Електромагнітні виконавчі пристрої: види і застосування

На виробництві і в побуті активно застосовується автоматизація. Для цього використовують виконавчі пристрої різних типів, гідравлічні, пневматичні та електричні. Такі пристрої включають, відключають, змінюють режим роботи механізмів, систем і пристроїв. У цій статті ми розглянемо деякі електромагнітні виконавчі пристрої.

виконавчі пристрої

Для приведення в рух різних механізмів використовують електродвигунні і електромагнітні виконавчі механізми. Для прикладу електродвигуни використовують для автоматичного або напівавтоматичного управління засувками, т.зв. запірною арматурою на трубопроводах, як газових, пневматичних, водопостачання та іншого.

Принцип дії електромагнітного виконавчого пристрою полягає в здійсненні роботи магнітним полем з переміщення сердечника пов’язаного з виконавчими механізмами.

загальний пристрій

Якщо розглянути електромагнітні виконавчі пристрої в загальному вигляді, то воно складається з:

1. Котушки.

2. магнітного сердечника.

3. Пов’язаних робочих механізмів і систем.

Під котушкою мається на увазі електромагнітне пристрій – котушка, намотана на оправці мідним дротом, всередині якої розташований сердечник. Інша назва – соленоїд. Таке ж пристрій має реле.

Зовні соленоїда може розташовуватися муздрамтеатр, т.зв. феромагнітна ярмо, він потрібен для посилення і напрямки магнітних сил.

Коли по котушці протікає електричний струм, з’являється магнітне поле, металеві елементи виконавчої частини (якір або сердечник) втягуються і виконується певна робота. Таким чином, електричний струм перетворюється в поступальний рух, а такі виконавчі пристрої можна назвати поступальним електроприводом.

Варто відзначити, що промисловість виготовляє як пристрої для роботи в ланцюгах постійного струму, так і змінного. В принципі в ланцюгах змінного струму широко використовуються електромагнітні виконавчі пристрої, які містять випрямлячі в своїй конструкції. Це пов’язано з тим, що у електромагнітів постійного струму розвивають більше тягове зусилля і мають більшу стабільність при тих же розмірах, ніж електромагніт змінного струму, а також дешевше у виготовленні.

Також варто відзначити, що більшість представників електромагнітного приводу обмежені двома кінцевими положеннями сердечника, типу «включено» / «вимкнено».

Давайте розглянемо, де зустрічаються такі исполнительнее пристрої, почнемо з того, що зустрічається в побуті найчастіше, потім розглянемо промислові виконання.

Втягує реле стартера ДВС

В автомобілях для запуску двигуна використовують стартер – потужних електропривод постійного струму. При цьому є два завдання, які потрібно вирішити для його роботи:

1. Стартер – це досить потужний електродвигун, його потужність, в залежності від запускається ДВС може відрізнятися від 0.5 кВт на скутерах і легких мотоциклах до 10 кВт на спецтехніці з дизельними двигунами. Така потужність потрібна, щоб створити достатній момент, щоб провернути колінвал двигуна.

Звідси виникає проблема пропустити струм такої величини, для цього можна використовувати реле, але в реальності робиться все трохи інакше, пізніше ми розглянемо це питання.

2. Стартер надає руху ДВС шляхом обертання маховика, на якому надітий вінець – зубчасте кільце. Стартер з’єднується з маховиком за допомогою Бендикс (це обгону муфта), він потрібен для того, щоб запобігти передачі обертального моменту від ДВС на вал стартера.

Коли ви включаєте ланцюг живлення стартера, Бендикс з’єднується з зубцями вінця маховика і починає обертати його, коли двигун завівся і ви відключаєте ланцюг стартера – він повертається у вихідне положення.

Щоб вирішити ці дві проблеми одним пристроєм, на стартері встановлюють втягує реле. По-перше, це реле замикає силові контакти (1), через які і протікає пусковий і робочий струми стартера. По-друге, з рухомою частиною реле з’єднана спеціальна тяга (2), яка виштовхує Бендикс (3) і, за допомогою пружини (4), повертає його назад.

Електромагнітний замок

Електромагнітний замок дозволяє реалізувати різні системи безпеки, автоматичного відмикання дверей при наближенні господаря або при зчитуванні значення RFID мітки, NFC або за іншими технологіями зв’язку та ідентифікації.

Для прикладу розглянемо характеристика одного з варіантів. Це електромеханічна засувка.

Технічні характеристики досить цікаві, вона витримує зусилля до 1000 кг, при споживаної струмі в 0.32А і напрузі в 12В, це трохи більше 4Вт потужності. Подібні замки знадобляться для організації СКУД або проектів розумного будинку.

