Меню

Электромагниты постоянного тока технические характеристики



Электромагниты грузоподъемные постоянного тока серий М-К

Общие сведения

Круглые грузоподъемные электромагниты предназначены для подъема и транспортирования стальных и чугунных грузов (плит, чушек, скрапа и т.п.).
Электромагниты выпускаются по видам климатических исполнений У1, УХЛ1 и Т1 по ГОСТ 15150 — 69.

Структура условного обозначения

М ХХ Х ХI:
М — обозначение серии: круглые электромагниты;
ХХ — условное обозначение электромагнита в зависимости от
параметров (табл. 1);
Х — К — кремнийорганический компаунд,
КС — кремнийорганический компаунд, утяжеленные;
Х1 — вид климатического исполнения.

Плиты, болванки, стружка и т.д.

Болванки, листы и т.д.

Скрап, стружка и т.д.

*Ток указан при холодной катушке.
**Мощность указана при холодной катушке и номинальном напряжении.
***Грузоподъемность указана при холодном грузе и горячей катушке.

Высота над уровнем моря не более 2000 м.
Температура окружающего воздуха для районов с умеренным климатом от 40 до -45°С, для районов с тропическим климатом — от 45 до -10°С, для районов с холодным климатом — от 40 до -60°С.
Относительная влажность воздуха для районов с умеренным и холодным климатом до 100% при температуре 25°С, для районов с тропическим климатом до 100% при температуре 35°С.
Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металл и изоляцию.
Степень защиты грузоподъемных электромагнитов IР44 по ГОСТ 14255 -69, степень защиты шкафов управления IР21 по ГОСТ 14254 — 80.
Одиночные ударные нагрузки с ускорением до 4 g длительностью 40 — 60 мс.
Колебания напряжения питания минус 15, плюс 10% от номинального.
Требования техники безопасности по ГОСТ 12.2.007.0 — 75.
Электромагниты соответствуют ТУ16 — 94 ИРАК.677237.003 ТУ.

ТУ 16-94 ИРАК.677237.003 ТУ

Номинальное напряжение постоянного тока 220 В.
Режим работы повторно-кратковременный с относительной продолжительностью включения (ПВ) до 50% при работе с холодным грузом; возможна работа с ПВ более 50% при условии снижения напряжения на катушке электромагнита.
Электромагниты допускают работу с горячими грузами, имеющими температуру до 500°С, при этом необходимо снизить величину питающего напряжения во избежание перегрева электромагнита.
Типы и основные параметры электромагнитов приведены в табл. 1.
Обмоточные данные катушек электромагнитов соответствуют указанным в табл. 2.

Тип электромагнита Грузоподъемность на гладкой плите, т,
не менее ***
Ток, А,
не более*
Мощность, кВт, не более** Применяемость
М-42К 16,0 39,0 8,5

Размер ленты, мм

Число витков в секции

Число витков полное

Сопротивление катушки при 20 ° С, Ом

Межвитковая изоляция (бумага асбестовая), мм

Параметр катушки Значение параметра для типов электромагнита
М-42К М-62К М-62КС
0,2 ? 21,0 0,3 ? 21,0 0,3 ? 21,0

Конструкция электромагнитов показана на рис. 1. Электромагниты состоят из корпуса 4, изготовленного из стали, обладающей высокой магнитной проницаемостью, в котором находится катушка 7. Снизу катушка герметизирована тонкой (2 — 3 мм) стальной шайбой 6, приваренной к корпусу, и защищена от ударов о груз стальной немагнитной шайбой 8. Немагнитная шайба удерживается при помощи дуг 5, приваренных к корпусу.

Таблица к рис. 1.

