אלקטרומגנטים ויישומים שלהם
אלקטרומגנט יוצר שדה מגנטי באמצעות סליל המוזרם בזרם חשמלי. כדי להגביר שדה זה ולכוון את השטף המגנטי לאורך נתיב מסוים, לרוב האלקטרומגנטים יש מעגל מגנטי העשוי מפלדה מגנטית עדינה.
יישום של אלקטרומגנטים
האלקטרומגנטים הפכו כה נפוצים עד שקשה לציין תחום טכנולוגיה שבו הם משמשים בצורה כזו או אחרת. הם נמצאים במכשירים ביתיים רבים - מכונות גילוח חשמליות, רשמקולים, טלוויזיות וכו'. התקני טכנולוגיית תקשורת - טלפוניה, טלגרפיה ורדיו - אינם מתקבלים על הדעת ללא השימוש בהם.
אלקטרומגנטים הם חלק בלתי נפרד ממכונות חשמל, מכשירי אוטומציה תעשייתיים רבים, ציוד בקרה והגנה למתקנים חשמליים שונים. תחום מתפתח של יישום של אלקטרומגנטים הוא ציוד רפואי. לבסוף, משתמשים באלקטרומגנטים ענקיים כדי להאיץ חלקיקים אלמנטריים בסינכרו-פאסוטרונים.
משקלם של האלקטרומגנטים משתנה בין שברירי גרם למאות טון, והאנרגיה החשמלית הנצרכת במהלך פעולתם נעה בין מיליוואט לעשרות אלפי קילוואט.
תחום יישום מיוחד של אלקטרומגנטים הוא מנגנונים אלקטרומגנטיים. בהם, האלקטרומגנטים משמשים כדחף לביצוע תנועת הטרנסלציה הדרושה של אלמנט העבודה, או כדי לסובב אותו בזווית מוגבלת או כדי ליצור כוח אחיזה.
דוגמה לאלקטרומגנטים כאלה הם אלקטרומגנטים המתיחה, שנועדו לבצע עבודה מסוימת בעת הזזת גופים עובדים מסוימים; מנעולים אלקטרומגנטיים; מצמדים ובלמים אלקטרומגנטיים וסולנואידים בלמים; אלקטרומגנטים המפעילים התקני מגע בממסרים, מגעים, סטרטרים, מפסקי זרם; הרמת אלקטרומגנטים, אלקטרומגנטים רוטטים וכו'.
במספר מכשירים, לצד אלקטרומגנטים או במקומם, משתמשים במגנטים קבועים (לדוגמה, לוחות מגנטיים של מכונות חיתוך מתכת, בלמים, מנעולים מגנטיים וכו').
סיווג של אלקטרומגנטים
אלקטרומגנטים מגוונים מאוד בעיצובם, הנבדלים במאפיינים ובפרמטרים שלהם, ולכן הסיווג מקל על חקר התהליכים המתרחשים במהלך פעולתם.
בהתאם לשיטת יצירת השטף המגנטי ולאופי הכוח הממגנט הפועל, האלקטרומגנטים מחולקים לשלוש קבוצות: אלקטרומגנטים ניטרליים עם זרם ישר, אלקטרומגנטים מקוטבים עם זרם ישר ואלקטרומגנטים עם זרם חילופין.
אלקטרומגנטים ניטרליים
באלקטרומגנטים DC ניטרליים נוצר שטף מגנטי עובד באמצעות סליל קבוע.פעולת האלקטרומגנט תלויה רק בגודל השטף הזה ואינה תלויה בכיוונו ולכן בכיוון הזרם בסליל האלקטרומגנט. בהיעדר זרם, השטף המגנטי וכוח המשיכה הפועלים על האבזור הם כמעט אפסיים.
