Электромагнит обратного действия: Перманентный электромагнит (обратного действия) подешевше — Электроника – Электромагнит обратного действия Isliker Magnete GTP-30 — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Электромагнит

Электромагнит – это устройство, которое при прохождении через него тока, создает магнитное поле.

Электромагниты очень широко используются в промышленности, медицине, быту, электронике в качестве компонентов различных двигателей, генераторов, реле, аудиоколонок, устройств магнитной сепарации, подъемных кранов и др.

История

В 1820 году Эрстед обнаружил, что электрический ток создаёт магнитное поле. А затем, в 1824 году, Уильям Стёржден, создал первый электромагнит. Он представлял из себя кусок железа, который был согнут в форме подковы и на котором было намотано 18 витков медного провода. При подключении к источнику тока, эта конструкция начинала притягивать железные предметы. Причем было замечено, что хотя весил этот электромагнит около 200 гр., он мог притянуть предметы до 4 кг!

Принцип действия

При протекании тока через проводник, вокруг него создается магнитное поле. Это магнитное поле можно усилить, если придать проводнику форму катушки. Но все же это еще не электромагнит. Вот если в эту катушку поместить сердечник из ферромагнитного материала (например, железа), тогда он станет электромагнитом.

Когда ток протекает по обмотке электромагнита, он создает магнитное поле, линии которого пронизывают сердечник, то есть ферромагнитный материал. Под действием этого поля, в сердечнике, мельчайшие области, которые обладают миниатюрными магнитными полями, называющиеся доменами, принимают упорядоченное положение. В результате, их магнитные поля складываются, и образуется одно большое и сильное магнитное поле, способное притянуть большие предметы. Причем, чем сильнее ток, тем сильнее магнитное поле, которое образуется электромагнитом. Но так будет происходить только до магнитного насыщения. Затем при увеличении тока, магнитное поле будет увеличиваться, но незначительно.

Если ток в электромагните убрать, то домены снова примут безупорядоченное положение, но часть их все же останется направленными одинаково. Эти оставшиеся направленными домены, будут создавать небольшое магнитное поле. Это явление называется магнитным гистерезисом.

Устройство

Простейший электромагнит представляет из себя катушку с сердечником из ферромагнитного материала. В нем также присутствует якорь, который служит для передачи механического усилия. Например, в реле, якорь притягивается к электромагниту, и одновременно замыкает контакты.

Так как линии магнитного поля замыкаются на якоре, это еще больше усиливает это магнитное поле.

Классификация

Электромагниты по способу создания магнитного потока делятся на три вида

Электромагниты переменного тока
Нейтральные электромагниты постоянного тока
Поляризованные электромагниты постоянного тока

В электромагнитах переменного тока, магнитный поток изменяется, как по направлению, так и по значению, разница только в том, что изменяется он с удвоенной частотой тока.

В нейтральных электромагнитах постоянного тока, направление магнитного потока не зависит от направления тока.

В поляризованных электромагнитах постоянного тока, как вы уже поняли, направление магнитного потока зависит от направления тока. При этом эти электромагниты обычно состоят из двух. Один – постоянный магнит, создает поляризующий магнитный поток, который нужен при отключении основного, рабочего электромагнита.

Сверхпроводящий электромагнит

Отличие сверхпроводящего электромагнита от обычного в том, что в его обмотке, вместо обычно проводника, используется сверхпроводник. При этом его обмотка охлаждена с помощью жидкого гелия до очень низких температур. Его преимущество в том, что ток в нем достигает очень больших значений, благодаря тому, что у сверхпроводника, практически отсутствует сопротивление. Поэтому магнитное поле приобретает большую силу. Эксплуатация таких электромагнитов обходится дешевле, так как в них отсутствуют тепловые потери в обмотке. Сверхпроводящие магниты используются в аппаратах МРТ, ускорителях частиц и в другом научном оборудовании.

Самый мощный электромагнит

На данный момент известно, что самый мощный электромагнит в мире удалось создать в Лос-Аламосе (США). Только представьте, сила этого магнита 100 Тл! Это больше силы магнитного поля Земли в два миллиона раз! Его масса составляет 8200 кг.

