Все об электромагнитных реле

Электромагнитное реле — реле, которое реагирует на величину электрического тока посредством притяжения ферромагнитного якоря или сердечника при прохождении тока через его обмотку.

Реле имеет ограниченный ресурс это связано в первую очередь из-за принципа его работы: электромеханическое реле функционирует за счет работы магнитного поля и замыкания механических контактов. Механические контакты изнашиваются, катушка сгорает, отсюда и возникает необходимость его ремонта. Чаще всего ремонт заключается в чистке контактов или решении проблем с катушкой.

Конструкция и типовые проблемы

Прежде чем перейти к вопросам ремонта, давайте пройдемся по составным частям электромагнитного реле. Реле само по себе сравнивает величины управляющего воздействия, после чего происходит передача сигнала в управляемые цепи.

В нашем случае на катушку подаётся электрический ток. Якорь притягивается к сердечнику катушки за счет магнитного усилия созданного магнитным потоком.

Реле срабатывает в том случае если подано достаточное напряжение и ток. При срабатывании электромагнита замыкаются контакты. Контактов может быть несколько групп, а также пары нормально-замкнутых и нормально-разомкнутых контактов.

На фото изображено реле МКУ-48, в нижней части которого расположена катушка, подсоединенная проводами к клеммам. В верхней части вы видите набор токопроводящих пластин в составе контактной группы.

Катушка наматывается на каркасе, в ней располагают магнитопровод. Крепится катушка на нем разными методами, например за счет медной пластины, фасонной пластинки, шайб медных и изоляционных.

Конструкций реле может быть великое множество, но основные ответственные узлы одни и те же:

1. Катушка.

2. Контактные группы.

Их взаимное расположение, траектория движения, их количество может существенно отличаться.

Проблема 1 — контакты

Пожалуй, на первом месте в проблеме функционирования всех коммутационных аппаратов является нагар или износ контактов. Для повышения долговечности и снижения контактного сопротивление они могут быть покрыты дорогими металлами, типа серебра, золото или платины.

Но ресурсы всех механических частей ограничены числом срабатываний. Кроме ударной нагрузки, которая возникает при их замыкании, контакты разрушаются от искр и дуг, которые непременно образуются при включении хоть сколько-нибудь мощных электроцепей, особенно если в их составе есть индуктивность или емкость.

Наверняка вы замечали, что когда вы включаете зарядное от смартфона или ноутбука в розетку проскакивает сноп искр, так вот это и есть процесс заряда входной ёмкости. От таких вспышек на контактах образуется нагар.

Если в розетке, благодаря её конструкции он не так страшен – ведь вы, вставляя и вынимая вилку, счищаете малую часть сажи, то в реле нагар накапливается, рано или поздно сопротивление контактов возрастает, они начинают сильнее греться, отсюда получается еще больше нагара.

Следующий этап, это либо выгорание контактных пластин или деталей корпуса реле (автомата, пускателя…), либо, в лучшем случае, ток просто перестанет протекать через реле.

В таком случае нужно восстановить контакты. В простейших случаях нужно почистить их ластиком. Вообще контакты чистят спиртом зубной щеткой, или ватной палочкой, или бумажкой смоченной в спирте, если расстояние между контактами маленькое, а после высыхания шлифуют замшей. После этого стоит усилить прижим контактов, если он ослабился и если есть возможность регулировки.

Но, если они обгорели достаточно сильно, а на замену поставить нечего, можно чистить их стеклянной бумагой или мелкой наждачкой. Только долговечность такого ремонта зависит от остаточного состояния контактов.

Здесь нужно счистить нагар и выровнять контактную площадку, при этом не оставить царапин и не снять слой металла. При этом плоскости контактов должны при их замыкании максимально друг к другу прилегать. От площади соприкосновения зависит переходное сопротивление и нагрев контактов при прохождении тока. 

Проблема 2 – катушка

Магнитный поток, который возникает вокруг катушки, захватывает окружающие пространство и механизмы реле, происходит движение якоря и срабатывание контактов.

Этого не произойдет, если катушка сгорела. Давайте рассмотрим частые проблемы с электромагнитной системой реле.

1. Обрыв провода обмотки в месте соединения (пайки) с клеммой. Возникает из-за вибраций, повышенном значении тока в катушке, коррозии и окисления.

