Elektromagnet vytváří magnetické pole prostřednictvím cívky elektrického proudu. Pro posílení tohoto pole a nasměrování magnetického toku po určité dráze má většina elektromagnetů magnetické jádro vyrobené z měkké magnetické oceli.

Zvedací elektromagnet

Elektromagnety se tak rozšířily, že je obtížné pojmenovat oblast technologie, kde se nepoužívají v té či oné formě. Nacházejí se v mnoha domácích spotřebičích – elektrických holicích strojcích, magnetofonech, televizorech atd. Zařízení komunikační techniky – telefonie, telegrafie a rádio – jsou nemyslitelné bez jejich použití.

Elektromagnety jsou nedílnou součástí elektrických strojů, mnoha zařízení průmyslové automatizace, ovládacích a ochranných zařízení pro různé elektrické instalace. Rozvíjející se oblastí použití elektromagnetů je lékařská zařízení. A konečně, obří elektromagnety se používají v synchrofasotronech k urychlování elementárních částic.

Hmotnost elektromagnetů se pohybuje od zlomků gramu až po stovky tun a elektrický výkon spotřebovaný při jejich provozu se pohybuje od miliwattů až po desítky tisíc kilowattů.

silový elektromagnet

Speciální oblastí použití elektromagnetů jsou elektromagnetické mechanismy. Elektromagnety se v nich používají jako pohon k provedení potřebného translačního pohybu pracovního tělesa nebo jeho otáčení v omezeném úhlu, případně k vytvoření přídržné síly.

Příkladem takových elektromagnetů jsou trakční elektromagnety, určené k provádění specifické práce při pohybu určitých pracovních částí; elektromagnetické zámky; elektromagnetické spojky a brzdové spojky a brzdové elektromagnety; Elektromagnety ovládající kontaktní zařízení v relé, stykačích, spouštěcích, vypínačích; zvedací elektromagnety, vibrační elektromagnety atd.

V řadě zařízení se spolu s elektromagnety nebo místo nich používají permanentní magnety (například magnetické desky kovoobráběcích strojů, brzdová zařízení, magnetické zámky atd.).

zvedací elektromagnet

Elektromagnety jsou velmi rozmanité v designu, které se liší svými charakteristikami a parametry, takže klasifikace usnadňuje studium procesů probíhajících během jejich provozu.

Podle způsobu vytváření magnetického toku a charakteru proudové magnetizační síly se elektromagnety dělí do tří skupin: neutrální stejnosměrné elektromagnety, polarizované stejnosměrné elektromagnety a střídavé elektromagnety.

V neutrálních stejnosměrných elektromagnetech se pracovní magnetický tok vytváří pomocí stejnosměrného vinutí. Působení elektromagnetu závisí pouze na velikosti tohoto toku a nezávisí na jeho směru, a tedy ani na směru proudu ve vinutí elektromagnetu. Při nepřítomnosti proudu jsou magnetický tok a přitažlivá síla působící na kotvu prakticky nulové.

ČTĚTE VÍCE
Je možné vytápět koupelnu elektrickým vyhřívaným věšákem na ručníky?

Polarizované stejnosměrné elektromagnety se vyznačují přítomností dvou nezávislých magnetických toků: (polarizačního a pracovního).Polarizační magnetický tok je ve většině případů vytvářen pomocí permanentních magnetů.Někdy se k tomuto účelu používají elektromagnety.K pracovnímu toku dochází vlivem tzv. magnetizační síla pracovního nebo řídicího vinutí. Pokud proud v nich chybí, působí na kotvu přitažlivá síla vytvářená polarizačním magnetickým tokem.Působení polarizovaného elektromagnetu závisí jak na velikosti, tak na směru pracovního toku. , tedy na směru proudu v pracovním vinutí.

U střídavých elektromagnetů je vinutí napájeno ze zdroje střídavého proudu. Magnetický tok vytvořený vinutím, kterým prochází střídavý proud, se periodicky mění ve velikosti a směru (střídavý magnetický tok), v důsledku čehož síla elektromagnetické přitažlivosti pulsuje od nuly do maxima při dvojnásobné frekvenci napájecího proudu.

U trakčních elektromagnetů je však pokles elektromagnetické síly pod určitou úroveň nepřijatelný, protože to vede k vibracím kotvy a v některých případech k přímému narušení normálního provozu. Proto je u trakčních elektromagnetů pracujících se střídavým magnetickým tokem nutné sáhnout k opatřením ke snížení hloubky pulzace síly (např. použít stínící cívku kryjící část pólu elektromagnetu).

výkonné elektromagnety

Kromě uvedených odrůd jsou nyní široce používány elektromagnety usměrňující proud, které lze z hlediska napájení klasifikovat jako elektromagnety střídavého proudu a svými vlastnostmi se blíží elektromagnetům stejnosměrným. Protože stále existují některé specifické rysy jejich práce.