Электромагнит — устройство и принцип работы

Всем привет! Сегодня я собираюсь рассказать вам о очень лёгком, но зрелищном эксперименте, и имя его: «Электромагнит»! Я больше чем уверен что каждый начинающий радиолюбитель знает его, но для начала он как раз подойдёт. Я сделал этот обзор самоделки для тех кому интересно как устроен магнит.

Перед инструкцией давайте посмотрим принцип работы электромагнита. Что говорит нам Википедия:

Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока через него. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока.Вики

Не понятно? Объясню просто:

Когда электричество проходит по проводам и крутится вокруг гвоздя (сердечника), и гвоздь приобретает свойства природного магнита (как на холодильнике (сделанного из магнитной руды)). И без гвоздя магнит может работать только значительно слабее.

Где используются электромагниты:

Сильные электромагниты используются в разных механизмах для разных целей. К примеру, электромагнитный подъемный кран используется на металлургических и металлообрабатывающих заводах для перемещения металлического лома и готовых деталей. На заводах часто работают со станками которые ещё называют «магнитные столы», на которых можно работать с железным или стальным изделиями которые закрепляются магнитами с помощью мощных электромагнитов. Нужно только включить ток, чтобы крепко закрепить деталь в любом нужном положении на столе, выключите ток, чтобы освободить изделие. При расфасовке магнитных руд от немагнитных, к примеру при очистке кусков железной руды от пустой породы , используют магнитные сепараторы, при которых очищаемая руда проезжает через мощное магнитное поле электромагнитов, собирающее из него все магнитные элементы.

Нам потребуется:

Железный гвоздь
Тонкая изолированная проволка (чем больше тем лучше)
Батарейка (любой мощности, не меньше 1.5V)
Обьекты для проверки магнита (скрепки, кнопки, булавки)
Устройство зачистки проводов (Необязательно)
Клейкая лента

Правила безопасности:

Не пытайтесь подключать провода к розетке 220V. Наш электромагнит использует электричество, и когда вы подсоедините его к стандартному высокому напряжению, то тогда вас будет короткое замыкание во всём доме.
У вас должно быть много свободной проволоки до батарейки. Если так будет, у вас не будет сильного электрического сопротивления, и батарейка самоуничтожится!
Нашему электромагниту нужно только низкое напряжение. Если вы будете использовать высокое напряжение
вас ожидает удар током.

А сейчас к инструкции:
1.Обмотайте медную проволоку вокруг гвоздя, но так чтобы с каждого конца осталось где-то 30 см, следите за тем, чтобы проволока была закручена только в одну сторону или у вас будет два маленьких поля которые будут мешать друг-другу. ВАЖНО: Проволока должна быть накручена так, чтобы она лежала не далеко от предыдущего мотка, но и не была на нём.
Подсказка: Чем больше слоев тем сильнее магнит, можно сделать даже многослойную.

2.Сейчас давайте очистим концы медной проволоки (где-то 3 см), желательно делать с устройством очистки проводов. Их надо очистить для лучшего прохождения тока. После очистки, концы будут выглядеть светлее чем неочищенная.

3.Возьмите один конец проволоки и подключите его к плюсу батарейки, а затем склейте их с помощью клейкой ленты, так чтобы они касались друг-друга. И если прижать пальцем то мы запустим магнит.
ВАЖНО: Проволока и плюс батарейки должны соединяться постоянно.

Что мы сделали: Мы соединили контакты в одну цепь (по сути это короткое замыкание) и образуют магнитное поле (об этом я уже написал выше). Чтобы ее выключить надо отпустить проволоку.

ГОТОВО!

Чему мы научились: Мы узнали как устроен простой электромагнит и как его сделать и где он применяется.
Всем спасибо за то что вы прочитали это до конца! С вами был kompik92.
Источник

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Электромагниты переменного электрического тока и другие мощные магниты

Электромагнит – это электротехническое устройство, создающее магнитное поле при прохождении через него электрического тока. Электромагниты (ЭМ) применяются практически во всех сферах деятельности человека.

Электромагнит

История

В 1824 году учёным Стёржденом был создан первый электромагнит. Конструкция представляла собой подковообразный железный стержень с 18 витками медной жилы. При подключении концов проводника к гальванической батарее устройство приобретало свойства магнита. При весе около двухсот граммов опытный образец электромагнита был способен притягивать металлические предметы массой до 4 кг.