2. Межвитковое замыкание. При такой неисправности характерен повышенный нагрев катушки, плохая подтяжка якоря и прижим контактов, повышенный гул (следствие возросшего тока), вибрации корпуса.

3. Обрыв провода в самой катушке.

Симптомы

Мы рассмотрели основные причины поломки реле. Их не так уж и много. Однако симптомов этих неисправностей больше. Чтобы правильно поставить диагноз и решить проблему нужно понять их причину. Давайте теперь поговорим о том, как они проявляются на практике.

Почему реле громко гудит

Межвитковое замыкание это локальное повреждение изоляции обмоточного провода катушки и прохождение тока напрямую через какую-то часть витков. Т.е. ток течет не по длине витка, а в точке, от одной массы проводника, к другой. Ток в таком случае может возрастать.

Тогда реле работает не в номинальном режиме, магнитный поток может отклоняться от необходимой величины в большую и меньшую сторону, это вызывает нестабильность положения якоря, вибрации в магнитопроводе, шихтованном железе. Особо заметен этот дефект на реле переменного тока, которые всегда слегка гудят, то при подобной проблеме они начинают сильно вибрировать, а их гул усиливается в разы.

Внешне проявляться это может как потемнения на отдельных участках катушки. Дальнейшая работа реле с таким дефектом приведет к тому, что в месте межвиткового замыкания будет происходить усиленный нагрев, со временем катушка перестанет функционировать, вариантов развития ситуации два:

1. Хороший – в катушке перегорит часть витков, и цепь будет разорвана, от образовавшейся гари ток перестанет протекать. Тогда магнитопровод и шасси катушки останутся целыми. В таком случае достаточно найти такую же катушку и произвести её замену. Для этого реле разбирается не полностью, а только в тех местах, где это необходимо, например в РВП катушка снимается с шасси и заменяется без каких – либо проблем.

2. Плохой вариант – реле нагревается и от высокой температуры происходит возгорание обмоток и изоляторов, в результате чего повреждается магнитопровод. Если он подвижный, как на фото выше, то дальнейшая его работа может быть нарушена или невозможна вообще, тогда кроме катушки нужно найти и магнитопровод, в таком случае проще поменять реле полностью, а сгоревшее оставить на запчасти, если контактные группы в нем уцелели.

Кроме самого реле это может повлечь за собой и дальнейшие проблемы в виде пожара. Поэтому если реле начало сильно гудеть – не откладывайте его осмотр на потом.

Катушку можно перемотать, обмоточные данные могут быть указаны на этикетке, которая опоясывает катушку. На фото ниже вы видите, какая может быть указана информация:

• Марка провода;
• Диаметр провода;
• Число витков;
• Рабочее напряжение;
• Частота.

Теперь нужно удалить этикетку и посмотреть: может повреждение таится на поверхности? Тогда вы можете смотать немного провода, устранить проблему (заизолировать и спаять) и домотать обратно.

Если на поверхности не видно дефектов, тогда нужно срезать или сматывать всю обмотку искать неисправность. Если она существенная – перематывать новым проводом.

Если такая этикетка сгорела, или повреждена нужно попробовать установить реле на обмоточный станок и размотать его вручную сосчитав число витков.

Трещит реле

Реле может трещать при плохом прижиме контактов, у такой проблемы есть три причины:

1. Износ контактов.

2. Разрегулировка прижимной пластины.

3. Недостаточный ток катушки.

У первых двух проблем больше механическое происхождение. Если контакты износились, они могут искрить и трещать. Тогда их нужно заменить. Если заменить нечем, можно попробовать их отшлифовать и выровнять.

Нужно добиться чтобы площадь соприкосновения была не меньше чем 2/3 от общей площади, чтобы это проверить, берут копировальную бумагу и прикладывают к обычной бумаге, после чего делают отпечаток контакта.

Натяжение (упругость пластин на которых расположены контакты) проверяют динамометром (в теории), на практике же, просто отгибают контакт и смотрят как он вернулся назад, если отгибался он слабо, и возвращался вяло – значит нужна регулировка.

Если отгибался туго, а возвращался со щелчком – значит всё хорошо.

