Электромагнит – устройство и принцип работы

Содержание

Как сделать простой электромагнит – пошаговая инструкция со схемами

Электромагнит - устройство и принцип работы

Такое устройство удобно тем, что его работой легко управлять при помощи эл/тока – менять полюса, силу притяжения. В некоторых вопросах оно становится поистине незаменимым, а часто используется как конструктивный элемент различных самоделок. Своими руками сделать простой электромагнит несложно, тем более что практически все необходимое можно найти в каждом доме.

Что понадобится

  • Любой подходящий образец из железа (оно хорошо магнитится). Это будет сердечник электромагнита.
  • Проволока – медная, обязательно с изоляцией, чтобы предотвратить прямой контакт двух металлов. Для самодельного эл/магнита рекомендуемое сечение – 0,5 (но не более 1,0).
  • Источник постоянного тока – батарейка, АКБ, БП.

Дополнительно:

  • Соединительные провода для подключения электромагнита.
  • Паяльник или изолента для фиксации контактов.

Это общая рекомендация, так как электромагнит изготавливается с определенной целью. Исходя из этого, и подбираются составные части схемы.

А если он делается в домашних условиях, то какого-то стандарта и быть не может – подойдет все, что есть под рукой.

Например, применительно к первому пункту в качестве сердечника нередко используют гвоздь, дужку замка, отрезок железного стержня – выбор вариантов огромный.

Обмотка

Медный провод аккуратно, виток за витком, накручивается на сердечник. При такой скрупулезности КПД электромагнита будет максимально возможным.

После первого «прохода» по железному образцу проволока укладывается вторым слоем, иногда и третьим. Это зависит от того, какая мощность устройства требуется.

Но направление намотки должно быть неизменным, иначе произойдет «разбалансировка» магнитного поля, и электромагнит вряд ли что-то сможет притянуть к себе.

Чтобы понять смысл протекающих процессов, достаточно вспомнить уроки физики из курса средней школы – движущиеся электроны, создаваемое ими ЭМП, направление его вращения.

После окончания намотки проволока обрезается так, чтобы выводы было удобно подключить к источнику питания. Если это батарейка – то напрямую. При использовании БП, аккумулятора или иного прибора понадобятся соединительные провода.

Что учесть

С количеством слоев есть определенные сложности.

  • С увеличением витков повышается реактивное сопротивление. Значит, сила тока начнет снижаться, а притяжение станет более слабым.
  • С другой стороны, повышение номинала тока вызовет нагрев обмотки.

Подробно принцип действия работы электромагнита описан в следующем видео:

Подключение

  • Зачистка выводов «медяшки». Проволока изначально покрыта несколькими слоями лака (в зависимости от марки), а он, как известно – изолятор.
  • Спаивание медного и соединительного проводов. Хотя это и непринципиально – можно сделать скрутку, изолировав ее трубкой ПВХ или клейкой лентой.
  • Фиксация вторых концов проводов на зажимах. Например, типа «крокодил». Такие съемные контакты позволят легко менять полюса электромагнита, если это понадобится в процессе его применения.

Полезные советы

  • Для изготовления мощного электромагнита домашние умельцы нередко используют катушку от МП (магнитного пускателя), реле, контакторов. Они есть и на 220, и на 380 В.

Железный сердечник подобрать по ее внутреннему сечению несложно. Для удобства управления в схему нужно включить реостат (переменное сопротивление). Соответственно, такой эл/магнит подключается уже к розетке.

Сила притяжения регулируется изменением R цепи.

  • Можно повысить мощность электромагнита за счет увеличения сечения сердечника. Но только до определенных пределов. И здесь придется экспериментировать.
  • Прежде чем делать эл/магнит, необходимо убедиться, что выбранный образец железа для этого подходит. Проверка достаточно простая. Берется обычный магнитик; в доме много чего есть на таких «присосках». Если он притянет подобранную для сердечника деталь, можно использовать. При отрицательном или «слабом» результате лучше поискать другой образец.

Сделать электромагнит достаточно просто. Все остальное зависит от терпения и сообразительности мастера. Возможно, чтобы получить то, что нужно, придется поэкспериментировать – с напряжением питания, сечением проволоки и так далее. Любая самоделка требует не только творческого подхода, но и времени. Если его не пожалеть, то отличный результат обеспечен.

Источник: https://electroadvice.ru/equipment/elektromagnit-svoimi-rukami/

Электромагнит

Электромагнит - устройство и принцип работы

> Теория > Электромагнит

В данной статье в общем и целом рассказывается об электромагнитах: по какому принципу они устроены, и в каких областях используются такие устройства.

Основы теории магнетизма

Магниты

Магнитами могут быть любые устройства, создающие магнитные поля.

Различают:

  • Постоянные магниты – изделия из тех материалов, которые обладают природным магнетизмом (как правило, ферромагнетизмом). Для создания такого магнита источник тока не требуется;
  • Электромагниты переменного тока – это тип магнитов, в котором магнитные поля производятся с помощью электрического тока.

Для информации. Электромагниты обычно состоят из большого количества плотно расположенных витков провода, вокруг которых создаётся магнитное поле. Виток к витку провод наматывается на магнитопровод, изготовленный из ферромагнитного материала. Магнитное поле сразу исчезает, если ток выключают.