Тип Размеры, мм Масса, кг
? А Б В Г Д Е Ж ? И
М-42К 1170 1125 383 330 300 250 150 45 1700
М-62К 1650 1340 440 395 480 250 150 45 3550
М-62КС 1650 1453 563 508 480 250 150 45 5700

Коробка выводов
1 — основание;
2 — ось;
3 — компаунд;
4 — болт заземления;
5 — крышка;
6 — изоляционная крышка;
7 — гайка;
8 — контактный болт;
9 — уплотнение (шнур асбестовый);
10 — изоляционная панель;
11 — прокладка;
12 — выводной конец катушки
На изоляционной панели 10, закрепленной на корпусе электромагнита тремя болтами, расположены два контактных болта 8, к которым в нижней части присоединены выводные концы 12 катушки электромагнита, а в верхней части — питающий кабель. Контактные болты сверху закрыты изоляционной крышкой 6, защищающей их от металлической стружки и других мелких частей. Герметичность выводов катушки обеспечивается прокладкой 11, уплотнением 9, заливкой компаундом 3. Коробка выводов от механических повреждений защищена массивным стальным кожухом, состоящим из основания 1 и крышки 5.
На корпусе электромагнита (под крышкой коробки выводов) имеются заземляющий зажим и знак заземления по ГОСТ 21130 — 75.
Шкаф управления типа Ш9314 состоит из двух частей. В нижней части, представляющей собой металлический шкаф, на изоляционной панели размещена аппаратура управления. В верхней части размещено разрядное сопротивление, закрытое сверху съемным брызгозащищенным металлическим кожухом с жалюзями для улучшения охлаждения.
Все контактные зажимы расположены на лицевой стороне. Подвод внешних проводов осуществляется через вырез в дне шкафа, закрываемый изоляционными планками или алюминиевыми клицами. Для заземления оболочек подводящих кабелей в местах их ввода в шкаф имеются винты с резьбой М5. Для заземления самого шкафа служат два болта М8.
Общие указания
Электромагнит рассчитан для работы в сети с колебаниями напряжения минус 15, плюс 10% от номинального. При этом режим работы электромагнита не должен превышать ПВ = 50%.
При работе электромагнита с ПВ более 50% необходимо снизить напряжение на катушке электромагнита до величины: V = 1555/ПВ д (В), где ПВ д — действительное значение относительной продолжительности включения (ПВ).
Управление электромагнитами
Управление грузоподъемными электромагнитами при питании от сети постоянного тока осуществляется при помощи шкафов управления типов Ш9314-4222А и Ш9314-4222Б. Выбор шкафа управления — в зависимости от типа и количества управляемых электромагнитов в соответствии с табл. 3.

Источник

Параметры и характеристики электромагнитов

Основные характеристики электромагнитов

Наиболее общими являются динамические характеристики, которые учитывают изменения н. с. электромагнита в процессе его срабатывания за счет действия ЭДС самоиндукции и движения, а также учитывают трение, демпфирование и инерцию подвижных частей.

Для некоторых типов электромагнитов (быстродействующие электромагниты, электромагнитные вибраторы и т. п.) знание динамических характеристик является обязательным, так как только они характеризуют рабочий процесс таких электромагнитов. Однако получение динамических характеристик сопряжено с большой вычислительной работой. Поэтому во многих случаях, особенно когда не требуется точного определения времени движения, ограничиваются рассмотрением статических характеристик.

электромагнитСтатические характеристики получаются, если не учитывать влияния на электрическую цепь противо-ЭДС, возникающей в процессе движения якоря электромагнита, т. е. считать, что ток в обмотке электромагнита неизменен и равен, например току срабатывания.

Важнейшими характеристиками электромагнита с точки зрения его предварительной оценки являются следующие:

1. Тяговая статическая характеристика электромагнита . Она представляет собой зависимость электромагнитной силы от положения якоря или рабочего зазора для различных постоянных значений напряжения, подведенного к обмотке, или тока в обмотке:

F э = f (δ) при U= const

или F э = f (δ) при I = const.

Характерные виды нагрузок электромагнита

2. Характеристика противодействующих усилий (нагрузка) электромагнита . Она представляет собой зависимость противодействующих сил (в общем случае приведенных к точке приложения электромагнитной силы) от рабочего зазора δ (рис. 1): F п = f (δ)

Сопоставление противодействующей и тяговой характеристик дает возможность сделать заключение (предварительное, без учета динамики) о работоспособности электромагнита.

Для того чтобы электромагнит нормально сработал, необходимо, чтобы тяговая характеристика во всем диапазоне изменений хода якоря проходила выше противодействующей, а для четкого отпускания, наоборот, тяговая характеристика должна проходить ниже противодействующей (рис. 2).