Принцип действия

Чтобы понять, как работают электромагниты, надо рассмотреть их конструкцию. Простое устройство объясняет принцип действия электромагнита. При протекании электрического заряда в теле обмотки возникает излучение магнитного поля, пронизывающее магнитопровод.

Внутри металла или ферромагнита, в соответствии с законами физики, формируются микроскопические магнитные поля, именуемые доменами. Их поля под внешним воздействием обмотки выстраиваются в определённом порядке. В результате магнитные силы доменов суммируются, образуя сильное магнитное поле, сообщая магнитопроводу способность притягивать массивные металлические предметы.

Важно! Чтобы остановить электромагнитную индукцию, достаточно отключить ЭМ от источника тока. При этом сохранится частица магнитного поля. Такой эффект называют гистерезисом.
Устройство
Электромагнит представляет собой простую конструкцию, состоящую из электромагнитной катушки с металлическим или ферромагнитным сердечником. Добавочной деталью является якорь. Этот элемент используется в реле. Притягиваясь к магниту, он замыкает собой клеммы электроустройства.

Дверной звонок с ЭМ
Классификация
ЭМ различают по способам создания магнитных полей. Существуют электромагниты трёх разновидностей:
электромагнит переменного тока;
нейтральный прибор постоянного тока;
поляризованный ЭМ постоянного тока.
Магниты, работающие на переменном токе, меняют направление магнитного потока вместе с удвоенной частотой электротока.
Нейтральные ЭМ, подключённые к источнику постоянного тока, создают магнитные потоки, не зависящие от направления электротока.
В поляризованных устройствах ориентировка магнитного потока привязана к направлению электрического тока. Поляризованные ЭМ состоят из двух магнитов. Один из них направляет поляризующий поток магнитного поля на второй электромагнит для его отключения.
Преимущества использования электромагнитов
Главным преимуществом электрического магнита перед постоянным источником магнитного поля заключается в том, что он приводится в рабочее состояние под воздействием электрического тока. То есть, когда нужно оказать магнитное влияние на определённую часть пространства, ток включают. Это позволяет обеспечивать ритмичную работу ЭМ, что с успехом применяется в разных видах электро оборудования, приборов и устройств.
Электромагнит можно обнаружить в электрических счётчиках, сепараторных установках, трансформаторах, теле,- и аудиотехнике и других устройствах.
Мощные магниты установлены на мостовых кранах в цехах металлургических заводов и лебёдках предприятий по сбору металлолома.

Грузоподъёмные электромагниты
Одно из первых применений ЭМ – это динамики. Звуковое устройство в своей основе имеет электромагнит, который заставляет колебаться мембрану в звуковом диапазоне.
ЭМ используются в металлоискателях для обнаружения металлосодержащих предметов под землёй, в воде и различных массивах.
Сверхпроводящий электромагнит
Сверхпроводимостью считают свойство материалов с сопротивлением, близким к нулю. Электромагниты с практически нулевым показателем сопротивления обладают сверхмощным магнитным полем. Сила магнитного воздействия может заставить парить в пространстве такие диамагнетики, как кусочки свинца и органические объекты.
Как было замечено физиками, металлы приобретают свойство сверхпроводимости при сверхнизкой температуре. Чтобы получить эффект сверхпроводимости, обмотки ЭМ помещают в сосуд Дьюара с жидким гелием, который снабжён клапаном для сброса паров вещества. Сверхпроводящие магниты применяют в медицинском оборудовании – аппаратах МРТ (магнитный резонансный томограф). В экспериментальных поездах на воздушной подушке применяются сверхпроводящие магниты.

Сверхпроводящий магнит
Самый мощный электромагнит
Самые мощные магниты встроены в Большой Адронный Коллайдер. Это ускоритель заряженных частиц, предназначенный для разгона встречных потоков тяжёлых ионов свинца и протонов. Коллайдер находится на территории Европейского центра ядерных исследований недалеко от Женевы (Швейцария). В его строительстве принимали участие и проводят исследования около 10 тысяч учёных и инженеров из более, чем 100 стран мира.
Как сделать электромагнит 12в
Самый просто способ, как сделать электромагнит, – это взять обычный гвоздь, провод и батарейку. По всей длине стержня наматывают изолированный провод. Концы проводника прижимают к полюсам батарейки. Для того чтобы заряд не расходовался зря, один конец провода припаивают к положительному контакту. Другое окончание нужно делать в виде подпружиненной дуги, которую прижимают к клемме батарейки со знаком минус. На нижнем фото видно, как можно сделать электромагнит в домашних условиях.