אלקטרומגנטים מקוטבים
אלקטרומגנטים DC מקוטבים מתאפיינים בנוכחות שני שטפים מגנטיים בלתי תלויים: (מקטב ופועל. השטף המגנטי המקוטב נוצר ברוב המקרים בעזרת מגנטים קבועים. לפעמים משתמשים באלקטרומגנטים למטרה זו. שטף העבודה מתרחש תחת הפעולה של כוח הממגנט של הסליל הפועל או הבקרה. אם אין בהם זרם, כוח המשיכה שנוצר מהשטף המגנטי המקוטב פועל על האבזור. פעולתו של אלקטרומגנט מקוטב תלויה הן בגודל והן בכיוון של שטף עבודה, כלומר, כיוון הזרם בסליל העבודה.
אלקטרומגנטים AC
באלקטרומגנטים של זרם חילופין, הסליל מופעל על ידי מקור זרם חילופין. השטף המגנטי שנוצר על ידי הסליל שדרכו עובר זרם החילופין משתנה מעת לעת בגודלו ובכיווןו (שטף מגנטי לסירוגין), כתוצאה מכך פועם כוח המשיכה האלקטרומגנטי מאפס למקסימום בתדירות כפולה מתדירות האספקה. נוֹכְחִי.
עם זאת, עבור אלקטרומגנטים מתיחה, הפחתת הכוח האלקטרומגנטי מתחת לרמה מסוימת אינה מקובלת, מכיוון שהדבר מוביל לתנודות אבזור, ובמקרים מסוימים לשיבוש ישיר של הפעולה הרגילה.לכן, באלקטרומגנטים המתיחה הפועלים עם שטף מגנטי לסירוגין, יש צורך לנקוט באמצעים להפחתת עומק אדוות הכוח (לדוגמה, להשתמש בסליל מיגון המכסה חלק מעמוד האלקטרומגנט).
בנוסף לזנים המפורטים, נפוצים כיום אלקטרומגנטים לתיקון זרם, אשר ניתן לייחסם לאלקטרומגנטים של זרם חילופין מבחינת הספק והם קרובים לאלקטרומגנטים של זרם ישר מבחינת מאפייניהם. כי עדיין יש כמה מאפיינים ספציפיים של העבודה שלהם.
בהתאם לאופן הפעלת הפיתול, מבחינים בין אלקטרומגנטים בעלי פיתולים סדרתיים ומקבילים.
פיתולים סדרתיים הפועלים בזרם נתון נעשים עם מספר קטן של סיבובים על קטע גדול. הזרם העובר דרך סליל כזה כמעט אינו תלוי בפרמטרים שלו, אלא נקבע על פי המאפיינים של הצרכנים המחוברים בסדרה עם הסליל.
לפיתולים מקבילים הפועלים במתח נתון יש, ככלל, מספר גדול מאוד של סיבובים והם עשויים מחוט עם חתך קטן.
מטבעו של הסליל, האלקטרומגנטים מחולקים לאלו הפועלים במצבים ארוכים, תקופתיים וקצרים.
מבחינת מהירות הפעולה, אלקטרומגנטים יכולים להיות בעלי מהירות פעולה רגילה, פעולה מהירה ואיטית. חלוקה זו היא שרירותית במקצת ומציינת בעיקר האם ננקטו צעדים מיוחדים להשגת מהירות הפעולה הנדרשת.
כל המאפיינים לעיל משאירים את חותמם על מאפייני העיצוב של אלקטרומגנטים.
הרמת אלקטרומגנטים
מכשיר אלקטרומגנטי
יחד עם זאת, עם כל מגוון האלקטרומגנטים שנתקלים בהם בפועל, הם מורכבים מהחלקים העיקריים עם אותה מטרה. הם כוללים סליל שעליו ממוקם סליל מגנט (יכולים להיות מספר סלילים ומספר סלילים), חלק קבוע של מעגל מגנטי העשוי מחומר פרומגנטי (עול וליבה) וחלק נע של מעגל מגנטי (ארמטורה). במקרים מסוימים, החלק הנייח של המעגל המגנטי מורכב ממספר חלקים (בסיס, דיור, אוגנים וכו'). א)
האבזור מופרד משאר המעגל המגנטי על ידי פערי אוויר והוא חלק מהאלקטרומגנט, אשר קולט את הכוח האלקטרומגנטי מעביר אותו לחלקים המתאימים של המנגנון המופעל.