К согласованию характеристик действующих и противодействующих сил

Рис. 2. К согласованию характеристик действующих и противодействующих сил

3. Нагрузочная характеристика электромагнита . Эта характеристика связывает значение электромагнитной силы и величину напряжения, подведенного к обмотке, или тока в ней при фиксированном положении якоря:

F э = f (u ) и F э = f ( i) при δ = const

4. Условная полезная работа электромагнита . Она определяется как произведение электромагнитной силы, соответствующей начальному рабочему зазору, на величину хода якоря:

W пу = F н ( δ н — δ к) при I = const.

Значение условной полезной работы для данного электромагнита является функцией начального положения якоря и величины тока в обмотке электромагнита. На рис. 3 приведены статическая тяговая характеристика F э = f (δ) и кривая W пу = F н ( δ ) электромагнита. Заштрихованная площадь пропорциональна W пу при данном значении δ н .

Условная полезная работа электромагнита

Рис. 3 . Условная полезная работа электромагнита.

5. Механическая эффективность электромагнита — относительная величина условной полезной работы W пу по сравнению с максимально возможной (соответствующей наибольшей заштрихованной площади) Wп.y м:

η мех= W пу / Wп.y м

При расчете электромагнита желательно так выбирать его начальный зазор, чтобы электромагнит отдавал максимум полезной работы, т. е. чтобы δ н соответствовал Wп.y м (рис. 3).

электромагнит6. Время срабатывания электромагнита — время с момента подачи сигнала на обмотку электромагнита до перехода якоря в его конечное положение. При прочих равных условиях оно является функцией начальной противодействующей силы Fп:

t ср = f (F п) при U = const

7. Характеристика нагрева представляет собой зависимость температуры нагрева обмотки электромагнита от продолжительности включенного состояния.

8. Показатель добротности электромагнита , определяемый как отношение массы электромагнита к величине условной полезной работы:

Д = масса электромагнита / W пу

9. Показатель экономичности , являющийся отношением потребляемой обмоткой электромагнита мощности к величине условной полезной работы:

Э = потребляемая мощность / W пу

Все эти характеристики позволяют установить пригодность данного электромагнита к определенным условиям его работы.

Кроме перечисленных выше характеристик, рассмотрим также некоторые из основных параметров электромагнитов. К ним относятся следующие:

а) Мощность, потребляемая электромагнитом . Предельная мощность, потребляемая электромагнитом, может ограничиваться как величиной допустимого нагрева его обмотки, так в некоторых случаях и условиями питания цепи обмотки электромагнита.

Для силовых электромагнитов как правило, ограничением является его нагрев за период включенного состояния. Поэтому величина допустимого нагрева и ее правильный учет являются при расчете такими же важными факторами, как заданная сила и ход якоря.

Выбор рациональной конструкции как в магнитном и механическом отношениях, так и в смысле тепловых характеристик позволяет при заданных условиях получить конструкцию с минимальными габаритами и массой, а следовательно, и наименьшей стоимостью. Применение более совершенных магнитных материалов и обмоточных проводов также способствует увеличению эффективности конструкции.

электромагнитВ некоторых случаях электромагниты (для реле, регуляторов и пр.) проектируют из расчета получения максимального усилия, т. е. минимального потребления мощности при заданной полезной работе. Такие электромагниты характеризуются сравнительно небольшими электромагнитными силами и ходами и легкими подвижней частями. Нагрев их обмоток бывает значительно ниже допустимого.

Теоретически мощность, потребляемая электромагнитом, может быть сколь угодно снижена путем соответствующего увеличения размеров его катушки. Практически предел этому создают увеличивающаяся длина среднего витка обмотки и длина средней линии магнитной индукции, вследствие чего увеличение размеров электромагнита становится малоэффективным.

б) Коэффициент запаса . В большинстве случаев н. с. трогания можно считать равной н. с. срабатывания электромагнита.

Отношение н. с. соответствующей установившемуся значению тока, к н. с. срабатывания (критическая н. с.) (см. рис. 2) носит название коэффициента запаса:

Коэффициент запаса электромагнита по условиям надежности всегда выбирается больше единицы.

