Принцип дії електромагніту - статті - завод вантажопідйомних електромагнітів Діма

При пропущенні електричного струму через котушку поміщений всередині її сталевий сердечник набуває властивостей природного магніту

Ступінь намагнічування сталевого сердечника, що визначається величиною проходить через нього магнітного потоку, про яку судять за максимальною масою притому-ГІВА вантажу (вантажопідйомна сила електромагніта), залежить від величини струму, що пропускається через котушку, числа витків і температури котушки, хімічного складу, форми, розмірів і температури вантажу, що піднімається.

Котушка без сталевого сердечника також буде володіти магнітними властивостями - притягувати до себе феромагнітні тіла, але сила тяжіння при одному і тому ж струмі, що проходить через неї, значно менше, ніж у котушки зі сталевим сердечником. Це пояснюється тим, що магнітна проникність повітря набагато менше, ніж сталевого (феромагнітного) сердечника.

Магнітний потік електромагніту визначається намагничивающей силою F, Ампервіткі:

де I - струм, що проходить через його котушку, A; w - число витків котушки, а також магнітної проникності ланцюга, що складається з сердечника електромагніту і вантажу, що піднімається.

Магнітна проникність не є постійною величиною і залежить від величини сили, що намагнічує. З ростом сили, що намагнічує магнітна проникність спочатку різко зростає, досягає своєї максимальної величини, після чого настає насичення; збільшення дає незначне збільшення магнітного потоку до того моменту, коли збільшення сили, що намагнічує практично не сопровождаетсядальнейшімувеліченіеммагнітного потоку.

Приблизний розрахунок вантажопідйомної сили електромагніта можна провести за такою формулою:

де S - площа дотику між полюсами магніту і жене плитою, см²; Ф - магнітний потік, Вб, рівний

Rm - магнітний опір ланцюга електромагніту.

Магнітний опір зростає зі збільшенням довжини силових ліній магнітного потоку і числа повітряних проміжків, що знаходяться на шляху магнітного потоку, і зменшується зі збільшенням перетину і підвищення магнітної проникності матеріалу, по якому проходить магнітний лоток.

Довжина силових ліній магнітного потоку і перетин, по якому проходить цей потік, визначаються конструкцією і розмірами електромагніту, а число і розміри повітряних проміжків залежать від форми, що підіймається. На рис. 1, а показано розташування магнітних силових ліній при підніманні плити (зливка), а на рис. 1, б - при підніманні скрапу. В останньому випадку магнітне опір настільки зростає, що електромагніт піднімає вантаж в кілька разів менше маси плити або злитка.

Нижче наведені дані вантажопідйомності електромагніту в залежності від характеру вантажу, що піднімається,%:

Сталеві плити і болванки

Вантажопідйомна сила електромагніта при інших рівних умовах пропор-нальних величиною струму, що проходить через його котушку. При заданому напря-жении ця величина залежить від електричного опору котушки, кото-рої зростає з підвищенням температури. Опір котушки при мак-симально допустимій температурі для вантажних електромагнітів може воз-рости в 1,4 - 1,6 разів в порівнянні з холодною котушкою. У такому ж соотно-шеніі знизиться струм, що намагнічує сила і вантажопідйомна сила електромагнітного-нита. Так як з підвищенням температури вантажу, що піднімається знижується його магнітна проникність (досягаючи нуля при температурі, близькій до 750 ° С), то відповідно до цього знижується вантажопідйомна сила електромагніта.

Харчування електромагніту проводиться постійним струмом. Харчування може здійснюватися також змінним струмом, але в цьому випадку передбачається відповідна випрямна установка. В якості останніх застосовують напівпровідникові установки, виконані за схемою трифазного двухполуперіодного випрямлення.