Если ток катушки малый реле тоже будет трещать. Дело в том, что тогда магнитное поле получается слабым и прижимная сила на контактах тоже. Ток катушки может быть малым из-за просадок напряжения, а также из-за проблем с проводкой. Возможно, где-то есть потери на соединениях, осмотрите все соединения и клеммы.

Реле залипает

Вы отключили цепь, а реле осталось в активном положении, при этом так происходит через раз, т.е. проблема не имеет устойчивого характера:

Причин может быть три:

1. Плохой контакт.

2. Влияние окружающей среды

3. Механическая неисправность.

4. Проблемы в проводке.

Плохое состояние контактов, как я уже неоднократно сказал, – причина нагрева, так вот нагрев может стать причиной залипания контактов. Контакты разогреваются до такой степени, что поверхность металла слипается.

Проверьте чистоту корпуса реле, и что внутри него, может быть, там поселилась какая-то живность, или его чем-то залили. Вполне вероятно природное происхождение проблемы, тип гнезда пауков в электрощите или чего-то подобного.

Если корпус реле в чем-то липком, то проверьте, нет ли этого вещества внутри, может быть это и есть причина залипания контактов. Ну и последний «природный» вариант – может оно замерзло?

Проверьте напряжение на контактах реле, возможно просто где-то есть утечка, и реле остается под напряжением и его контакты не разъединяются.

Реле не срабатывает

Обмотка катушки выполняется тонким медным эмалированным проводом. Толщина провода может быть в районе 0.07 мм и выше. От толщины провода и длины обмотки зависит мощность включения реле и ток необходимый для замыкания контактов.

Для подключения реле к другим устройствам на его нижней части (часто, но не обязательно на нижней) расположены клеммы или другие виды контактов. Простейшая проблема – это когда один из концов катушки отпаивается от этой клеммы.

В таком случае достаточно просто припаять конец катушки. Будьте аккуратны, когда будете зачищать провод от эмали, вы можете переломить его, и он в скором времени отвалится.

Возможно реле не срабатывает, потому что катушка оборвана. Обрыв может быть на поверхности, а может быть и в середине, тогда порядок действий такой же, как и в случае с межвитковыми:

1. Вытащить катушку.

2. Снять с неё оболочку.

3. Проверить обрыв на поверхности, если нет размотать поискать внутри.

4. Спаять место обрыва и заизолировать.

5. Собрать катушку.

Проверка реле

Быструю проверку реле можно выполнить прозвонкой или мультиметром. Для этого прозвоните контакты катушки, цепь должна быть замкнутой, если прозвонка не сработала – значит, катушка не в обрыве.

Следующий шаг проверить нормально-замкнутые контакты, когда на реле нет напряжения, они должны быть замкнуты, сопротивление стремиться к нулю, а прозвонка должна сработать. Подайте напряжение на обмотку и проверьте также нормально-разомкнутую пару. Она должна сомкнуться.

Более точную проверку можно провести мегомметром. Нужно прозвонить сопротивление между независимыми группами контактов, оно должно быть большим, конкретно, сколько написано в технических характеристиках коммутационного прибора, вообще от 1 МОм и выше. Также проверить сопротивление между катушкой и магнитопроводом, якорем. Оно тоже должно быть большим. В противном случае реле не будет функционировать правильно.

Ранее ЭлектроВести писали, что оператор системы распределения «ДТЭК Киевские электросети» (Киев) оснастил современными системами телемеханизации 287 трансформаторных и распределительных подстанций.

По материалам: electrik.info.

Как выбрать электромагнитное реле? распространенные реле

 

 

     От правильного выбора электромагнитного реле, зависит нормальный режим работы электроустановки. Можно написать и так: электромагнитное реле – это мозг электроустановки от которого зависят параметры работы и изменение значений в зависимости от времени. Теперь посмотрим основные правила выбора электромагнитного реле, а так же опишу распространенные типы реле. Скажите что сейчас есть контролеры, да не так 80% электроустановок по России работают и управляются через реле. Может в будущем и заменят, только не в ближайшем.

