Принцип действия электромагнита — Статьи
При пропускании электрического тока через катушку помещенный внутри ее стальной сердечник приобретает свойства естественного магнита
Степень намагничивания стального сердечника, определяемая величиной проходящего через него магнитного потока, о которой судят по максимальной массе притя-гиваемого груза (грузоподъемная сила электромагнита), зависит от величины тока, пропускаемого через катушку, числа витков и температуры катушки, химического состава, формы, размеров и температуры поднимаемого груза.
Катушка без стального сердечника также будет обладать магнитными свойствами — притягивать к себе ферромагнитные тела, но сила притяжения при одном и том же токе, проходящем через нее, значительно меньше, чем у катушки со стальным сердечником. Это объясняется тем, что магнитная проницаемость воздуха намного меньше, чем стального (ферромагнитного) сердечника.
Магнитный поток электромагнита определяется намагничивающей силой F, ампервитки:
где I — ток, проходящий через его катушку, A; w — число витков катушки, а также магнитной проницаемости цепи, состоящей из сердечника электромагнита и поднимаемого груза.
Магнитная проницаемость не является постоянной величиной и зависит от величины намагничивающей силы. С ростом намагничивающей силы магнитная проницаемость сначала резко возрастает, достигает своей максимальной величины, после чего наступает насыщение; увеличение дает незначительное увеличение магнитного потока до того момента, когда увеличение намагничивающей силы практически не сопровождаетсядальнейшимувеличениеммагнитного потока.
Примерный расчет грузоподъемной силы электромагнита можно провести по следующей формуле:
где S — площадь соприкосновения между полюсами магнита и поднимаемой плитой, см²; Ф — магнитный поток, Вб, равный
Rm — магнитное сопротивление цепи электромагнита.
Магнитное сопротивление возрастает с увеличением длины силовых линий магнитного потока и числа воздушных промежутков, находящихся на пути магнитного потока, и уменьшается с увеличением сечения и повышения магнитной проницаемости материала, по которому проходит магнитный лоток.
Длина силовых линий магнитного потока и сечение, по которому проходит этот поток, определяются конструкцией и размерами электромагнита, а число и размеры воздушных промежутков зависят от формы поднимаемого груза. На рис. 1,а показано расположение магнитных силовых линий при поднимании плиты (слитка), а на рис. 1,б — при поднимании скрапа. В последнем случае магнитное сопротивление настолько возрастает, что электромагнит поднимает груз в несколько раз меньше массы плиты или слитка.
Ниже приведены данные грузоподъемности электромагнита в зависимости от характера поднимаемого груза, %:
| Стальные плиты и болванки | 100 |
| Рельсы и бруски | 50 |
| Копровый шар | 40-60 |
| Чугунные чушки | 4-6 |
| Скрап стальной | 2-7 |
| Скрап чугунный | 3 |
| Стружка | 1,5-2,5 |
Грузоподъемная сила электромагнита при прочих равных условиях пропор-циональна величине тока, проходящего через его катушку.
При заданном напря-жении эта величина зависит от электрического сопротивления катушки, кото-рое возрастает с повышением температуры. Сопротивление катушки при мак-симально допустимой температуре для грузовых электромагнитов может воз-расти в 1,4 – 1,6 раз по сравнению с холодной катушкой. В таком же соотно-шении снизится ток, намагничивающая сила и грузоподъемная сила электромаг-нита. Так как с повышением температуры поднимаемого груза снижается его магнитная проницаемость (достигая нуля при температуре, близкой к 750 °С), то соответственно этому снижается грузоподъемная сила электромагнита.
Питание электромагнита производится постоянным током. Питание может производиться также переменным током, но в этом случае предусматривается соответствующая выпрямительная установка. В качестве последних применяют полупроводниковые установки, выполненные по схеме трехфазного двухполупериодного выпрямления.
Для освобождения от груза иногда оказывается недостаточным отключить пита-ние электромагнита.
При отключении электромагнита происходит быстрое снижение магнитного потока, наводящее в катушке электромагнита электромагнитную силу самоиндук-ции. Величина индуктированного напряжения возрастает при быстром отключении тока и в некоторых случаях может достигнуть 3000 – 4000 В, т.е. в 15—18 раз превысит номинальное напряжение, что не исключает возможности пробоя изоляции катушки электромагнита.
В блоках управления электромагнитом, разработанных в советские времена, для ограничения величины перенапряжения параллельно катушке электромагнита подключалось так называемое разрядное сопротивление. При величине разрядного сопротивления, в 5—6 раз превышающей сопротивление катушки электромагнита, перенапряжение практически снижалось до 700 – 800 В. Так как разрядное сопро¬тивление постоянно подключено к электромагниту, то при его работе оно потребляет дополнительный ток.
В начале 90-х годов Трегубовым Дмитрием Анатольевичем, в настоящий момент генеральный директор ООО “Кировский завод электромагнитов “ДимАл”, был разработан и запатентован первый тиристорный блок управления электромагнитом, нашедший широкое практическое применение.