Электромагнит своими руками
Обратите внимание! При изготовлении электромагнита с батарейкой можно использовать контактную колодку со старого устройства. Для отключения магнита будет достаточно вынуть батарейку из контактной коробки.
Расчёты
Перед тем, как начать собирать электромагнит своими руками, делают предварительный расчёт его параметров. Элементы конструкции рассчитывают отдельно для ЭМ постоянного и переменного тока.
Для постоянного тока
Перед тем, как производить расчёты, определяются с требуемой величиной магнитодвижущей силы (МДС) катушки. Параметры обмотки должны обеспечивать нужную МДС, в то же время катушка не должна перегреваться, иначе будет потерян изоляционный слой провода намотки. Исходными данными для расчёта являются напряжение в проводе электромагнитной катушки и требуемая величина магнитодвижущей силы.
Методики расчёта электромагнитов постоянного тока постоянно публикуются в сети интернета. Там же можно подобрать формулы для определения МДС, поперечного сечения сердечника и провода обмотки, его длины.
Дополнительная информация. В основном в интернете ищут расчёты электромагнитов на 12 вольт, сделанных своими руками. В зависимости от потребностей, можно пойти разными путями расчётов. В основном выбирают «рецепты» по определению сечения и длины провода обмотки с питанием от стандартной батарейки формата «А» или «АА».
Для переменного тока
Основой для ЭМ переменного тока является расчёт обмотки. Как и в предыдущем случае, руководствуются исходными требованиями величины МДС. Несмотря на большое количество рекомендуемых формул расчёта, чаще всего «способности» устройства определяют опытным подбором параметров деталей его конструкции. Методики расчёта ЭМ переменного тока всегда можно найти во всемирной информационной паутине (интернете).
Примеры использования ЭМ
В качестве примеров применения электромагнитов можно привести следующие приборы:
телевизоры;
трансформаторы;
пусковые устройства автомобилей.
Телевизоры
Современные жилища, как правило, заполнены различными электроприборами. Находясь вблизи телеприёмника, они могут воздействовать магнитной индукцией на экран телевизора (ТВ). В ТВ уже существует встроенная защита от намагничивания экрана. Если на поле дисплея появились разноцветные пятна, то надо выключить прибор на 10-20 минут. Встроенная защита уберёт намагниченность экрана.
В некоторых случаях этот способ не оказывает нужную помощь. Тогда применяют специальный электромагнит, который называют дросселем. Это своеобразная катушка индукции. Прибор подключают к розетке бытовой электросети и проводят им вдоль и поперёк экрана. В результате наведённые магнитные поля поглощаются дросселем.
Трансформаторы
Конструкция трансформаторов очень схожа со строением электромагнитов. И там, и там есть обмотки и сердечники. Отличие трансформатора от ЭМ состоит в том, что у первого магнитопровод имеет замкнутую форму. Поэтому суммированная магнитная сила обнуляется встречными магнитными потоками.
Пусковое устройство автомобиля
Стартер автомобиля работает как пусковое устройство двигателя. Он включается на время заводки мотора. Временная передача стартового усилия на коленвал двигателя обеспечивается втягивающим электромагнитом.
При повороте ключа в замке зажигания ЭМ втягивает шестерню в зубцы коленвала. Во время контакта электродвигатель стартера проворачивает мотор до возникновения цикла сгорания топлива в цилиндрах мотора. Затем тяговое реле отключает электромагнит, и шестерня стартера возвращается в исходное положение. После чего автомобиль может двигаться.