    По рабочему напряжению и току в обмотке электромагнитного реле, обязаны находится в пределе допустимого значения. Если уменьшите рабочий ток в обмотке при выборе реле, то будет снижена надежность контактирования. А если увеличите, то будет нагрев обмотки и снизится надежность реле при максимально-допустимых положительных температур. Нельзя даже кратковременно подавать на обмотку реле повышенное рабочее напряжение. Так как при этом условии возникнет механическое перенапряжение в магнитопроводе и контактной группе, а электрическое перенапряжение обмотки при размыкании контактов ее электрической цепи может привести к пробою изоляции.

    При выборе режима работы контактов электромагнитного реле нужно учесть значение и тип коммутируемого тока, какой характер нагрузки, общее количество и частоту коммутации. Посмотреть в чем различие электромагнитного реле на переменном токе от постоянного тока.

    При коммутации индуктивных и активных нагрузок наиболее опасным для контактов является процесс при размыкании цепи. Так как при этом образуется дуговой разряд и происходит износ и порча контактов.

    Реле промежуточное серии РПЛ применяется в качестве комплектующего аппарата в стационарных электроустановках. В основном реле РПЛ применяют в электрических схемах управления электроприводами при рабочем напряжении до 440В постоянного тока и до 660 В переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Электромагнитные реле РПЛ зарекомендовали себя в работе системы управления где применяется микропроцессорная техника. При выполнение шунтирования включающей катушки ограничителем ОПН или при работе тиристорного управления. Если не хватает параметров, то на промежуточное реле устанавливают одну из приставок ПКЛ и ПВЛ. Номинальный ток контактов – 16А

    Реле промежуточные РПУ-2М применяют в электрических цепях управления. В большинстве используют РПУ-2М в промышленной автоматики переменного тока на напряжение до 415В, с частотой 50Гц и постоянным током на напряжение до 220В.

    Реле серии РПУ-0, РПУ-2, РПУ-4 производится с втягивающей катушкой на постоянном токе с напряжением 12, 24, 48, 60, 110, 220 В и ток 0,4 — 10 А. И втягивающей катушкой на переменном токе с напряжением 12, 24, 36, 110, 127, 220, 230, 240, 380 и током 1 — 10 А.

    Реле промежуточное серии РП-21 применяют в электрических цепях управления электроприводами переменного тока на напряжение до 380В. И в электрических цепях постоянного тока на напряжение до 220В. Электромагнитное реле РП-21 комплектуют розетками под пайку, под DIN- рейку или под болт. Диапазон напряжений питания: при постоянном токе — 6, 12, 24, 27, 48, 60, 110В, при  переменном токе  24, 36, 40, 110, 127, 220, 230, 240В.

    Реле серии  РЭС-6 применяют в системе управления и автоматики станков, механизмов и машин. Электромагнитные реле постоянного тока РЭС-6 применяют в качестве промежуточного реле напряжением 80 — 300 В, коммутируемый ток 0,1 — 3 А

    Промежуточные реле серии РП используют в качестве промежуточного. Распространенное применение электромагнитных реле серий РП-250, РП-321, РП-341, РП-42 и других из линейки, их можно использовать как реле напряжения.

 

Электромагнитные реле — Викиверситет

Реле — электрический выключатель. Он открывается и закрывается под контролем приложенного электрического тока. Переключатель управляется электромагнитом для размыкания или замыкания наборов контактов. Когда через катушку протекает ток, создаваемое магнитное поле притягивает якорь, механически связанный с подвижным контактом. Движение либо создает, либо разрывает соединение с фиксированным контактом.

• Когда ток в катушке отключается, якорь возвращается силой, примерно вдвое меньшей, чем магнитная сила, в расслабленное положение. Обычно это делается под действием пружины или под действием силы тяжести.

Содержимое

• 1 Контакты реле
• 2 Применение релейных цепей
  • 2.1 Логические вентили
    • 2. 1.1 И ВОРОТ
    • 2.1.2 ИЛИ ВОРОТ
    • 2.1.3 Вентиль И-НЕ
    • 2.1.4 НОРГЕЙТ
    • 2.1.5 Ворота исключающего ИЛИ
• 3 Различное время включения и отключения реле
  • 3.1 Медленное включение (втягивание) и медленное выключение (отключение)
  • 3.2 Быстрое включение
  • 3.3 Подавитель шипов индуктора

Контакты могут быть нормально разомкнутыми (НО), нормально замкнутыми (НЗ) или двойными контактами (также известными как «форма С» или переключающими (СО) контактами).