Электромагнитная катушка содержит две близко расположенных параллельных обмотки. Такая катушка рассчитана на определенное напряжение (переменное или постоянное). Последнее колеблется в очень широком диапазоне и обычно указывается на шильдике изделия.

Электромагнитная катушка без сердечника называется соленоидом, её отличительной особенностью является втягивающий эффект. Такая разновидность катушки обладает способностью втягивать вовнутрь ферромагнитные предметы.

Мини-соленоид

Как работает электромагнит

Электрический ток, протекающий через провод, производит магнитное поле. Как сделать мощный электромагнит? На увеличение магнитного эффекта оказывают влияние следующие факторы:

  • наматывание проволоки;
  • применение мягкого железного сердечника;
  • повышение тока;
  • увеличение количества катушек.

Как сделать электромагнит 12в

Сделать электромагнит своими руками легко, тем более что все элементы есть в каждом доме. Для этого нужно взять:

  • любой медный провод (2-5 метров);
  • металлический цилиндр формы такой, как бобина от туалетной бумаги;
  • аккумулятор на 12 Вольт.

Медную проволоку вдоль цилиндра накручивают двойным или тройным слоем в соответствии с требуемой мощностью. Чем больше плотность витков проводов, тем лучше. После окончания намотки проволоку обрезают, и выводы подключают к источнику питания.

Полярность электромагнита соответствует направлению течения тока. Северный полюс устройства определяется с помощью правой руки. Пальцы, загнутые вокруг катушки, показывают направление тока. Обычно ток течет от + к –. Направление большого пальца соответствует направлению магнитного поля от юга к северу.

Как сделать электромагнит

Преимущества использования

Частота вращения: формула

Электромагниты переменного тока могут быть использованы:

  • для размагничивания объектов (экранов телевизоров, аудио кассет, видео кассет);
  • в качестве компонентов других электрических устройств, таких как двигатели, генераторы, реле, громкоговорители, жесткие диски, магнитно-резонансная аппаратура, научные приборы и оборудование для магнитной сепарации;
  • в промышленности для сбора и перемещения тяжелых железных предметов, таких как лом чугуна и стали.

Основным преимуществом электромагнита перед постоянным магнитом является то, что магнитное поле можно быстро изменять. При этом электрический ток в обмотке является величиной контролируемой. В отличие от постоянных магнитов, работающих без электропитания, электромагниты требуют постоянных источников тока для поддержания магнитного поля.

Для переменного тока

Сила магнитного поля электромагнита зависит от тока (I), количества витков (N) провода и проницаемости (u) основного материала:

Bрасч.  = u * N * I.

Обычно используют термин «эффективность» для описания характеристик электромагнитного излучения или представляют производительность (n) в процентах как отношение измеренной силы поля к расчетной величине:

n = 100% * (B изм. / B расч.).

Для постоянного тока

После подключения  электромагнита  ток в обмотке изменяется. Скорость его нарастания определяется напряжением питания, индуктивностью цепи,  постоянной времени. Чем меньше активное сопротивление цепи, тем быстрее будет срабатывать электромагнит.

Телевизоры

Старые модели телевизоров содержали в своем комплекте две пары катушек, перпендикулярно расположенных друг к другу и закрепленных на электронно-лучевую трубку. Одна пара отклоняла луч по горизонтали, другая – по вертикали.

Ток, протекающий через эти электромагниты, контролировал пучок электронов, падающих на экран телевизора.

Этот метод обеспечивал трассировку лучей из растра или серии горизонтальных линий, одну за другой, от верхней части экрана к нижней, а затем снова на вершину рамы.

Благодаря этому, создавалась картинка, видимая на экране телевизора. Один набор обмоток перемещал электронный луч слева направо, другой набор двигал пучок электронов сверху вниз.

Телевизор ЭЛТ

Трансформаторы

Трансформатор представляет собой просто два электромагнита, магнитно сочетаемые вместе. Существует электрическая изоляция между двумя обмотками.

Тем не менее, сила передаётся от одной из обмоток (первичной) в другую обмотку (вторичную) через переменное магнитное поле. Система работает от сети переменного напряжения.

Соотношение вторичного выходного напряжения на основной ввод напряжения равно отношению числа витков во вторичной обмотке к числу витков в первичной обмотке.

Силовые трансформаторы

Пусковое устройство автомобиля

Электромагнит (втягивающее реле) является частью реле стартера, которое подключает сильноточный аккумулятор к соленоиду. Реле находится на самом стартере, прямо под контактами. Для того чтобы к нему подобраться и проверить работоспособность, понадобится снять лишь пусковое устройство.

Электромагнитный стартер

Как можно сделать электромагнит своими руками в домашних условиях? Сначала нужно понять суть таких непростых физических явлений, как магнетизм и электромагниты. Для этого достаточно найти описание принципа их действия на примере обычных вещей.

Источник: https://elquanta.ru/teoriya/ehlektromagnit.html

Электромагниты, как грузоподъемные устройства

Электромагнит - устройство и принцип работы

При выполнении различных транспортных операций с использованием мостовых кранов грузовые электромагниты часто предпочитают традиционным крановым крюкам.