Стартер с тяговым реле
Электромагниты настолько плотно вошли в сферу деятельности человека, что существование без них немыслимо. Нехитрые устройства можно встретить повсеместно. Знание принципа их действия позволит домашнему мастеру справляться с мелким ремонтом бытовых электротехнических устройств.
Видео
1. Принцип действия электромагнита.
2. Каков порядок расчета электромагнита?
3. Как работает электромагнитная муфта?
Раздел IV
МАГНИТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ И
МОДУЛЯТОРЫ
Глава 22
МАГНИТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ БЕЗ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
§ 22.1. Физические основы работы магнитных усилителей
Работа магнитных усилителей основана на использовании свойств ферромагнитных материалов. Эти свойства известны из курса физики. Если по обмотке, расположенной на сердечнике из ферромагнитного материала, проходит электрический ток, то в сердечнике возникает магнитное поле. Это магнитное поле в сердечнике характеризуется напряженностью Н и магнитной индукцией В. Напряженность магнитного поля Я создается током, проходящим по обмотке, и выражается в амперах на метр (А/и). Магнитная индукция В увеличивается при возрастании напряженности Н и выражается в теслах (Тл). Кривая, характеризующая зависимость магнитной индукции В от напряженности магнитного поля Я, называется кривой намагничивания ферромагнитного материала {рис. 22.1).
Начиная с некоторого значения напряженности магнитного поля дальнейшее ее увеличение практически не приводит к изменению магнитной индукции. В этом случае говорят, что магнитный материал достиг состояния насыщения. Максимальная индукция в сердечнике называется индукцией насыщения B_s, напряженность поля при этом равна H_f
Если далее уменьшать напряженность поля, то изменение магнитной индукции происходит по новой кривой (кривая 2). Индукция при этом уменьшается медленнее, чем она возрастала при увеличении Н
от 0 до H_s (кривая /). При уменьшении напряженности магнитного поля до нуля (т. е. при отсутствии тока в обмотке) индукция в сердечнике сохраняет значение Д, называемое остаточной индукцией. При увеличении напряженности магнитного поля в обратном направлении (т. е. при изменении направления тока в обмотке) индукция уменьшается до нуля при напряженности -Н_с, которая носит название коэрцитивной силы. Затем при значении напряженности -H_s сердечник снова насыщается, индукция в нем будет равна -B_s. Теперь при изменении напряженности от -H_s до +H_S изменение индукции происходит по кривой 3. Таким образом, изменение индукции в зависимости от напряженности поля происходит по графику, имеющему вид петли, называемой петлей гистерезиса. Как видим, зависимость В(Н) имеет явно выраженный нелинейный характер.
В зависимости от ширины петли гистерезиса различают магни-томягкие и магнитотвердые материалы. Материалы с широкой петлей гистерезиса называются магнитотвердыми, они используются для постоянных магнитов. Материалы с узкой петлей гистерезиса называются магнитомягкими, они используются для сердечников магнитных усилителей и других электромагнитных устройств: реле, трансформаторов, электрических машин. Для пояснения принципа действия магнитного усилителя можно пренебречь петлей гистерезиса и считать, что изменение магнитной индукции в зависимости от напряженности происходит по средней (основной) кривой намагничивания (кривая / на рис. 22.1).
Рассмотрим процессы, происходящие в сердечнике, если к обмотке (рис. 22.2) приложено синусоидальное напряжение и = U_M sin со/, где и — мгновенное значение напряжения; £/_м — максимальное (амплитудное) значение напряжения; ю — угловая частота; t — текущее значение времени.
Под действием этого напряжения по обмотке пойдет ток /, а в сердечнике происходит изменение магнитной индукции В и напряженности магнитного поля Я.
Связь между электрическими и магнитными величинами определяется на основании закона полного тока и закона электромагнитной индукции. Согласно закону полногс тока, напряженность магнитного поля Я е сердечнике пропорциональна току i в обмотке и обратно пропорциональна средней длине сердечника.

Согласно закону электромагнитной индукции, при изменении магнитной индукции (магнитного потока Ф) в обмотке индуктируется электродвижущая сила (ЭДС) е, которая пропорциональна числу витков обмотки w и скорости изменения магнитного потока Ф.
Так как магнитный поток равен произведению магнитной индукции В на сечение сердечника 5, то

Знак минус означает, что ЭДС е направлена навстречу напряжению и, вызывающему появление магнитного потока, т. е. противодействует причине, вызвавшей ее появление — изменению магнитного потока (правило Ленца).