электромагнитв) Параметр срабатывания представляет собой минимальное значение н. с. тока или напряжения, при котором происходит срабатывание электромагнита (перемещение якоря от δ н до δ к).

г) Параметр отпускания — соответственно максимальное значение н. с, тока или напряжения, при котором якорь электромагнитьавозвращается в свое исходное положение.

д) Коэффициент возврата . Отношение н. с, при ко торой происходит возврат якоря в первоначальное положение, к н. с. срабатывания называется коэффициентом возврата электромагнита: k в = I в / I ср

Для нейтральных электромагнитов значения коэффициента возврата всегда меньше единицы и для различных исполнений могут составлять от 0,1 до 0,9. При этом достижение величин, близких к обоим этим пределам, одинаково трудно.

Коэффициент возврата имеет наибольшее значение при максимальном приближении противодействующей характеристики к тяговой характеристике электромагнита. Уменьшение хода электромагнита также повышает коэффициент возврата.

Источник

Электромагниты постоянного тока. Конструкции, уравнения рабочего процесса и основные характеристики электромагнитных преобразователей

Страницы работы

Содержание работы

ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Электромагниты постоянного тока являются основой многих устройств, применяемых в современной технике. Наиболее широкое применение они находят в электромагнитных механизмах, где используются для преобразования электрической энергии в механическую. Обобщенное название, используемое для них, встречаемое в литературе применительно не только к реле — электромагнитные преобразователи (ЭМП)

1. КОНСТРУКЦИИ ЭМП

Наибольшее распространение получили два варианта ЭМП: с внешним притягивающимся якорем и втяжные.

1. ЭМП с внешним притягивающимся якорем

Характерной особенностью ЭМП с внешним притягивающимся якорем является наружное расположение якоря по отношению к катушке. На рис. 1 показаны конструктивные схемы таких ЭМП: одно- и двухкатушечные. Однокатушечные ЭМП (рис. 1, а) проще по конструкции. Якорь вращается на “призме” — ребре торца магнитопровода, представляющего собой скобу, что обеспечивает высокую механическую износостойкость. Двухкатушечные ЭМП (рис. 1, б) несколько сложнее конструктивно, так как в них отсутствует скоба, используемая в однокатушечных ЭМП для вращения якоря на “призме”. Но зато, благодаря развитой поверхности охлаждения обмоток и отсутствию паразитного зазора между якорем и скобой, что является причиной потерь в магнитопроводе, расход меди в них примерно на 20-40% меньше, чем в аналогичных по эксплуатационным параметрам электромагнитах с одной подмагничивающей катушкой.

Полюсный наконечник, располагаемый на сердечнике ЭМП над катушкой, способствует увеличению тяговой силы ЭМ при начальном положении якоря. Однако, существует оптимальный диаметр полюсного наконечника dп, который зависит от начального значения зазора d и соотношений размеров магнитопровода. При больших зазорах магнитопровод ЭМП, как правило, ненасыщен, поэтому увеличение площади полюсного наконечника приводит к соответствующему увеличению магнитного потока, и тяговая сила увеличивается, как это вытекает из выражения:

где — тяговая сила двух полюсов;

— магнитный поток через торцы полюсов;

— магнитная постоянная ( =4p ×10 -7 Гн/м);

— магнитная индукция в зазоре между торцами полюсов;

S — площадь торцов полюсов.

Дальнейшее увеличение приводит к замедлению роста силы или даже к ее уменьшению, так как при определенном значении потока магнитопровод насыщается, что препятствует росту магнитного потока. Налицо нежелательный отрицательный эффект.

Увеличение силы удержания при наличии достаточно больших нерабочих зазоров обеспечивает выступ на торце полюсного наконечника (рис. 2). Для уменьшения проводимости между полюсным наконечником и скобой (в однокатушечном ЭМП) или между полюсными наконечниками (в двухкатушечном ЭМП) на них делают срезы (рис. 3). Благодаря этим срезам удается уменьшить потоки рассеивания и, следовательно, увеличить тяговое усилие ЭМП.