Последние (особенно при транспортировке тонкого листа или рулона) часто повреждают поверхность стали, и вынуждают тем самым вводить дополнительные операции  по её правке.

Конструкции подобных устройств различаются в зависимости от их назначения, мощности и размерам зоны охвата груза.

Мы уже писали статью об электромагнитах для металлолома, которые используются на пунктах приема металлолома и устанавливаются на краны или перегружатели лома.  Также речь о магнитах шла в статье Добыча металлолома из воды. В этой статье речь пойдет о других магнитах, которые используются как отдельное грузоподъемное устройства с применением различных траверс и без них.

Грузовые магниты выпускаются четырёх категорий: лёгкой, средней, тяжёлой и сверхтяжёлой. Корпуса могут быть литого или штампо-сварного исполнения.

Электромагниты для перемещения рулонной стали и широкой ленты

Особенностью таких узлов является преимущественно их вертикальная компоновка, при которой транспортируемый рулон/ленту можно зафиксировать за торцевую зону. При этом высокая плотность витков рулона обеспечивает устойчивость действия электромагнита, а компактность материала позволяет его безопасную транспортировку, даже в стеснённых производственных условиях.

Электромагниты для перемещения рулонной стали и широкой ленты

В плане такие электромагниты имеют форму круга. Это не только увеличивает компактность устройства, но и позволяет более равномерно распределить силовые линии магнитного поля. Равномерность достигается компьютерным моделированием процесса укладки витков, в результате минимизируются зазоры и снижаются потери на непроизводительный нагрев катушки при длительной её работе.

Такие электромагниты состоят из следующих деталей и узлов:

  1. Внутреннего и наружного полюсов.
  2. Электромагнитной катушки.
  3. Шайбы из немагнитного материала.
  4. Узла контактных зажимов.
  5. Блока выводных контактов.
  6. Теплоизоляционной набивки.
  7. Корпуса с охлаждающими рёбрами.
  8. Подъёмной цепи.

Катушка магнита с целью снижения удельного энергопотребления рассчитывается на режим повторно-кратковременной работы с ПВ 50%, и при длительности цикла около  10…12 мин.

При значительной длине трассы транспортирования стального рулона цикл удлиняется, и в этом случае последовательно к цепи подключают дополнительное сопротивление. Это уменьшает подъёмную силу, но исключает перегрев катушки.

Так, при постоянной работе электромагнита (ПВ = 100%) напряжение на обмотках уменьшается до 150…160 В.

Магнит для рулонной стали

Питание электромагнита чаще всего осуществляется от электродвигателя мостового крана. Поскольку для самого магнита необходимо постоянное магнитное поле, то в конструкцию дополнительно вводится генераторная установка.

Она представляет собой генератор постоянного тока, с которым соединяется (через муфту) обычный асинхронный двигатель. Пуск его производится при помощи  магнитного пускателя.

Для особо мощных электромагнитов, работающих в режиме длительного пуска возможно применение селеновых или кремниевых выпрямителей.

Данные электромагниты выпускаются диаметром до 650 мм, при максимальном усилии захвата 5000 кг. Мощность привода составляет 0,5…0,6 кВт, при напряжении питания 36…110 В. При проверочных испытаниях отрывная сила электромагнита должна не менее чем в 2 раза превышать его паспортную грузоподъёмность.

Грузовые электромагниты для перемещения длинномерных грузов

На практике электромагнитные захватные устройства с успехом используются и для транспортировки арматурных прутков, стальных рельс или балок. Ввиду особенности конфигурации груза возможно применение нескольких, последовательно размещённых на траверсе мостового крана круглых электромагнитов, но лучше применять для этих целей магниты с прямоугольной компоновкой.

Электромагниты для перемещения длинномерных грузов

Конструктивно прямоугольные магниты устроены так. Внутри массивного корпуса размещена катушка, защищённая снизу немагнитной шайбой (используется высокомарганцовистая сталь типа 110Г13). Шайба приваривается к корпусу и обеспечивает его надёжную  влагозащиту. При  помощи внутреннего и наружного полюсов катушка фиксируется в прямоугольном корпусе.

Для его изготовления используется малоуглеродистая сталь, обладающая повышенной магнитной проницаемостью, что снижает нагрев катушки при её длительной работе. Обмотка (в зависимости от соотношения сторон прямоугольного корпуса) представляет собой набор из нескольких – до четырёх – секций, которые надёжно изолируются друг от друга.

После установки немагнитной шайбы все пустоты в корпусе заливаются высокотемпературной полимерной массой: это исключает самопроизвольное смещение секций при загрузке электромагнита предельно допустимым по массе грузом, а также при внезапном смещении центра тяжести перевозимого длинномера.

Закрепление полюсов выполняют либо электросваркой, либо более технологично, при помощи шпилек.

электромагнит для металлопроката

Закрепление прямоугольного магнита производится двумя группами захватных цепей,  которые прикрепляются к немагнитным плитам. Токоподвод к катушке производится через гибкий кабель, сматываемый /наматываемый мостовым краном.

Грузовые электромагниты для горячих заготовок

В практике осуществления транспортных операций часто приходится иметь дело со слябами или стальными заготовками, температура которых превышает 5000С.

В таких условиях не только снижается отрывное усилие на магните, но и перегреваются его катушки, что может вызвать пробой изоляции. Поэтому для таких грузов применяют электромагниты, имеющие термостойкую изоляцию.