Приложенное к обмотке переменное напряжение м уравновешивается падением напряжения на активном сопротивлении обмотки г и значением ЭДС е:
где В_й — постоянная интегрирования, представляющая собой постоянную составляющую магнитной индукции. Д, определяется начальным магнитным состоянием сердечника (при отсутствии подмаг-ничивания сердечника постоянным магнитным полем 5₀ = 0).
Амплитудное (максимальное) значение переменной составляющей индукции равно
Анализ уравнения (22.2) позволяет сделать важный вывод: амплитуда магнитной индукции В_н не зависит от магнитных свойств сердечника и постоянной составляющей магнитной индукции и однозначно определяется амплитудой приложенного к обмотке переменного напряжения. В зависимости от магнитных свойств сердечника и первоначального подмагничивания В_й изменяется не амплитуда переменной составляющей индукции, а ток / в обмотке и соответственно напряженность магнитного поля //.
В соответствии с законом полного тока можно записать выражение для среднего значения напряженности поля:

где / — средняя длина сердечника.
Для выяснения зависимости тока /, протекающего по обмотке с числом витков w при синусоидальном напряжении и, от свойств материала сердечника и постоянной составляющей магнитной индукции воспользуемся графическими построениями.
На рис. 22.3 изображена средняя кривая намагничивания сердечника B-f(H), обозначенная MON. На этом же рисунке изображены две кривые изменения во времени магнитной индукции: 1 — при отсутствии постоянной составляющей магнитной индукции; 2 — при наличии постоянной составляющей, равной В₀.
Проецируя значения магнитной индукции, соответствующие кривой 7, на кривую намагничивания, находим кривую изменения напряженности поля Г в зависимости от времени при переменной индукции без постоянной составляющей. Аналогичным построением находим кривую изменения напряженности поля 2′ в зависимости от времени при наличии постоянной составляющей индукции. Так как напряженность поля может быть создана только током /, протекающим в обмотке сердечника, то кривые /’ и 2′ на рис. 22.3 в другом масштабе представляют собой зависимости этого тока / от времени. Из сравнения кривых Г и 2′ видно, что при подмагничива-нии сердечника постоянным током, т. е. при наличии постоянной составляющей магнитной индукции В₀, растет переменная составляющая напряженности поля и, следовательно, переменный ток в обмотке. На этом явлении и основано действие магнитных усилителей.

Важной характеристикой материала сердечника является относительная магнитная проницаемость ц = B/(\j^H), где |д.₀ — магнитная постоянная Cm, = 4п • 10~⁷ Гн/м). Относительная проницаемость является безразмерной величиной, показывающей, во сколько раз проницаемость данного материала сердечника превышает проницаемость вакуума (или воздуха). Из анализа кривой намагничивания В(Н) видно, что магнитная проницаемость ферромагнитного материала, из которого изготовлен сердечник, непостоянна. Сначала кривая идет круто вверх, малым изменениям Н соответствуют большие изменения В, т. е. магнитная проницаемость велика. Затем кривая изгибается и идет полого, индукция В мало увеличивается при возрастании Н, т. е. магнитная проницаемость уменьшается. Именно из-за нелинейного характера изменения индукции от напряженности, т. е. из-за непостоянства магнитной проницаемости, и достигается эффект усиления в магнитном усилителе. Подмагни-чивание постоянным током приводит к уменьшению магнитной проницаемости и, как следствие, к увеличению (усилению) переменного тока.
это что такое? Сила электромагнита :: SYL.ru
В данной статье мы рассмотрим понятие «электромагнит». Это устройство мы опишем в общем виде. Также мы узнаем причину возникновения магнитного поля, ознакомимся с историческими данными и определим классификацию главного объекта, рассматриваемого здесь.
Введение
Электромагнит – это прибор/устройство, способный создавать магнитное поле вследствие прохода электрического тока сквозь него. Чаще всего электромагниты состоят из ферромагнитного сердечника и нескольких слоев обмотки. Они предназначаются, в первую очередь, для образования механических усилий; к ним приставляют якорь – подвижный элемент магнитопровода, который передает это усилие.

Магнитные поля возникают в случае, когда весь набор электронов металлического объекта начинает вращаться в одинаковом направлении. В искусственных магнитах это движение обуславливается при помощи электромагнитного поля. Для постоянных электромагнитов данное явление считается натуральным.
Снижение потери ВхТ
Обмотку для электромагнита выполняют из медных или алюминиевых изолированных проводов. Существуют и сверхпроводящие электромагниты. Магнитный провод делают из магнитно-мягкого материла, чаще всего стали (конструкционной, литой и электротехнической), чугуна и сплавов железа с кобальтом или никелем. Снижение потери на вихревой ток (ВхТ) осуществляется при помощи создания магнитопровода из множества листов.