Для звільнення від вантажу іноді виявляється недостатнім відключити пита-ня електромагніту. Через залишкового магнетизму в осерді електромагніту і вантажі, який підіймається магнітний потік не знижується до нуля, а становить деяку величину, яка визначається властивостями матеріалу сердечника і вантажу, що піднімається, і це може виявитися достатнім, щоб вантаж (або частина вантажу) залишився притягнутим до електромагніту. Для повного звільнення від вантажу необхідно на короткий час «перемагнитилось» електромагніт, т. Е. Пропустити струм через його котушку в зворотному напрямку. При цьому, коли магнітний потік знизиться до нуля, вантаж відпаде. Величина цього струму, званого «зворотним» струмом, становить 12-20% робочого струму.

При відключенні електромагніту відбувається швидке зниження магнітного потоку, яка наводить в котушці електромагніта електромагнітну силу самоіндук-ції. Величина индуктированного напруги зростає при швидкому відключенні струму і в деяких випадках може досягти 3000 - 4000 В, тобто в 15-18 разів перевищить номінальну напругу, що не виключає можливості пробою ізоляції котушки електромагніту.

У блоках управління електромагнітом, розроблених в радянські часи, для обмеження величини перенапруги паралельно котушці електромагніту підключався так зване розрядний опір. При величині розрядного опору, в 5-6 разів перевищує опір котушки електромагніта, перенапруження практично знижувалося до 700 - 800 В. Оскільки разрядное сопро¬тівленіе постійно підключено до електромагніту, то при його роботі воно споживає додатковий струм.

На початку 90-х років Трегубовим Дмитром Анатолійовичем, зараз генеральний директор ТОВ "Кіровський завод електромагнітів" Діма ", був розроблений і запатентований перший тиристорний блок управління електромагнітом, який знайшов широке практичне застосування.
Завдяки застосуванню тиристорів, енергія, що виникає в котушці електромагніта при його відключенні, через шунтирующий тиристор повертає в мережу. Подібне схемне рішення дозволило збільшити термін експлуатації електромагніта.

Пошкодження електромагнітів в більшості випадків полягають в порушенні ізоляції між витками і секціями котушки, а також між Катуша-кою і корпусом або струмопідведення і корпусом електромагніта.

Як вказувалося, при відключенні магніту виникає підвищений розрядна напруга. Для його зниження до котушки приєднується разрядное опору-тивление. Однак ізоляція котушки і токоподводов повинна протистояти (відповід-повідно толщинам встановлюється ізоляції і ізоляційним відстаням) не зниження разрядному напрузі, а повного, якщо з яких-небудь причин розрядний опір може виявитися відключеним або пошкодженим.

Однією з причин порушення ізоляції може бути погана герметизація обсягу, зайнятого котушкою, що призводить до витікання електроізоляційної маси або погіршення її електроізоляційних і механічних властивостей внаслідок попадання вологи через нещільності. Волога знижує електричну надійність витковой, меж секційної та корпусної ізоляції.

Крім того, при недостатньому закріпленні котушки порушення ізоляції в чималому ступені сприяють переміщення і деформація секцій, що відбуваються через теплових розширень котушки і від неминучих струсів і ударів електромагніту про вантаж. Тому тривалість безаварійної роботи електромагніта залежить від того, як надійно герметизований електромагніт, як міцно укріплена в ньому котушка і висновки, і наскільки доброякісна електро-ізоляційна маса.

Основне призначення електроізоляційної заливальної маси перешкоджати зволоженню ізоляції, що сприяє збереженню її високих електричних і механічних якостей. Крім цього поліпшується тепловідвід від котушки, а при достатній твердості маси при робочих температурах обмежуються можливості деформації котушки, що веде до збереження ізоляції.

Застосовувана на підприємстві ТОВ "Кіровський завод електромагнітів" Діма "технологія заливки котушки значно зменшила кількість міжвиткових коротких замикань, пробоїв на корпус повітряних включень (в слідстві чого зменшилася кількість потрапляє в електроізоляційну масу вологи), поліпшила механічну міцність котушки до ударів, що в свою чергу збільшило термін служби електромагніту і зменшило кількість ремонтів.