Она позволяет увеличить допустимый температурный интервал до 7500С, после чего подъёмная сила электромагнита всё равно заметно снижается.

Горячая стальная заготовка — сляб

Отличия грузовых электромагнитов с термостойкой изоляцией состоят в следующем:

  • Максимальное значение питающего напряжения не должно быть больше 150 В;
  • Ток в катушке электромагнита снижают на 30…40%;
  • Подъёмная сила зависит от площади контакта заготовки с рабочей поверхностью магнита: для сплошных заготовок (слябы) она выше, чем для заготовок со сложной конфигурацией (рельсы, швеллеры);
  • ПВ магнитов с термоизоляцией обычно снижают до значений, не превышающих 30…40%, что предотвращает перегрев катушки;
  • Магниты для горячих изделий должны иметь более прочный корпус, для предотвращения повреждений блока выводящих контактов и корпуса.

Грузовые электромагниты для листовой стали

Такие узлы отличаются не столько конструкцией – она примерно такая же, как и для остальных типов электромагнитов – сколько технологией применения. В частности, имеется возможность для кантовки и распушивания листов.

Последнее необходимо, тогда, когда обильная смазка холоднокатаного листового проката вызывает сцепление смежных листов между собой, что существенно затрудняет их подачу в зону реза листовых ножниц (и, тем более – автоматизированных комплексов резки листа).

Электромагнит для листовой стали

Раскладку листов выполняют либо снижением величины тока в управляющей катушке, либо короткими отключениями питания электромагнита. При этом сила тяжести разъединяет листы друг от друга. Эффективность возрастает по мере увеличения толщины листа и увеличения количества листов в пачке.

Магнит для листов

Использование грузовых электромагнитов для кантовки заключается в том, что лист или брус поднимают на высоту до 4 м, фиксируя заготовку со смещением центра тяжести, а затем отключают питание. Заготовка падая, переворачивается противоположной стороной. В зависимости от мощности магнита можно выполнять одновременную кантовку двух заготовок.

Источник: http://xlom.ru/oborudovanie/elektromagnity-kak-gruzopodemnye-ustrojstva/

Электромагнитные реле. Виды и работа. Устройство и применение

Электромагнит - устройство и принцип работы

Основной составляющей частью кибернетики и систем автоматики являются процессы коммутации. Первыми устройствами, выполняющими коммутацию в автоматических электрических цепях, были электромагнитные реле.

Благодаря техническому прогрессу появились полупроводниковые коммутаторы. Однако электромагнитные реле не теряют своей популярности по применению в различном электрооборудовании и устройствах. Широкое использование реле обуславливается их неоспоримыми достоинствами, к которым относятся свойства металлических контактов.

Сопротивление контактов реле наименьшее, в отличие от коммутаторов на основе полупроводниковых элементов. Контакты реле выдерживают намного выше токовые перегрузки, чем полупроводниковые коммутаторы.

Реле нормально функционируют при наличии статического электричества, радиационного излучения.

Основным положительным качеством реле является гальваническая изоляция цепи управления и коммутации без дополнительных элементов.

Структуру электромагнитного реле можно разделить на его отдельные составные элементы следующим образом:

  • Первичный (чувствительный) элемент преобразует электрический сигнал управления в магнитную силу. Обычно этим элементом является катушка.
  • Промежуточный элемент может состоять из нескольких частей. Он приводит в работу исполнительный механизм. Таким элементом является якорь с подвижными контактами и пружиной.
  • Исполнительный элемент выполняет передачу воздействия на силовую цепь. Таким элементом чаще всего выступает группа силовых контактов реле.

Электромагнитные реле имеют довольно простой принцип работы, вследствие чего имеют повышенную надежность. Они являются незаменимыми элементами в схемах защиты и автоматики.

Действие реле заключается в применении электромагнитных сил, появляющихся в металлическом сердечнике при протекании электрического тока по катушке.

Элементы реле устанавливаются на закрывающемся крышкой основании. Подвижная пластина (якорь) с контактом установлена над сердечником электромагнита. Подвижных контактов может быть несколько. Напротив них расположены соответствующие пары неподвижных контактов.

1 — Катушка реле 2 — Сердечник 3 — Стержень 4 — Подвижный якорь 5 — Группа контактов 6 — Пружина

7 — Питание катушки

В первоначальном положении пружина удерживает подвижную пластину. При подключении питания срабатывает электромагнит и притягивает к себе эту пластину, являющуюся якорем, преодолевая усилие пружины. В зависимости от устройства реле контакты при этом размыкаются или замыкаются. После выключения питания якорь под действием пружины возвращается в исходное положение.

Существуют электромагнитные реле с встроенными электронными компонентами в виде конденсатора, подключенного параллельно контактам для уменьшения помех и образования искр, а также сопротивления, подключенного к катушке, для четкой работы реле.

По силовой цепи, которая подключается контактами, может протекать электрический ток намного больше тока управления. Эта цепь гальванически развязана с цепью управления электромагнитом. Другими словами реле играет роль усилителя мощности, напряжения и тока в электрической цепи.