• Нормально разомкнутые контакты соединяют цепь при срабатывании реле; и отключите, когда реле деактивированы.
• Нормально замкнутые контакты размыкают цепь при срабатывании реле; цепь подключена, когда реле неактивно.
• Переключающие контакты управляют двумя цепями: один нормально разомкнутый контакт и один нормально замкнутый контакт с общей клеммой. Проще говоря, они просто переключаются между цепями.

Большинство реле рассчитаны на быстрое срабатывание. Для снижения шума при низком напряжении и уменьшения искрения при высоком напряжении или сильном токе.

• Рекомендуемая литература Реле

Релейные схемы[edit | изменить источник]

Логические ворота[править | править источник]

И ВОРОТ[править | редактировать источник]

В схеме логического элемента И оба реле последовательно с их собственными кнопками переключателя размещаются (параллельно) независимо друг от друга, но подключены к одному и тому же источнику. Цепь лампы (выход) также подключается к этому же источнику. Однако лампа включается последовательно с НОРМАЛЬНО РАЗОМКНУТЫМИ контактами реле А, затем последовательно с НОРМАЛЬНО разомкнутыми контактами реле В. Значит лампа загорится только если… оба контакта будут замкнуты. И произойдет это только в том случае, если сработают оба реле.

ИЛИ ВОРОТ[править | редактировать источник]

В схеме логического элемента ИЛИ оба реле последовательно с их собственными кнопками переключения расположены (параллельно) независимо друг от друга, но подключены к одному и тому же источнику. Цепь лампы (выход) также подключается к этому же источнику. Однако лампа включена последовательно с НОРМАЛЬНО РАЗОМКНУТЫМ контактом реле А, параллельно контактам реле А поставлен нормально разомкнутый контакт реле В. Таким образом, лампа загорится только в том случае, если будет замкнут либо контакт реле А, либо контакт реле В. И это произойдет, если сработает любое из реле.

вентиль И-НЕ[править | редактировать источник]

В схеме логического элемента НЕ-И оба реле, последовательно со своими собственными переключателями, расположены (параллельно) независимо друг от друга, но подключены к одному и тому же источнику. Цепь лампы (выход) также подключается к этому же источнику. Однако лампа включена последовательно с НОРМАЛЬНО ЗАКРЫТЫМ контактом реле А, параллельно контактам реле А поставлен нормально замкнутый контакт реле В. Таким образом, лампа загорится только в том случае, если будет замкнут либо контакт реле А, либо контакт реле В. И это произойдет, если не будет активировано НИ ОДНО или ОДНО реле. Но не оба, когда оба нормально замкнутых контакта будут разомкнуты.

НОР ВОРОТА[править | редактировать источник]

В схеме вентиля ИЛИ-НЕ оба реле последовательно с собственными кнопками переключателей размещаются (параллельно) независимо друг от друга, но подключаются к одному и тому же источнику. Цепь лампы (выход) также подключается к этому же источнику. Однако лампа включается последовательно с НОРМАЛЬНО ЗАМКНУТЫМ контактом реле А, затем последовательно с НОРМАЛЬНО замкнутыми контактами реле В. Значит лампа загорится только если… оба контакта будут замкнуты. И это произойдет только в том случае, если НИ ОДНО из реле не будет активировано. Если какое-то из реле будет активировано, оно разомкнет нормально замкнутые контакты, составляющие последовательную цепь с ЛАМПОЙ (выходом), так что вся цепь будет разомкнута, и лампа не загорится.

Ворота XOR[править | edit source]

В схеме логического элемента XOR оба реле, последовательно со своими собственными переключателями, расположены (параллельно) независимо друг от друга, но подключены к одному и тому же источнику. Цепь лампы (выход) также подключается к этому же источнику.

Расположение контактов более сложное по сравнению с предыдущими. Элемент XOR выдает 1, если один из входов равен единице, но НЕ ОБА. Другими словами, выход XOR равен 0, если оба входа одинаковы. Выход XOR равен 1, если входы разные. В нашей схеме это достигается описанной ниже структурой последовательно с лампой:

Две параллельные цепочки контактов, где в первой цепочке нормально разомкнутый контакт реле А последовательно с нормально замкнутым контактом реле В; а во второй цепочке нормально замкнутый контакт реле А последовательно с нормально разомкнутым контактом реле В

Таким образом, если реле А активировано, его контакт в верхней цепи будет замкнут, а его контакт в нижней цепи будет разомкнут. . А если реле В не срабатывает, то его контакт в верхней цепи замкнут, а в нижней разомкнут. Он обеспечивает нормальную проводимость для лампы, чтобы зажечь.