В крупных ЭМП существенное влияние оказывают вихревые токи, возникающие в магнитопроводах как при включении, так и при отключении обмотки, что снижает быстродействие ЭМП. В целях борьбы с потерями на вихревых токах в сердечнике ЭМП его магнитопровод шихтуют — набирают из отдельных пластин, что несколько усложняет процесс изготовления ЭМП, снижает его надежность и износостойкость. Наибольшее демпфирующее (замедляющее) действие на процесс срабатывания оказывают вихревые токи в круглом сердечнике. Для уменьшения их влияния рекомендуется делать на сердечнике разрезы (рис. 4).

При отключении ЭМП показателями скорости срабатывания являются время отпадания и напряжение отпускания якоря. Для уменьшения времени отпадания якоря и увеличения напряжения отпускания в конструкцию ЭМП вводят немагнитную прокладку (латунную или из лавсановой пленки), увеличивающую зазор между якорем и сердечником, благодаря которой уменьшается остаточный магнитный поток и постоянная времени спадания вихревых токов. Но введение немагнитной прокладки приводит при неизменном ходе к увеличению начального зазора, что влечет за собой некоторое уменьшение тягового усилия в начальном состоянии.

Рассмотренные ЭМП с внешним притягивающимся якорем используются главным образом в маломощных устройствах, особенно в тех случаях, когда важно получить максимальную чувствительность к управляющим сигналам.

1.2. Втяжные ЭМП

Конструктивные схемы втяжных ЭМП приведены на рис. 5. В традиционной конструкции стальной якорь движется внутри немагнитной гильзы (рис. 5, а). Поскольку изготовление достаточно тонкой гильзы сопряжено с серьезными технологическими трудностями, увеличения магнитной проводимости нерабочего зазора между корпусом и якорем достигают за счет увеличения осевого размера этого зазора (высоты воротничка). Два способа увеличения высоты воротничка дали два варианта втяжных ЭМП с разными характеристиками. Если воротничок охватывает якорь вне отверстия катушки, его называют внешним (рис. 5, а). Внутренний воротничок охватывает поверхность якоря внутри отверстия катушки (рис. 5, б) и, таким образом, выполняет функции направляющей гильзы. Немагнитный зазор в этом случае обеспечивают при помощи технологии плакирования, т.е. напыления тонкого немагнитного слоя непосредственно на поверхность якоря. Толщина этого слоя составляет 100-250 мкм и определяется требованиями механической износостойкости ЭМ. Рекомендуется применять наружный воротничок в длинноходовых, а внутренний — в короткоходовых ЭМП.

Источник

Основные понятия про электромагниты

Существуют определенные природные материалы и объекты, которые сами по себе обладают магнитными свойствами. Их называют естественными магнитами. Примерами естественного магнитного материала могут служить железные руды, насыщенные магнитными свойствами. Примером же естественного магнитного объекта выступает наша с вами планета Земля.

Естественные, они же постоянные, магниты обладают высокой остаточной магнитной индукцией, что позволяет им сохранять магнитные свойства на протяжении длительного времени.

Однако, более широкое распространение в промышленности, медицине и других отраслях нашли электромагниты — электрические аппараты, в которых магнитным полем можно управлять. В электроэнергетике применяются, кроме прочего, в реле, выключателях, генераторах.

При определенных условиях магнитные поля способны создавать поля электрические. Верно и обратное утверждение. В этом и кроется суть электромагнитов.

Классификация электромагнитов

Принято классифицировать электромагниты (ЭМ) по способу питания на электромагниты постоянного и переменного тока. ЭМ постоянного тока в свою очередь классифицируются на постоянного тока нейтральные и поляризованные. Также существуют ЭМ выпрямленного тока.

В нейтральных электромагнитах постоянного тока магнитный поток создается обмоткой постоянного тока. Величина магнитного потока зависит лишь от обмотки, не зависит от направления. Если величина тока равна нулю, то магнитный поток и сила притяжения также опускаются практически до величины нуля.

Поляризованные ЭМ постоянного тока характеризуются наличием двух независимых магнитных потоков — рабочего и поляризующего. Поляризующий поток создается постоянными магнитами или электромагнитами. Рабочий же поток создается под действием намагничивающей силы рабочей обмотки. При отсутствии тока на якорь магнита будет действовать сила притяжения от поляризующего потока. В отличие от нейтральных, в поляризованных электромагнитах их действие зависит не только от величины рабочего потока но и от его направления.