Электромагнитные реле переменного тока приводятся в действие при подключении к ним переменного тока частотой 50 герц. Устройство такого реле практически не отличается от реле постоянного тока, кроме сердечника электромагнита, который в данном случае выполняется из листовой электротехнической стали. Это делается для снижения потерь энергии от вихревых токов.

Разновидности электромагнитных реле

По различным признакам и факторам такие реле делятся на виды. Рассмотрим подробнее основные виды электромагнитных реле.

По конструктивным особенностям исполнительных элементов электромагнитные реле делятся на:

  • Контактные реле, которые оказывают воздействие на силовую цепь группой электрических контактов. Их разомкнутое или замкнутое состояние способно обеспечить коммутацию (разрыв или соединение) выходной силовой цепи.
  • Бесконтактные реле оказывают действие на силовую цепь методом резкого изменения ее параметров (емкости, индуктивности, сопротивления), либо силы тока и напряжения.

По области применения реле:

  • Сигнализации.
  • Защиты.
  • Цепей управления.

По мощности сигнала управления:

  • Высокой мощности более 10 ватт.
  • Средней мощности 1-9 ватт.
  • Малой мощности менее 1 ватта.

По быстродействию управления:

  • Безинерционные менее 0,001 с.
  • Быстродействующие 0,001-0,05 с.
  • Замедленные 0,05-1 с.
  • Регулируемые.

По виду напряжения управления:

  • Переменного тока.
  • Постоянноготока (поляризованные и нейтральные).

Рассмотрим подробнее реле постоянного тока, которые делятся на два подвида – нейтральные и поляризованные.

Они имеют отличие в том, что поляризованные устройства имеют чувствительность к полярности подключаемого напряжения. Якорь изменяет направление движения в зависимости от подключенных полюсов питания.

Реле постоянного тока разделяют:

  • 2-х позиционные.
  • 2-х позиционные с преобладанием.
  • 3-позиционные с нечувствительной зоной.

Функционирование нейтральных электромагнитных реле не зависит от порядка подключения полюсов напряжения. Недостатками реле постоянного тока является потребность в блоке питания, а также высокая стоимость.

Реле переменного тока не имеют таких недостатков, у них есть свои отрицательные моменты:

  • Вибрация при эксплуатации, необходимость ее устранения.
  • Параметры работы намного хуже, чем у реле постоянного тока. К ним относятся: магнитное поле, чувствительность.

К достоинствам устройств реле постоянного тока можно отнести отсутствие необходимости в блоке питания, и возможности непосредственного подключения в сеть переменного напряжения.

По защищенности от внешних факторов реле разделяют:

  • Герметичные.
  • Зачехленные.
  • Открытые.

Реле тока

Структура реле напряжения и тока очень похожа. Их отличие заключается только в конструкции катушки. Токовое реле имеет катушку с небольшим числом витков и малым сопротивлением. Намотка провода на катушку осуществляется толстым проводником.

Обмотка реле напряжения выполняется с большим числом витков. Каждое из этих реле выполняет контроль определенных параметров с помощью системы автоматического отключения и включения электрического устройства.

Реле тока осуществляет контроль силы тока в цепи потребителя, к которой оно подключено. Данные поступают в другую цепь с помощью подключения сопротивления контактом реле. Подключение может осуществляться как непосредственно к силовой цепи, так и через измерительные трансформаторы.

Реле времени

В цепях автоматики часто требуется образование задержки при включении устройств, либо подачи сигнала для выполнения определенного технологического процесса по некоторому алгоритму. Для таких целей предназначены специальные устройства, способные коммутировать цепи с некоторой задержкой времени.

К таким реле времени предъявляются специальные требования:

  • Необходимая и достаточная мощность контактов.
  • Малые габаритные размеры, вес и небольшой расход электроэнергии.
  • Стабильные рабочие параметры задержки времени, не зависящие от внешних воздействий.

Для реле времени, управляющим электрическими приводами, повышенные требования не предъявляются. Их задержка равна от 0,25 до 10 с.

Эксплуатационная надежность таких реле должна быть очень высока, так как условия работы предполагают наличие вибрации.

Параметры электромагнитных реле

Основными характеристиками таких реле являются зависимости между входным и выходным параметром.

Основные параметры реле:

  • Время срабатывания реле – характеризует промежуток времени от момента подачи сигнала на вход реле до момента начала действия на силовую цепь.
  • Управляемая мощность – это мощность, которой способны управлять контакты реле при коммутации цепи.
  • Мощность срабатывания – это наименьшая мощность, требуемая для чувствительного элемента реле, для перехода в рабочее состояние.
  • Величина тока срабатывания. Такое регулируемое значение называется уставкой.
  • Сопротивление обмотки катушки.
  • Ток отпускания – максимальная величина тока на клеммах обмотки реле, при котором якорь отпадает в исходное положение.
  • Время отпускания якоря.
  • Частота коммутаций с нагрузкой – частота, с которой может осуществляться подключение и отключение силовой цепи.

Преимущества

  • Возможность коммутации силовых цепей с мощностью потребителя до 4 киловатт при объеме реле меньше 10 куб. см.
  • Невосприимчивость к пульсациям и чрезмерным напряжениям, а также устойчивость к помехам от молнии и работы устройств высокого напряжения.
  • Гальваническая развязка между цепью управления и силовыми контактами.
  • Незначительное снижение напряжения на замкнутых контактных группах, вследствие чего низкое тепловыделение.
  • Невысокая стоимость электромагнитного реле в отличие от полупроводниковых устройств.

