.pdf - 658 kb.

Интересно, что та же компания производит даже специальные контроллеры

для порошковых муфт - устройства, обладающие функциональностью регулятора с

микропроцессором для управления мощностью электромагнитной порошковой

муфты.

Ферропорошковые муфты серии МПБ в России выпукает ОАО "Псковский

электромашиностроительный завод". В каталоге у них они называются - муфты

электромагнитные порошковые бесконтактные http://www.pemz.ru/prod_muff.html.

В Беларуси ферропорошковые муфты и тормоза на номинальные величины

моментов от 12 до 170 Нм продает ООО «ЭСКО».

Другие электронные книги электротехнической тематики: http://electrolibrary.info

© Повный А. В.

http://electricalschool.info/ - Школа для электрика.

Статьи, советы, полезная информация.