В электромагнитах переменного тока обмотка питается от источника переменного тока. Величина и направление магнитного потока изменяется во времени от нуля до максимума.

Далее другие возможные классификации

  • с последовательными (мало витков большого сечения) и параллельными (много витков малого сечения) обмотками
  • работающие в длительном, кратковременном или прерывистом режимах
  • быстродействующие, замедленно действующие и нормально действующие
  • с внешним притягивающим якорем, со втягивающимся якорем, с внешним поперечно движущимся якорем

Устройство электромагнитов

Несмотря на обширное, судя по описанной выше классификации, количество разнообразных вариантов электромагнитов, существуют определенные однотипные узлы, которые встречаются у всех ЭМ.

  • Катушка с расположенной на ней намагничивающей обмоткой
  • Подвижная часть электромагнита — якорь
  • Неподвижная часть — ярмо и сердечник

Между якорем и неподвижными частями существуют воздушные промежутки. Так вот, воздушные промежутки бывают полезными и паразитными. Полезные промежутки располагаются по возможному пути движения якоря. Паразитные промежутки лежат за пределами движения якоря.

Также существует понятие полюса. Полюсами называют поверхности магнитопровода, которые ограничивают полезный воздушный промежуток.

Конструктивные формы электромагнитов переменного тока не имеют множества вариантов, за счет того, что сердечник набирается из листов электротехнической стали. Это необходимо для борьбы с вихревыми токами.

Как работает электромагнит

Сам цикл работы ЭМ представляет собой следующую последовательность действий. Сначала в обмотку подается ток такой величины, при которой магнитные силы станут больше, чем силы удерживающие якорь в покое.

Далее произойдет отрыв якоря из состояния покоя и движение якоря в конечную точку полезного промежутка. Это первый этап.

На втором этапе якорь ЭМ подтянут и через него протекает ток. Как известно, ток создает термическое воздействие с течением времени. Поэтому время работы не должно превышать допустимое. На этом этапе сила тяги электромагнита максимальная.

Последний, Третий этап — аналогичен первому — ток уменьшается до нуля, магнитные силы становятся меньше сил, возвращающих якорь в состояние покоя, якорь отпадает. Далее электромагнит остывает.

Если характер его работы периодически повторяющийся, то за время до следующего цикла, ему необходимо успеть остыть.

Сравнение ЭМ постоянного и переменного тока

При выборе между электромагнитами на постоянном или переменном токе следует учитывать следующие особенности:

    Сила тяги. При одинаковом сечении полюсов средняя величина силы тяги в ЭМ на переменном токе (“ЭМ

тока”) будет вдвое меньше, чем в аналогичном на постоянном токе. То есть железо более эффективно используется в ЭМ на постоянном токе (“ЭМ = тока”)

  • Вес. Если же заданными константами являются сила тяги и ход якоря, то для получения электромагнита переменного тока потребуется вдвое больше железа и размеров, чем для ЭМ постоянного тока
  • Реактивная мощность. Если необходимо уменьшить потребляемую мощность “ЭМ = тока”, то достаточно увеличить его размеры. В случае же с “ЭМ

    тока” потребляемая при пуске реактивная мощность не может быть уменьшена путем увеличения размеров ЭМ
    Вихревые токи. В случае с “ЭМ

    тока” магнитопроводы выполняют шихтованными и разрезными для уменьшения влияния вихревых токов. Само же наличие потерь на вихревые токи и перемагничивание вызывает увеличение потребления электроэнергии и лишний нагрев. В случае же с “ЭМ = тока” данный пункт отсутствует

  • Быстродействие. Если взять ЭМ постоянного и переменного тока, то вторые будут более быстродействующие. Однако для “ЭМ = тока” внедряют специальные меры, которые могут сделать их более быстродействующими. При этом “ЭМ = тока” будут потреблять меньше энергии
  • Однако, в промышленности, вышеописанные недостатки “ЭМ

    тока” не вызывают особых препятствий на пути их использования.

    Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

    Источник

    Читайте также:  Расчет тока при трехфазной нагрузке формула