Недостатки

  • Низкое быстродействие.
  • Небольшой срок службы.
  • Образование радиопомех при коммутации цепей.
  • Проблемы при подключении и отключении высоковольтных нагрузок постоянного тока и индуктивных потребителей.

Сфера использования

Широкую популярность получили реле в области производства и распределения электрической энергии. Безаварийный режим эксплуатации обеспечивает релейная защита линий высокого напряжения на подстанциях и в других местах. Элементы управления, применяемые в релейной защите, способны на подключение высоковольтных цепей. Э

Электромагнитные реле, функционирующие в качестве релейной защиты, получили популярность из-за следующих достоинств:

  • Возможность работы с невосприимчивостью к возникающим паразитным потенциалам.
  • Высокая скорость реагирования на изменение параметров подключенных цепей.
  • Повышенная долговечность.

С помощью релейной защиты выполняется резервирование линий питания и оперативное отключение неисправных участков цепи.

 Электромагнитные реле являются наиболее надежной защитой, в отличие от релейных устройств.

Электромагнитные реле применяется в управлении производственными линиями, конвейерами, на участках с повышенными паразитными потенциалами, там, где нельзя использовать полупроводниковые элементы.

Принцип действия, по которому работают такие устройства реле, применяется в оборудовании для удаленного управления потребителями, а именно в контакторах, пускателях. По сути дела, это такие же электромагнитный вид реле, только рассчитанные для очень больших токов, достигающих несколько тысяч ампер.

Релейные блоки применяются для управления емкостных установок, служащих для плавного запуска электродвигателей повышенной мощности.

Электромагнитные реле применялись даже в первых вычислительных комплексах. В них реле использовались как логические элементы, выполняющие простые логические операции. Скорость работы таких электронно-вычислительных машин была низкая. Однако такие своеобразные компьютеры были более надежными, в отличие от последующего поколения ламповых моделей вычислительных машин.

Сегодня можно привести множество примеров применения электромагнитных реле в бытовых устройствах: стиральных машинах,холодильниках и т.д.

Рекомендации по выбору

  • Прежде всего, необходимо выяснить параметры рабочего напряжения и тока реле. Рабочая величина тока и напряжения обмотки реле должна соответствовать сети питания места подключения. Если рабочий ток будет меньше допустимого, то это приведет к ненадежному контакту при работе реле. Если ток будет больше допустимого, то обмотка реле будет перегреваться, что приведет к падению надежности работы реле при наибольшей допустимой температуре.
  • Режим действия контактов реле зависит от вида управляемого тока, частоты коммутации, вида нагрузки. Поэтому при выборе необходимо учитывать эти условия работы.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/rozetki-vykljuchateli/elektromagnitnye-rele/

Электромагнитное реле

Электромагнит - устройство и принцип работы

« УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ » « ПРИМЕНЕНИЕ »

Реле — электромеханическое устройство, предназначенное для коммутации электрических цепей, цепей сигнализации и управления. Чаще всего реле используется в системах управления и зачастую являются как коммутационными, так и усиливающими элементами цепи.

Следует помнить, что по характеру включения сеть устройства могут быть первичными и вторичными. Первичные реле включаются непосредственно в управляющие цепи управления, вторичные подключаются через измерительные трансформаторы, лабораторные резисторы, шунтирующие сопротивления.

Также одним из достоинств релейных устройств и элементов является очень высокое сопротивление между открытыми контактами, что выгодно отличает их твердотелых реле, использующих вместо катушки полупроводниковые элементы.

Твердотельные устройства очень чувствительны к качеству управляющего сигнала и имеют высокую вероятность ложного срабатывание в результате внештатного электромагнитного импульса или при увеличении напряжения в управляемой сети сверх оптимальных значений.

Помимо стандартных электромагнитных реле некоторые источники относят к этой группе устройств и герконовые реле, главной отличительной чертой которых является использование, в качестве управляющего сигнала, вместо электрического сигнала магнитное поле вырабатываемое постоянным или электромагнитом.

Устройство и принцип действия электромагнитного реле

Конструктивно электромагнитное реле представляет собой катушку выполняющую роль втягивающего устройства. Она состоит из основания из немагнитного материала, на которое намотан медный провод, который, в зависимости от исполнения, может быть в изоляции из тканевых, синтетических материалов, но в большинстве случаев проводник покрывается диэлектрическим лаком.

При подаче напряжения на катушку происходит втягивание металлического сердечника, связанного с толкателем, который приводит в движение контакты.

В зависимости от назначения контактный блок реле может состоять из нормально открытых (разомкнутых) или нормально закрытых (замкнутых) контактов, в некоторых случаях блок контактов может совмещать в себе оба типа контактов.

Более подробно устройство реле можно понять если разбить его составляющие на блоки:

  • управляющий — служит для преобразования управляющего сигнала (в нашем случае из электрического — в магнитное поле);
  • блок промежуточных элементов — приводит в действие исполнительный механизм;
  • исполнительный блок — воздействует непосредственно на управляемую цепь. В качестве исполнительного блока можно рассматривать контактную группу устройства.