המספר והצורה של פערי האוויר המפרידים בין החלק הנע של המעגל המגנטי לזה הנייח תלויים בתכנון האלקטרומגנט. פערי האוויר שבהם מתרחש כוח שימושי נקראים פועלים; פערי אוויר שבהם אין כוח בכיוון התנועה האפשרית של העוגן הם טפיליים.
המשטחים של החלק הנע או הנייח של המעגל המגנטי המגבילים את מרווח האוויר הפועל נקראים קטבים.
בהתאם למיקום האבזור ביחס לשאר האלקטרומגנט, מתבצעת הבחנה בין אלקטרומגנטים חיצוניים אטרקטיביים של אבזור, אלקטרומגנטים של אבזור נשלפים ואלקטרומגנטים חיצוניים של אבזור הנעים לרוחב.
תכונה אופיינית של אלקטרומגנטים עם אבזור אטרקטיבי חיצוני הוא המיקום החיצוני של האבזור ביחס לסליל. זה מושפע בעיקר מזרימת העבודה העוברת מהאבזור לצד הקצה של הליבה.התנועה של האבזור יכולה להיות סיבובית (לדוגמה, סולנואיד שסתום) או טרנסציונלית. זרמי דליפה (נסגרים בנוסף לפער העבודה) באלקטרומגנטים כאלה למעשה אינם יוצרים כוחות מתיחה, ולכן הם נוטים להיות מופחתים. אלקטרומגנטים מקבוצה זו יכולים לפתח כוח גדול למדי, אך בדרך כלל משתמשים בהם עם משיכות אבזור קטנות יחסית.
מאפיין ייחודי של אלקטרומגנטים נשלפים הוא המיקום החלקי של האבזור במקומו ההתחלתי בתוך הסליל ותנועתו הנוספת בסליל במהלך הפעולה. שטפי הדליפה מאלקטרומגנטים כאלה, במיוחד עם מרווחי אוויר גדולים, יוצרים כוח משיכה מסוים, וכתוצאה מכך הם שימושיים, במיוחד עבור משיכות אבזור גדולות יחסית. אלקטרומגנטים כאלה יכולים להתבצע עם או בלי מעצור, וצורת המשטחים היוצרים את פער העבודה יכולה להיות שונה בהתאם לאופי המתיחה שיש להשיג.
הנפוצים ביותר הם אלקטרומגנטים בעלי קטבים חרוטיים שטוחים וקטומים וכן אלקטרומגנטים ללא מגביל. כמדריך לאבזור, לרוב נעשה שימוש בצינור מחומר לא מגנטי, היוצר פער טפילי בין האבזור לחלק העליון והנייח של המעגל המגנטי.
סולנואידים של אבזור נשלפים יכולים לפתח כוחות ויש להם משיכות אבזור המשתנות על פני טווח רחב מאוד, מה שהופך אותם לשימוש נרחב.
V אלקטרומגנטים עם אבזור חיצוני הנעה לרוחב נעים דרך קווי הכוח המגנטיים, מסתובבים בזווית מוגבלת מסוימת.אלקטרומגנטים כאלה מפתחים בדרך כלל כוחות קטנים יחסית, אך מאפשרים, על ידי התאמה מתאימה של צורות המוט והאבזור, להשיג שינויים במאפיין המתיחה ומקדם החזרה גבוה.
בכל אחת משלוש הקבוצות המפורטות של אלקטרומגנטים, בתורם, ישנם מספר זני עיצוב הקשורים הן לאופי הזרם הזורם דרך הסליל והן לצורך להבטיח את המאפיינים והפרמטרים המפורטים של האלקטרומגנטים.