Зустрічаються й інші варіанти електромагнітних замків, які працюють на тому ж принципі.

Вони застосовуються в сукупності з домофонами на вхідних дверях під’їздів.

Електромагнітний клапан

У трубопроводах встановлюються клапана для контролю проходження робочого середовища (газу або рідини). Вони бувають нормально-відкритими (пропускають рідина / газ, коли напругу не подано) і нормально-закритими (пропускають тільки коли напруга подано).

При цьому нормально-закриті клапана часто конструктивно виконані з пружною фіксацією, що дозволяє уникнути пошкодження трубопроводу при різкій зміні тиску, тобто він злегка пропускає робочу середу, для компенсації різкої зміни тиску.

При цьому в трубопроводах великого тиску електромагнітний клапан управляє відкриттям не основного трубопроводу, а пневмо- або гідросистеми, яка відмикає основну силову частину запірної арматури.

Таким чином, можна організувати регулювання ступеня відкриття засувки або крана. Реалізація досить проста – почергове відкриття подачі в камеру прямого або зворотного ходу керуючого речовини (пневматики або гідравліки).

За принципом дії їх розрізняють:

  • прямої дії, спрацьовують по нульовому перепаді тиску;

  • пілотні (непрямої дії), які спрацьовують при мінімальному перепаді тиску.

А також на:

  • запірні (2/2 ходові);

  • розподіляють триходові (3/2 ходові);

  • переключають клапани (2/3 ходові).

Пілотний електромагнітний клапан

Нижче зображена схема нормально-закритого клапана.

Коли харчування, котушки не подається, клапан залишається в закритому положенні. Поршень або мембрана під тиском пружини щільно притиснуті до свого сідла.

Коли підключають харчування до котушки, то виникають сили протидіють пружині і клапан відкривається. Врахуйте, що в описі опущений ряд подробиць, які не стосуються електрики.

Нижче зображений нормально-відкритий клапан.

Коли напруга на котушку не подав – він відкритий, а коли ви подаєте напруга, він закривається, цей, як і попередній клапан щоб підтримувати в робочому стані потребує утриманні напруги живлення на котушці.

Крім харчування, потрібно ще й пам’ятати, про те, що вони спрацьовують тільки при перепаді тисків. Може використовуватися в опаленні, водопостачанні, пневматичних системах.

Електромагнітний клапан прямої дії

Головною відмінністю є те, що для його відкриття / закриття не потрібен перепад тиску до і після клапана. Це означає, що можуть використовуватися як в трубопроводах з тиском і без тиску – злив рідини з ємностей, ресиверів. У них зазвичай тиск занадто маленьке, або відсутня.

бістабільний клапан

Інша назва бістабільності клапана – імпульсний. Для утримання у відкритому / закритому стану не потрібно утримання керуючої напруги. Для перемикання станів подають імпульс напруги певної полярності. Працюють в ланцюгах постійного струму.

Для роботи таких клапанів потрібно перепад тисків.

Електромагнітний або соленоїдний клапан є надійною трубопровідною арматурою з великим ресурсом роботи (близько мільйона перемикань).

До того ж відрізняються високою швидкодією (30-500 мс, в залежності від діаметру), чого не можуть забезпечити засувки, що зводяться в рух від електродвигуна. Крім того не вимагає такого обслуговування і регулярної налагодження, встановлення кінцевих вимикачів як ті ж засувки.

електромагніт

Електромагніти широко використовуються в металургії, на виробництві та звалищах. Це відмінний варіант для підйому і перенесення металобрухту і металевих виробів.

Розрізняють такі види електромагнітів:

  • нейтральні електромагніти – працюють від постійного струму;

  • поляризовані електромагніти, працюють при наявності двох незалежних магнітних потоків – робочого і поляризує;

  • електромагніт змінного струму – характерний пульсуючий магнітний потік від нуля до максимуму, вібрації якоря.

Як і деякі типу електродвигунів відрізняються включення обмоток:

  • послідовним, коли обмотки виконуються товстим проводом з малою кількістю витків;

  • паралельним, коли обмотки виконуються тонким дротом і великою кількістю витків.

Так і по режиму роботи:

  • тривалий;

  • короткочасний;

  • Переривчастий.

висновок

Електромагнітний привід – швидкодіючий і дешевий варіант виконавчих механізмів. Також в більшості своїй має більшу довговічністю, ніж електродвигунні привід, через відсутність обертових робочих частин, редукторів.

Дивіться також: Як зробити електромагніт своїми руками

Олексій Бартош

Ссылка на основную публикацию