Благодаря применению тиристоров, энергия, возникающая в катушке электромагнита при его отключении, через шунтирующий тиристор возвращает в сеть. Подобное схемное решение позволило увеличить срок эксплуатации электромагнита.
Повреждения электромагнитов в большинстве случаев заключаются в нарушении изоляции между витками и секциями катушки, а также между катуш-кой и корпусом или токоподводом и корпусом электромагнита.
Как указывалось, при отключении магнита возникает повышенное разрядное напряжение. Для его снижения к катушке подсоединяется разрядное сопро-тивление. Однако изоляция катушки и токоподводов должна противостоять (соот-ветственно толщинам устанавливаемой изоляции и изоляционным расстояниям) не сниженному разрядному напряжению, а полному, если по каким-либо причинам разрядное сопротивление может оказаться отключенным или поврежденным.
Одной из причин нарушения изоляции может быть плохая герметизация объема, занятого катушкой, что приводит к вытеканию электроизоляционной массы или ухудшению ее электроизоляционных и механических свойств вследствие попадания влаги через неплотности. Влага снижает электрическую надежность витковой, межсекционной и корпусной изоляции.
Кроме того, при недостаточном закреплении катушки нарушению изоляции в немалой степени способствуют перемещение и деформация секций, происходящие из-за тепловых расширений катушки и от неизбежных сотрясений и ударов электромагнита о груз.
Основное назначение электроизоляционной заливочной массы препятствовать увлажнению изоляции, что способствует сохранению её высоких электрических и механических качеств. Помимо этого улучшается теплоотвод от катушки, а при достаточной твердости массы при рабочих температурах ограничиваются возможности деформации катушки, что ведет к сохранению изоляции.
Применяемая на предприятии ООО “Кировский завод электромагнитов “ДимАл” технология заливки катушки значительно уменьшила количество межвитковых коротких замыканий, пробоев на корпус воздушных включений (в следствии чего уменьшилось количество попадаемой в электроизоляционную массу влаги), улучшила механическую прочность катушки к ударам, что в свою очередь увеличило срок службы электромагнита и уменьшило количество ремонтов.
Электромагнит
магнит
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.
Содержание
- История
- Принцип действия
- Устройство
- Классификация
- Сверхпроводящий электромагнит
- Самый мощный электромагнит
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.
Что такое электромагнит? — Определение, использование и принцип работы
Введение в электромагниты
Дата последнего обновления: 17 апреля 2023 г. 16 Электромагниты – это магниты, магнитное поле которых поле создается электричеством. Магниты, используемые для украшения вашего холодильника, отличаются от этого типа. Он изготовлен из металлических материалов, которые постоянно намагничиваются. Эти магниты используются в холодильниках, потому что они постоянно генерируют магнитные поля.
Постоянный магнит не создает магнитного поля, когда это необходимо, как электромагниты.
Железный и стальной лом также перемещают и собирают с помощью электромагнитов в промышленности.
Электрические токи производят электромагнетизм. Электрический провод двигался рядом с металлической стрелкой компаса в 1819 году, это открытие сделал датский ученый Ганс Эрстед.
До его открытия наука считала электричество и магнетизм отдельными явлениями. Первый полезный электромагнит был разработан физиком Уильямом Стердженом в 1825 году и мог поднять 9фунтов железа.
Электричество и магнетизм
Работа электромагнитов
Постоянные магниты отличаются от электромагнитов. Электричество проходит через витки проволоки в электромагнитах. Электромагнит ведет себя как магнит, когда через его катушки протекает электрический ток, который создает магнитные поля. Электронные устройства часто используют электромагниты, когда магнитные силы действуют только на короткое время.
Электромагниты работают, создавая магнитное поле вокруг провода, когда по нему течет электричество.
Согласно правилу правой руки Флеминга, если большой, указательный и указательный пальцы перпендикулярны друг другу (прямой угол), большой палец представляет собой магнитную тягу, указательный палец представляет собой движущуюся частицу, а безымянный палец представляет собой индуцированное магнитное поле. .
У этого правила есть два названия: правило динамо или правило генератора. Правило правой руки можно использовать для определения направления магнитного поля. Один провод создает слабое магнитное поле. Провода завернуты в петли, чтобы объединить магнитные поля каждого из них для создания электромагнита с более сильным магнитом.
Преимущества и недостатки электромагнитов
Преимущества:
Магнит очень полезен при смене полюсов и прерывании магнитных полей. Электромагниты эффективно используются в магнитных сепараторах. Намагничивая металлолом, он притягивает железный лом из кучи и, когда ток прекращается, сбрасывает лом в другом месте.
Для получения железного лома мы используем магнитный сепаратор. Еще одним преимуществом электромагнитов является их доступность и простота конструкции. Их легкая конструкция позволяет избежать повреждения испытательного образца электромагнита. Применение электромагнитов ежедневно разнообразно.