Общая характеристика
Электромагнит – это простая катушка провода, которая подключена к источнику, передающему постоянный ток.
Подключившись к источнику постоянного тока (а также напряжения), катушка и провод начинают получать энергетические ресурсы и создают магнитное поле, которое является подобным полю, что образуется в постоянных полосовых магнитах. Плотность, которой обладает магнитный поток, всегда является пропорциональной величине электрического тока, протекающего сквозь толщу катушки. Полярность электромагнита определяют по направлению тока. Механизм образования включает в себя (самый простой вариант) наматывание провода вокруг сердечника, выполненного из металла, через который потом пропускают электричество из определенного источника. Если внутренняя полость катушка заполнена воздухом, то ее называют соленоидом.

Электромагнит – это устройств, посредством которого можно создавать электромагнитное поле. Главной характеристикой является его способность контролировать силу данного поля, полярность и ее форму. При этом силу магнитного поля контролируют посредством величины использованного электрического тока, который протекает сквозь катушку. Полярность можно задавать, определив в каком направлении нужно двигать протекающий ток. Форма магнитного поля зависит от формы металлической сердцевины, служащей «стержнем» для обмотки проводом. Не забывайте, что полюса электромагнита определяются аналогично тому, как это делают в соленоидах, по физическому правилу правой руки. П.П.Р. также называют правилом буравчика, являющегося мнемоническим средством, посредством которого определяют направление векторных произведений и правого базиса.
Увеличивать силу электромагнита, а точнее его поля, можно при помощи:
применения сердечников из «мягкого» железа;
применения больших чисел витков;
применения электрического тока в больших размерах.
Исторические данные
Первым, кто создал электромагнит, был У. Стерджен. Его устройство представляло собой изогнутый стержень, выполненный из железа мягкого типа, вокруг которого была намотана медная толстая проволока. Для изоляции стержня от обмотки совершили его покрытие лаком. Вследствие подачи тока стержень наделялся свойствами, характерными для сильных магнитов; прерывание подпитки приводило к утрате всех свойств. Именно данная характеристика обусловила их широкое применение в технике. На страницах «Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона» находится упоминание о том, что электромагниты использовали еще в XIX-XX веке; М.Э. Мендельсон заметил, что электромагниты являются хорошим средством для устранения инородных объектов из полости глаза.

Основная классификация
Существует три основных способа классификации электромагнитов. Они обусловлены током в электромагнитах и способом его создания:
Нейтральный э/м постоянного тока – устройство, в котором магнитный поток создают так, что сила притяжения становится зависимой только от размерности и скорости подачи постоянного тока, а его направление в обмотке ни на что не влияет.
Поляризованный э/м постоянного тока – устройство, внутрь которого помещают 2 независимых магнитных потока: поляризующий и рабочий. Второй создают при помощи рабочей обмотки. Поляризующиеся потоки своим образованием обязаны постоянными магнитными полями, реже дополнительным электромагнитам. Данные потоки необходимы для создания притягивающих сил в магните. Деятельность такого устройства обуславливается направлением и/или величиной электрического тока в обмотке, выполняющего работу.
Э/м переменного тока – устройств, обмотку которого питает источник переменного тока. Течение потока магнитной природы может периодически изменяться по своему направлению и размерности (величине). Потенциал однонаправленной силы, отвечающей за притяжение, меняться может только по своей величине, что приводит к пульсации этой силы в размере от нуля до максимально предельных значений с частотой вдвое большей, чем частота подпитывающего тока. Чаще всего используются в бытовой технике.
Другие виды классификации
Существуют и другие способы классификации электромагнитов. Например, их могут различать по полю электромагнита и его статуса: переменное и/или постоянное. Также бывают классификации, основанные на методах, по которым происходит включение обмотки (последовательное и параллельное включение), на работоспособности и ее характеристике (способные работать в течение длительного времени, прерывистые и кратковременные) и отличные по скорости выполнения задачи (замедленные и быстродействующие).
Способы эксплуатации
Наиболее широкой и важной областью применения электромагнитов является сфера конструирования и эксплуатации электрических машин и аппаратов, входящих в систему автоматики в промышленности. Другой важной областью является аппаратура регулировки и защиты электротехнических объектов/установок. Также электромагниты применяются при изготовлении разнообразных механизмов, в роли привода по которому осуществляется необходимое поступательное перемещение (поворот) рабочего органа определенной машины или для создания удерживающих сил. Примером последних функций может служить электромагнит в составе грузоподъемного механизма/машины. Существуют электромагниты муфт, необходимых для начала действия торможения или установления сцепления (в машинах), электромагниты, применяемых в пускателях, устройствах контактора и выключателя, а также их используют при создании электроизмерительных приборов и т. д.