Если реле В активировано, его нормально разомкнутый контакт во второй цепи будет замкнут, а нормально замкнутые контакты реле А будут замкнуты (реле А не активировано) и цепь будет работать.

Если сработают оба реле, цепочки будут выглядеть вот так «замкнут-разомкнут» «открыт-замкнут» — ни одно не обеспечивает проводимости и лампа не загорится.

Различное время включения и отключения реле[edit | править источник]

Быстрое включение и медленное выключение

Конденсатор, включенный параллельно реле, действует как проводник при подаче на него напряжения. С течением времени он заряжается, и когда напряжение на его пластинах достигает напряжения срабатывания реле, реле срабатывает. При обесточивании цепи в конденсаторе все еще остается некоторый заряд. Когда он разрядится через сопротивление катушки реле, и напряжение на его пластинах упадет ниже напряжения отпускания реле, реле отключится.

Медленное включение (втягивание) и медленное выключение (отключение)[edit | править код]

Параллельно реле идет RC-цепочка (резистор-конденсатор). Когда цепь находится под напряжением, напряжение на катушке реле является напряжением питания. Поскольку катушка реле подключена непосредственно к источнику питания (но параллельно с RC-цепочкой), напряжение на ней такое же, как напряжение питания. Однако напряжение в RC-цепочке варьируется (на конденсаторе по сравнению с резистором). Когда цепь обесточена, конденсатор разряжается через сопротивление резистора последовательно с сопротивлением катушки. Требуется время, чтобы напряжение упало с напряжения питания до напряжения отключения реле.

Быстро заряжается[edit | править код]

Когда питание внезапно подается на катушку реле, в катушке накапливается ток. Напряжение в катушке представляет собой Дельта I / Дельта t … Дельта t (изменение времени) мала, поэтому может возникнуть большое напряжение, разрушающее реле. Итак, нам нужно соединить резистор с реле. В нашей схеме резистор ставится на нормально замкнутые контакты реле. При срабатывании реле они размыкаются, «заменяя проводник резистором», и весь индукционный ток рассеивается через этот резистор.

Подавитель шипов индуктора[править | править код]

Когда катушка реле обесточивается, её электромагнитное поле разрушается, что вызывает кратковременный всплеск напряжения в проводе катушки. Это напряжение может повредить подключенные компоненты в цепи. Поэтому, чтобы подавить его, на реле установлен диод, который будет проводить ток в направлении всплеска, эффективно закорачивая катушку в обратном направлении. Таким образом, энергия пика преобразуется в тепло за счет внутреннего сопротивления диода и рассеивается.

электромагнит | инструмент | Британика

электромагнит

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Уильям Стерджен

Похожие темы:

магнитная цепь реле автоматический выключатель соленоид герконовое реле

Просмотреть весь связанный контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

электромагнит , устройство, состоящее из сердечника из магнитного материала, окруженного катушкой, через которую проходит электрический ток для намагничивания сердечника. Электромагнит используется везде, где требуются управляемые магниты, например, в устройствах, в которых магнитный поток должен изменяться, реверсироваться или включаться и выключаться.