Также, при проектировании управляющих цепей с использованием электромагнитных реле необходимо учитывать, что ввиду того что чувствительным элементом является электромагнитная катушка, то ток в обмотке увеличивается или уменьшается не мгновенно, а в течении некоторого времени.

В связи с этим следует учитывать возможное время задержки срабатывания. Оно достаточно мало, но в некоторых ситуациях может оказывать влияние на работу других элементов схемы.

Электромагнитные реле можно классифицировать по следующим признакам:

области применения:

для цепей управления, защиты или сигнализации;

мощности управления:

малой мощности, управляющий сигнал ≤1 Вт, средней мощности, сигнал управления находится в пределах от 1 до 9 Вт, высокой мощности – мощность сигнала ≥10 Вт;

времени реакции на сигнал управления:

безынерционные время реакции ≤ 0,001 сек., быстродействующие — время реакции от 0,001 до 0,05 сек., замедленные время реакции от 0,05 до 1 сек., а также реле времени с регулируемой задержкой срабатывания.

характеру управляющего напряжения:

постоянного тока —нейтральные, поляризованные и переменного тока.

Отдельно стоит остановиться на особенностях реле постоянного тока. Как было выше сказано они подразделяются на нейтральные и поляризационные.

Главное отличие этих двух групп заключается в том, что поляризационные устройства чувствительны к полярности приложенного напряжения, то есть подвижный сердечник меняет свое направление с правого на левое или наоборот в зависимости от полярности напряжения.

Электромагнитные реле постоянного тока делятся на:

  • двухпозиционные;
  • двухпозиционные с преобладанием;
  • трехпозиционные или реле с нечувствительной зоной.

Срабатывание же устройств нейтрального типа не зависит от полярности подаваемого напряжения. К недостаткам реле использующих, в качестве управляющего сигнала, постоянный ток можно отнести необходимость установки блоков питания, для подачи постоянного тока и высокая стоимость самого устройства.

Реле переменного тока этого лишены, но и у них есть свои недостатки такие как — необходимость доработки конструкции для устранения вибрации сердечника.

Рабочие параметры хуже, чем у устройств использующих линейную форму управляющего сигнала, а именно — хуже чувствительность, гораздо меньшее электрическое усилие.

Но в тоже время они могут напрямую подключаться к электрической сети переменного тока.

В начало

Применение электромагнитных реле

Пожалуй, наиболее широкое распространение реле, работающие с использованием электромагнитного принципа получили в сфере распределения и производства электрической энергии. Релейная защита высоковольтных линий обеспечивает безаварийный режим работы подстанций и другого подключенного оборудования.

Управляющие элементы, используемые в установках релейной защиты рассчитаны на коммутацию присоединения при рабочих напряжениях, достигающих нескольких сотен тысяч вольт.

Широкое распространение релейной защиты высоковольтных линий обусловлено:

  • высокой долговечностью релейных элементов;
  • быстрой реакцией на изменение параметров подключенных линий;
  • способностью работы в условиях высокой напряженности электромагнитных полей и нечувствительностью к появлению паразитных электрических потенциалов.

Также посредством установок релейной защиты осуществляется резервирование линий электропередач и моментальный вывод из работы поврежденных участков электросети, к примеру, при замыкании линии на землю или обрыве токоведущих частей. На сегодняшний день еще не изобретены более надежные средства защиты линий электропередач чем релейная защита.

Кроме того, в настоящее время электромагнитный тип реле широко используется в системах управления производственными, конвейерными линиями. Чаще всего данный вид систем управления используется на производствах с наличием высоких паразитных потенциалов делающих невозможным использование полупроводниковых систем управления.

К примеру, известен случай, когда при модернизации систем управления конвейерными линиями на одном из элеваторов новое оборудование, построенное новейших полупроводниковых элементах, постоянно выходило из строя.

Как позже выяснилось причиной поломки стало статическое электричество, возникающее при движении зерна по конвейерной ленте, а так как система выравнивания потенциалов была не предусмотрена в данных помещениях, то стал вопрос о переносе пульта управления в защищенное помещение.

Это было сопряжено с огромными материальными затратами. В результате было принято решение перейти на релейные блоки управления, нечувствительные к статическому напряжению.

Принципы работы заложенные в основу функционирования электромагнитных реле используются в устройствах дистанционного управления нагрузкой — пускателях или контакторах.

Принцип работы этих устройств во многом напоминает работу реле, с той лишь разницей, что предназначены данные устройства для коммутации силовых цепей сила тока, в которых может достигать 1000 А, а в случае особо мощных установок и выше.

Помимо низковольтного оборудования релейные блоки используются для управления, конденсаторными установками, которые используются для плавного пуска электрических двигателей высокой мощности.

Но самым знаковым применением реле электромагнитного типа является их использование в первых электронно-вычислительных машинах, в качестве логических элементов способных выполнять простейшие логические операции. Не смотря на низкое быстродействие эти первые компьютеры по надежности превосходили следующее поколение ламповых вычислительных комплексов.

Простейшими примерами использования электромагнитного реле в повседневной жизни являются реле управления в различных видах бытовой техники: холодильниках, стиральных машинах и т.п.