Podle způsobu zapínání na vinutí se rozlišují elektromagnety se sériovým a paralelním vinutím.

Sériová vinutí pracující při daném proudu jsou vyrobena s malým počtem závitů velkého průřezu. Proud procházející takovým vinutím prakticky nezávisí na jeho parametrech, ale je určen charakteristikami spotřebitelů zapojených do série s vinutím.

Paralelní vinutí pracující při daném napětí mají zpravidla velmi velký počet závitů a jsou vyrobena z drátu malého průřezu.

Podle charakteru operace navíjení se elektromagnety dělí na ty, které pracují v dlouhodobém, přerušovaném a krátkodobém režimu.

Podle rychlosti působení mohou být elektromagnety normální rychlosti, rychle působící nebo pomalu působící. Toto rozdělení je poněkud svévolné a hlavně udává, zda byla přijata speciální opatření k dosažení požadované rychlosti akce.

Všechny výše uvedené vlastnosti zanechávají stopy na konstrukčních prvcích elektromagnetů.

ČTĚTE VÍCE
V jaké vzdálenosti od silnice lze umístit dětské hřiště?

Zvedací elektromagnety

Současně, se všemi druhy elektromagnetů, se kterými se v praxi setkáváme, se skládají ze základních částí se stejným účelem. Patří mezi ně cívka s na ní umístěným magnetizačním vinutím (může být několik cívek a více vinutí), stacionární část magnetického obvodu z feromagnetického materiálu (jho a jádro) a pohyblivá část magnetického obvodu (kotva). V některých případech se stacionární část magnetického obvodu skládá z několika částí (základna, pouzdro, příruby atd.). A)

Kotva je oddělena od zbývajících částí magnetického obvodu vzduchovými mezerami a je součástí elektromagnetu, který ji při vnímání elektromagnetické síly přenáší na odpovídající části hnaného mechanismu.

Počet a tvar vzduchových mezer oddělujících pohyblivou část magnetického obvodu od stacionární závisí na konstrukci elektromagnetu. Vzduchové mezery, ve kterých vzniká užitečná síla, se nazývají dělníci; parazitní jsou vzduchové mezery, ve kterých nepůsobí síla ve směru možného pohybu kotvy.

Plochy pohyblivé nebo stacionární části magnetického obvodu, které omezují pracovní vzduchovou mezeru, se nazývají póly.

Podle umístění kotvy vůči zbývajícím částem elektromagnetu se rozlišují elektromagnety s vnější přitahovací kotvou, elektromagnety se zasouvací kotvou a elektromagnety s vnější příčně pohyblivou kotvou.

Charakteristickým znakem elektromagnetů s vnější přitahovací kotvou je vnější umístění kotvy vzhledem k vinutí. Ovlivňuje ho především pracovní proudění přecházející od kotvy ke konci víka jádra. Povaha pohybu kotvy může být rotační (například ventilový solenoid) nebo translační. Únikové toky (uzavřené navíc k pracovní mezeře) v takových elektromagnetech prakticky nevytvářejí tažnou sílu, a proto se usiluje o jejich snížení. Elektromagnety této skupiny jsou schopny vyvinout poměrně velkou sílu, ale obvykle se používají s relativně malými pracovními zdvihy kotvy.

elektromagnetické zařízení

Charakteristickým rysem elektromagnetů s výsuvnou kotvou je částečné umístění kotvy ve výchozí poloze uvnitř cívky a její další pohyb do cívky za provozu. Svodové toky takových elektromagnetů, zejména s velkými vzduchovými mezerami, vytvářejí určitou tažnou sílu, v důsledku čehož jsou užitečné zejména při relativně velkých zdvihech kotvy. Takové elektromagnety mohou být vyrobeny s dorazem nebo bez něj a tvar povrchů tvořících pracovní mezeru se může lišit v závislosti na tom, jakou trakční charakteristiku je třeba získat.

ČTĚTE VÍCE
Kolik otáček mám použít při praní ložního prádla?

Nejrozšířenější jsou elektromagnety s plochými a komolými kuželovými póly a také elektromagnety bez dorazu. Jako vedení kotvy se nejčastěji používá elektronka z nemagnetického materiálu, vytvářející parazitní mezeru mezi kotvou a horní, stacionární částí magnetického obvodu.

Elektromagnety se zatahovací kotvou mohou vyvíjet síly a mít zdvih kotvy, který se mění ve velmi širokém rozsahu, což je činí rozšířenými.

U elektromagnetů s vnější příčně se pohybující kotvou se kotva pohybuje přes magnetické siločáry a otáčí se o určitý omezený úhel. Takové elektromagnety obvykle vyvíjejí relativně malé síly, ale umožňují vhodným přizpůsobením tvarů pólů a kotvy získat změny v trakčních charakteristikách a vysoký koeficient návratnosti.

