Что представляет собой электромагнит? Характеристики и особенности

Электромагниты широко используются в технической сфере. Они неотъемлемые элементы бытовых приборов, устройств связи, электромашин, промышленного оборудования и регулировочной аппаратуры. Устройства выполняют в механизмах функцию привода для поступательного движения или поворачивания на ограниченный угол рабочего органа, а также создают удерживающее усилие. Механизмы с электрическими магнитами обеспечивают работу специальных замков, муфт и реле разного назначения, пускателей и разных автоматических выключателей.

Особенности конструкции

Электромагнит – это устройство, конструктивно состоящее из катушки с медной или алюминиевой обмоткой, ферромагнитного сердечника, а также подвижного якоря. При протекании по обмотке электротока сердечник получает магнитные свойства. Для минимизации вихревых токов магнитопроводы набираются из стальных листов. Якорь подвергается электромагнитному воздействию и, перемещаясь, передает усилие на детали механизма.

Устройства изготавливаются с внешним якорем, выполняющим вращательное или поступательное движение, может поворачиваться на определенный угол или совершать поперечное движение. Такие механизмы характеризуются незначительным усилием, но обеспечивают хорошие тяговые параметры. 

Также предлагаются электромагниты с якорем, который наполовину установлен внутри катушки, а при формировании магнитного потока задвигается внутрь. Модели отличаются высоким усилием и большим ходом привода. 

Разновидности устройств

В зависимости от конструктивных особенностей различают электромагниты:

1. Нейтральные, магнитный поток которых формируется при прохождении по обмотке постоянного электротока. Усилие зависит от мощности магнитного поля и не изменяется от направления электротока в обмотке. При пропадании тока магнитный поток и сила притяжения, прикладываемая на привод, стремятся к нулю.
2. Поляризованные для протекания постоянного тока, характеризующиеся двумя отдельными магнитными полями. Первое поляризующие создается постоянными магнитами, а второе рабочее образуется благодаря намагничиванию рабочей (управляющей) обмотки.
3. Переменного тока, в которых катушка питается электротоком переменного типа. Особенность данного типа заключается в возможности регулировки мощности и направления магнитного потока. В результате электромагнитное усилие изменяется в широком диапазоне.

В зависимости от типа подключения катушки классифицируют электромагниты с последовательными и параллельными обмотками.

Основные характеристики

На практике для расчетов и оценки устройств чаще используются статическое тяговое усилие, определяющееся как зависимость электромагнитной силы от расположения якоря, а также нагрузка электромагнита – связь электромагнитной силы с величиной подаваемого на обмотку напряжения при неподвижном положении якоря. Также устройства характеризуются следующими параметрами:

• Механическая эффективность. Параметр, представляющий полезную работу относительно максимально возможной. 
• Время срабатывания якоря. Рассчитывается с момента получения сигнала на проводку до остановки привода в конечном положении. 
• Степень нагрева.
• Экономичность – определяемая как отношение потребляемой мощности к величине полезной работы.
• Предельная потребляемая мощность.
• Коэффициент запаса и возврата.

Параметры позволяют подобрать электромагнит, оптимально соответствующий характеристике механизма. Благодаря сравнительно простой конструкции устройства надежные в работе на протяжении длительного времени.