В начало

© 2012-2019 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Источник: https://eltechbook.ru/rele_jelektromagnitnoe.html

Что такое электромагнит? Их виды и назначение

Электромагнит - устройство и принцип работы

В статье рассказывается о том, что такое электромагнит, по какому принципу он устроен, и в каких сферах применяется такой тип магнитов.

Магнетизм

Наверное, одной из наиболее удивительных, но в то же время простых физических реакций является магнетизм. Еще более трех тысяч лет назад многим ученым Древней Греции и Китая были известны необычные свойства «магнитных камней».

В наше же время магнитами никого не удивишь, даже самыми мощными – на основе неодима. Они часто продаются в качестве безделушек или же встретить их можно внутри различных приборов и механизмов. Однако мало кто знает, насколько важен магнетизм для научно-технического прогресса.

Но в начале XIX века было создано такое устройство, как электромагнит. Так что такое электромагнит, как он устроен и где применяется? Об этом мы и поговорим в данной статье.

Определение

Электромагнит – это специальное устройство, работа которого создает магнитное поле при подаче на него электрического тока. Чаще всего электромагниты состоят из первичной обмотки и сердечника, который обладает ферромагнитными свойствами.

Обмотка изготавливается обычно из медного или алюминиевого провода различной толщины, обязательно покрытого изоляцией. Но существуют и электромагниты из сверхпроводящих материалов.

Сами же магнитопроводы делают из стали, железоникелевых сплавов или чугуна. А для того чтобы минимизировать потери на вихревые токи, магнитопроводы конструктивно выполняются из целого набора тонких листов. Теперь мы знаем, что такое электромагнит.

Рассмотрим более подробно историю создания этого полезного устройства.

Создателем электромагнита считается Уильям Стерджен. Именно он в 1825 году сделал первый подобный магнит. Конструктивно устройство представляло собой цилиндрический кусок железа, вокруг которого был намотан толстый заизолированный медный провод.

В момент, когда по нему пускали электрический ток, стержень из металла приобретал свойства магнита. А когда течение тока прерывалось, весь магнетизм устройство сразу же теряло.

Именно такое качество – включение и отключение при необходимости – и позволяет применять электромагниты в ряде технологических и промышленных сфер.

Мы рассмотрели вопрос о том, что такое электромагнит. Теперь же разберем основные его виды. Разделяются они в зависимости от способа создания магнитного поля. Но функция их остается одной и той же.

Виды

Электромагниты бывают следующих видов:

  • Нейтральные постоянного тока. В таком устройстве магнитный поток создается посредством постоянного электрического тока, пропущенного через обмотку. А значит, сила притяжения такого электромагнита варьируется в зависимости только от величины тока, а не от его направления в обмотке.
  • Поляризованные постоянного тока. Действие электромагнита подобного рода основано на наличии двух независимых магнитных потоков. Если говорить о поляризующем, то его наличие создается обычно постоянными магнитами (в редких случаях – дополнительными электромагнитами), и нужен он для создания притягивающей силы при выключенной обмотке. А действие такого электромагнита зависит от величины и направления электрического тока, который движется в обмотке.
  • Переменного тока. В таких устройствах катушка электромагнита питается электричеством переменного тока. Соответственно, с определенной периодичностью магнитный поток меняет свое направление и величину. А сила притяжения варьируется лишь по величине, из-за чего она «пульсирует» от минимального до максимального значения с частотой, которая имеет двукратную величину по отношению к частоте питающего ее электрического тока.

С тем, какие их виды бывают, уже мы ознакомились. Теперь же рассмотрим примеры использования электромагнитов.

Наверное, все хоть раз, но видели разновидности такого устройства, как электромагнит подъемный.

Это толстый «блин» различного диаметра, который обладает огромной силой притяжения и используется для переноски груза, металлолома и вообще любого иного металла.

Удобство его заключается в том, что достаточно отключить питание – и весь груз сразу же отцепляется, и наоборот. Это значительно упрощает процесс погрузки и разгрузки.

Сила электромагнита, кстати, рассчитывается по следующей формуле: F=40550∙B2∙S. Рассмотрим ее более подробно. В данном случае F – это сила в килограммах (также может измеряться в ньютонах), B – значение индукции, а S – площадь рабочей поверхности устройства.

Медицина

Еще в конце XIX века электромагнитам нашли применение в медицине. Один из таких примеров – это специальный аппарат, который мог извлекать из глаза инородные тела (металлическую стружку, ржавчину, окалину и прочие).

И в наше время электромагниты также широко используются в медицине, и, наверное, один из таких аппаратов, про который слышали все, – это МРТ. Работает он на основе магнитно-ядерного резонанса, и, по сути, является огромным и мощнейшим электромагнитом.

Техника

Также подобные магниты применяются в различной технике и электронике, и в бытовой сфере, к примеру, в качестве замков. Такие замки удобны тем, что очень быстры и просты в работе, но при этом достаточно в экстренной ситуации обесточить здание – и все они откроются, что очень удобно при пожаре.

Ну и, само собой, работа всех реле устроена на принципах электромагнетизма.

Как видим, это очень важное устройство, которое нашло применение в разных сферах науки и техники.

Источник: http://fb.ru/article/251536/chto-takoe-elektromagnit-ih-vidyi-i-naznachenie

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

    x