Электромагниты – это устройства, которые являются перспективными при конструировании тяговых приводов в скоростных транспортных средствах, где с их помощью создают магнитную подушку. В настоящее время и медицина не обходится без использования электромагнитов. При проведении химических, биологических и физических экспериментов их нередко применяют. Благодаря широте эксплуатации и конструктивном исполнении, а также масштабе и затратам энергии, электромагниты являются доступными как в быту, так и в любых других сферах деятельности человека. Вес электромагнитов может варьироваться от нескольких грамм до сотни тон, а потребляемое электричество расходуется – от доли Вт до многих десятков МВт.
Постоянные и переменные 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
Последние статьи
Самое популярное

Электромагнит

Описание:
Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока.

Для опыта нам понадобились: медный провод, покрытый изолирующим лаком, батарейка, стальной гвоздь, скрепки, нож канцелярский.

Обматываем гвоздь проволокой (нам проволоки хватило на 55 витков). Зачищаем концы проволоки от изоляции ножом. Подсоединяем концы проволоки к разным полюсам батарейки. Гвоздь не является магнитным, но приобретает свойства магнита при прохождении тока по проволочной обмотке.

После отсоединения батарейки свойство намагниченности гвоздя быстро пропадает.

Для усиления электромагнита необходим более мощный источник тока и большее количество витков проволоки. Мы обмотали стальной прут изолированной алюминиевой проволокой в два слоя и подключили наш электромагнит к блоку питания от ПК (напряжение 12 V).

Магнит притягивает гирьку 100 г. и скрепки при подключении к источнику тока (ИТ). После отключения ИТ стержень сохранил магнитные свойства. Для того чтобы его размагнитить достаточно пустить малый ток в обратном направлении. Мы присоединили батарейку к концам проволоки противоположными полюсами и стержень мгновенно размагнитился.

Объяснение:
Ток, протекая через провод, создаёт магнитное поле вокруг провода. Сворачивание провода в форме катушки и размещение ферромагнетика внутри катушки позволяет сосредоточить и усилить магнитное поле во много раз.

История открытия:
После открытия Эрстредом в 1820 г. связи между электричеством и магнетизмом началась новая эпоха в понимании многих физических явлений и процессов, где главные роли играли ток и магнит.

Многие заинтересовались проблемами электромагнетизма: в том же 1820 г. Араго продемонстрировал проволоку с током, облепленную железными опилками, а Ампер доказал, что спираль с током – соленоид – обладает всеми свойствами природного магнита, притягивая мелкие железные предметы.

Что касается первого электромагнита, т.е. катушки, обтекаемой током и содержащей внутри железный сердечник, то его изобретения пришлось ждать еще пять лет. Это устройство создал Вильям Стерджен.

23 мая 1825 г. английский механик Вильям Стерджен представил построенный им первый электромагнит.

Это был подковообразный стержень, покрытый для электроизоляции лаком, длиной 30 и диаметром 1,3 см. На этот стержень был намотан всего один слой голой медной проволоки, которая замыкалась на электрическую батарею (вольтов столб).

При пропускании тока железный стержень приобретал свойства сильного магнита, но при прерывании тока он мгновенно их терял. Именно эта особенность электромагнитов и позволила широко применять их в технике.

При массе 0,2 кг электромагнит Стерджена поднимал железный груз, почти в 20 раз тяжелее. Первый же электромагнит сразу оказался сильнее природных магнитов той же массы.
Рисунок 1. Первый электромагнит Стерджена

Долгое время, вплоть до 1840 г., электромагниты Стерджена были самыми сильными в мире. А потом вперед вышел ученик Стерджена, будущий великий физик Д. Джоуль. Повысив число полюсов электромагнита и рационально расположив их на грузе, он создает конструкцию, способную при собственной массе 5,5 кг поднимать 1,2 т!