Большие краны, используемые, например, на свалках, используют электромагниты. В электронных и электромеханических устройствах также используются электромагниты.
Недостатки:
Недостатком электромагнитов является то, что они очень быстро нагреваются, что приводит к очень большим потерям энергии. Поддержание постоянного магнитного поля необходимо для непрерывного энергоснабжения.
Поддержание постоянного магнитного поля необходимо для непрерывного энергоснабжения.
Катушки из медной проволоки необходимы для создания сильного магнитного поля, что требует большого пространства. Небольшие помещения не подходят для электромагнитов. Поскольку электромагниты генерируют магнитные поля, короткое замыкание может повредить их и причинить серьезный вред операторам.
Катушки из медной проволоки необходимы для создания сильного магнитного поля, что требует большого пространства. Небольшие помещения не подходят для электромагнитов. Поскольку электромагниты генерируют магнитные поля, короткое замыкание может повредить их и причинить серьезный вред операторам.Можно ли достичь совершенства между вечным притяжением и электромагнитом?
Электромагнит и постоянный магнит
Постоянное притяжение:
Вокруг постоянного магнита всегда присутствует магнитное поле. Магнитные материалы сохраняют свои магнитные свойства в течение длительного времени. Некоторые редкоземельные сплавы, например, содержат железо, никель, кобальт и т. д.
Электромагнит:
Противопоставление юг-север электромагнита можно изменить, изменив направление тока в катушке.
Его силу можно переделать, изменив обычное прохождение через него или изменив количество диапазонов в нем.
Электромагнитное поле и правило правой руки
Когда электричество течет по длинной прямой линии, оно создает непрямое или сферическое поле гламура вокруг линии в соответствии с правилом правой грани, что означает, что галеты показывают направление генерируемого электромагнитного поля, а большой палец указывает направление протекания электронов или тока.
Использование электромагнетизма
Постоянные притяжения создают гораздо более привлекательные поля, чем электромагниты.
Мощность электромагнитов можно акклиматизировать путем изменения кванта тока, протекающего через них.
Электромагниты находят свое применение в многочисленных эффектах, которые мы используем в нашей повседневной жизни.
Они используются в сотовых телефонах, которые работают на обмене телефонными сигналами и поднятии тяжелых грузов.
Резюме
Электромагниты действительно просты в изготовлении, и их можно сдерживать. Они не опасны. Они полезнее обычных аттракционов и работают от электричества. Гламурный материал сделан из мягкого железа, и мы хотим их все время. Проведя все испытания, Фарадей в конце концов пришел к выводу, что если относительное движение имело место между капитаном и чарующим полем, то связь потока с катушкой была изменена, и это изменение флуктуации создавало напряжение на катушке.
Каков принцип работы электромагнита?
Дата последнего обновления: 17 апреля 2023 г.
Подсказка: Мы знаем, что тип магнита, в котором магнитное поле создается электрическим током, является электромагнитом. Здесь мы более подробно обсудим определение электромагнита, принцип его работы.
Полный ответ:
Мы уже знаем, что электрический ток создает магнитное поле в плоскости, перпендикулярной направлению тока.
Так работает электромагнит. Магнит, который приводится в действие электричеством, известен как электромагнит. В отличие от постоянного магнита, мощность электромагнита можно регулировать, изменяя величину протекающего через него электрического тока. Свойство магнетизма теряется, когда ток прерывается.
Однако электромагнит имеет преимущество перед постоянным магнитом в том, что регулирование электрического тока часто влияет на магнитное поле, т. е. сила электрического поля управляет силой магнитного поля. На самом деле, изменив направление потока электричества, можно поменять местами полюса электромагнита.
Свойства магнита: Вот некоторые из свойств магнита:
-Привлекательное свойство- Магниты притягивают ферромагнитные материалы, такие как железо, никель и кобальт, благодаря своим привлекательным свойствам.
-Свойство отталкивания- Одинаковые полюса отталкивают друг друга, тогда как разные полюса притягиваются.
-Свойство отталкивания- Одинаковые полюса отталкивают друг друга, тогда как разные полюса притягиваются.
Итак, что такое электромагниты и как они работают? Давайте посмотрим на сам железный гвоздь. Когда на него не действует электрическое поле, почему он не создает магнитное поле?
Отдельные магнитные поля компенсируют друг друга, когда атомы в гвозде ориентированы в случайных направлениях. Эти атомы переориентируются в одном и том же направлении под действием электрического тока. Эти отдельные магнитные поля объединяются, образуя мощное магнитное поле. Степень переориентации увеличивается по мере увеличения протекающего тока, что приводит к более сильному магнитному полю. Увеличенный ток не влияет на создаваемое магнитное поле, когда все частицы полностью переориентированы в одном направлении. На этом этапе говорят, что магнит насыщен.
Примечание: Ниже перечислены некоторые недостатки электромагнетизма: они быстро нагреваются и потребляют много энергии, но их магнитное поле может накапливать много энергии. Энергия разрядится, если электрический ток прервется.