U každé ze tří uvedených skupin elektromagnetů je zase řada konstrukčních variací spojených jak s charakterem proudu protékajícího vinutím, tak s potřebou zajistit udané charakteristiky a parametry elektromagnetů.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Elektromagnet je zařízení, které při průchodu proudu vytváří magnetické pole.

Elektromagnety jsou velmi široce používány v průmyslu, medicíně, každodenním životě a elektronice jako součásti různých motorů, generátorů, relé, audio reproduktorů, magnetických separačních zařízení, jeřábů atd.

Obsah

Příběh

V roce 1820 Oersted zjistil, že elektrický proud vytváří magnetické pole. A pak, v roce 1824, William Sturgeon vytvořil první elektromagnet. Jednalo se o kus železa, který byl ohnut do tvaru podkovy a na kterém bylo navinuto 18 závitů měděného drátu. Po připojení ke zdroji proudu začal tento design přitahovat železné předměty. Navíc bylo zjištěno, že ačkoli tento elektromagnet vážil asi 200 gramů, mohl přitahovat předměty až do hmotnosti 4 kg!

Princip

Když vodičem protéká proud, vytváří se kolem něj magnetické pole. Toto magnetické pole lze posílit tvarováním vodiče do tvaru cívky. Ale stále to není elektromagnet. Nyní, když do této cívky umístíte jádro vyrobené z feromagnetického materiálu (například železa), stane se z ní elektromagnet.

Když proud protéká vinutím elektromagnetu, vytváří magnetické pole, jehož čáry pronikají jádrem, tedy feromagnetickým materiálem. Pod vlivem tohoto pole v jádře nejmenší oblasti, které mají miniaturní magnetická pole, nazývané domény, zaujímají uspořádanou polohu. V důsledku toho se jejich magnetická pole sčítají a vzniká jedno velké a silné magnetické pole, schopné přitahovat velké předměty. Navíc, čím silnější je proud, tím silnější je magnetické pole, které je tvořeno elektromagnetem. To se ale stane pouze do magnetické saturace. Poté, jak se proud zvýší, magnetické pole se zvětší, ale jen mírně.

ČTĚTE VÍCE
Která dekorativní omítka je nejlepší použít v kuchyni?

Pokud je proud v elektromagnetu odstraněn, pak domény opět zaujmou neuspořádanou polohu, ale některé z nich zůstanou stále ve stejném směru. Tyto zbývající směrové domény vytvoří malé magnetické pole. Tento jev se nazývá magnetická hystereze.

Zařízení

Nejjednodušším elektromagnetem je cívka s jádrem z feromagnetického materiálu. Obsahuje také kotvu, která slouží k přenosu mechanické síly. Například v relé je kotva přitahována k elektromagnetu a současně uzavírá kontakty.

Protože magnetické siločáry jsou na kotvě uzavřeny, toto magnetické pole dále posiluje.

Klasifikace

Elektromagnety se dělí do tří typů podle způsobu vytváření magnetického toku

  • Střídavé elektromagnety
  • Neutrální stejnosměrné elektromagnety
  • Polarizované DC elektromagnety

U střídavých elektromagnetů se magnetický tok mění jak ve směru, tak v hodnotě, rozdíl je pouze v tom, že se mění s dvojnásobnou frekvencí proudu.

V neutrálních stejnosměrných elektromagnetech je směr magnetického toku nezávislý na směru proudu.

V polarizovaných stejnosměrných elektromagnetech, jak jste již pochopili, závisí směr magnetického toku na směru proudu. Kromě toho se tyto elektromagnety obvykle skládají ze dvou. Jedním z nich je permanentní magnet, který vytváří polarizační magnetický tok, který je potřeba při vypnutí hlavního, pracovního elektromagnetu.

Supravodivý elektromagnet

Rozdíl mezi supravodivým elektromagnetem a konvenčním je ten, že místo obvyklého vodiče je v jeho vinutí použit supravodič. Jeho vinutí je přitom ochlazováno kapalným heliem na velmi nízké teploty. Jeho výhodou je, že proud v něm dosahuje velmi vysokých hodnot, a to díky tomu, že supravodič nemá prakticky žádný odpor. Proto se magnetické pole stává silnějším. Provoz takových elektromagnetů je levnější, protože ve vinutí nedochází k žádným tepelným ztrátám. Supravodivé magnety se používají v MRI strojích, urychlovačích částic a dalších vědeckých zařízeních.

Nejvýkonnější elektromagnet

V současnosti je známo, že nejvýkonnější elektromagnet na světě vznikl v Los Alamos (USA). Jen si to představte, síla tohoto magnetu je 100 Tesla! To je dvoumilionkrát větší síla než magnetické pole Země! Jeho hmotnost je 8200 kg.