Технический проект электромагнитов систематизирован с помощью понятия магнитопровода. В магнитопроводе действует магнитодвижущая сила F, или F м, определяется как ампер-витки катушки, которая создает магнитное поле для создания магнитного потока в цепи. Таким образом, если катушка из n витков на метр несет ток 1 ампер, поле внутри катушки составляет n ампер на метр, а магнитодвижущая сила, которую она создает, составляет n ампер-витков, где l — длина катушки. Более удобно, что магнитодвижущая сила равна Ni, где N — общее количество витков в катушке. Плотность магнитного потока B эквивалентна в магнитной цепи плотности тока в электрической цепи. В магнитной цепи магнитным эквивалентом тока является общий поток, обозначаемый греческой буквой фи, ϕ , определяемый как ВА, , где А — площадь поперечного сечения магнитной цепи. В электрической цепи электродвижущая сила ( E ) связана с током, i, в цепи на E = Ri, где R — сопротивление цепи. В магнитопроводе F = rϕ, , где r — сопротивление магнитопровода и эквивалентно сопротивлению в электрической цепи. Сопротивление получается путем деления длины магнитного пути l на магнитную проницаемость, умноженную на площадь поперечного сечения A ; таким образом, r = л/мкА, греческая буква мю, мк, , символизирующие магнитную проницаемость среды, образующей магнитопровод. Единицы сопротивления — ампер-витки на Вебера. Эти концепции можно использовать для расчета сопротивления магнитной цепи и, следовательно, тока, необходимого через катушку, чтобы вызвать желаемый поток через эту цепь.

Несколько допущений, связанных с этим типом расчета, однако, делают его в лучшем случае лишь приблизительным руководством по проектированию. Воздействие проницаемой среды на магнитное поле можно представить себе как сжатие магнитных силовых линий внутрь себя. И наоборот, силовые линии, проходящие из области с высокой проницаемостью в область с низкой проницаемостью, имеют тенденцию расширяться, и это происходит в воздушном зазоре. Таким образом, плотность потока, которая пропорциональна количеству силовых линий на единицу площади, будет уменьшаться в воздушном зазоре из-за того, что линии выпирают или окаймляются по бокам зазора. Этот эффект будет увеличиваться для более длинных промежутков; грубые поправки могут быть сделаны для учета эффекта интерференции.

Также предполагалось, что магнитное поле полностью ограничено катушкой. На самом деле всегда существует некоторый поток рассеяния, представленный магнитными силовыми линиями вокруг внешней стороны катушки, который не способствует намагничиванию сердечника. Поток рассеяния обычно невелик, если проницаемость магнитного сердечника относительно высока.

Britannica Quiz

Электричество: короткие замыкания и постоянные токи

В чем разница между электрическим проводником и изолятором? Кто изобрел аккумулятор? Почувствуйте, как ваши клетки горят, пока вы перезаряжаете свою умственную батарею, отвечая на вопросы этой викторины.

На практике магнитная проницаемость магнитного материала является функцией плотности потока в нем. Таким образом, расчет может быть выполнен для реального материала только в том случае, если доступна фактическая кривая намагничивания или, что более полезно, график зависимости μ от B, .

Наконец, конструкция предполагает, что магнитопровод не намагничен до насыщения. Если бы это было так, то плотность потока в воздушном зазоре в этой конструкции не могла бы быть увеличена, какой бы ток ни пропускался через катушку. Эти понятия более подробно раскрываются в следующих разделах, посвященных конкретным устройствам.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Соленоид обычно представляет собой длинную катушку, через которую протекает ток, создавая магнитное поле. В более узком смысле это название стало обозначать электромеханическое устройство, которое производит механическое движение при подаче на него электрического тока. В своей простейшей форме он состоит из железного каркаса, охватывающего катушку, и цилиндрического плунжера, движущегося внутри катушки, как показано на рис. 1. Для источника переменного тока потери в железе в сплошном каркасе ограничивают КПД, и используется многослойный каркас. , который состоит из стопки тонких листов железа, нарезанных соответствующей формы и уложенных друг на друга со слоем изолирующего лака между каждым листом. Когда катушка находится под напряжением, плунжер перемещается в катушку за счет магнитного притяжения между ним и рамой, пока не коснется рамы.

Соленоиды переменного тока имеют тенденцию быть более мощными в полностью открытом положении, чем устройства постоянного тока. Это происходит из-за того, что начальный ток, высокий из-за индуктивности катушки, уменьшается за счет воздушного зазора между плунжером и корпусом. По мере закрытия соленоида этот воздушный зазор уменьшается, индуктивность катушки увеличивается, а переменный ток через нее падает. Если соленоид переменного тока заедает в открытом положении, катушка, скорее всего, сгорит.

Когда соленоид полностью открыт, он имеет большой воздушный зазор, и высокое сопротивление этого зазора поддерживает низкий поток в магнитной цепи для данной магнитодвижущей силы, и сила, действующая на плунжер, соответственно мала.