 |
Укажите примеры практического использования силовых электромагнитов.
|
|
|
|
Лабораторная работа №6
Тема: исследование тягового усилия электромагнита.
Цель работы: изучение конструкции и принципа действия силового электромагнита. Исследование влияния рабочего зазора на тяговое усилие электромагнита и построение его статической тяговой характеристики.
Теоретическая часть:
Объясните устройство и принцип действия силового электромагнита.
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.
Простейший электромагнит представляет собой 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.
При протекании тока через проводник, вокруг него создается магнитное поле. Это магнитное поле можно усилить, если придать проводнику форму катушки. 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.
Чем вызвано разнообразие форм и конструктивных решений магнитных систем силовых электромагнитов с втяжным якорем и с внешним притягивающимся якорем? В чем заключается различие этих магнитных систем друг от друга?
Магнитные системы электромагнитов отличаются большим разнообразием форм конструктивных решений (рис.1), диапазоном развиваемых тяговых усилий и перемещений подвижных частей.
Во многих руководствах электромагниты классифицируются по конструктивным признакам: плоские или цилиндрические, то есть имеющие прямоугольное П - или Ш - или Е – образное ярмо и прямоугольный якорь или цилиндрический корпус и якорь; короткоходовые или длинноходовые в зависимости от размера перемещений якоря по отношению к высоте обмотки возбуждения; с втяжным якорем, с внешним поперечно движущимся якорем, с комбинированным якорем; со стопом (ограничителем хода якоря) или со свободным выбегом якоря (бойка) для электромагнитов ударного действия и т.п.
Форму электромагнита выбирают исходя из необходимой тяговой характеристики. Если необходимо иметь пологую тяговую характеристику, то следует применять прямоходовый электромагнит. Если крутую – клапанный электромагнит. Ш-образная форма электромагнита используется преимущественно в схемах переменного тока.
|
|
|
Используя электромагнит с внешним притягивающимся якорем, можно получить достаточно сильный магнит, но он будет большего размера (в сравнении с втяжным якорем).
Электромагниты с втяжным якорем отличаются от электромагнитов с внешним притягивающимся якорем тем, что у них больше ход якоря, меньше размеры и более высокое быстродействие.
Укажите примеры практического использования силовых электромагнитов.
· Моторы и генераторы. Благодаря электромагнитам стало возможным производство электродвигателей и генераторов, которые работают по принципу электромагнитной индукции. Это явление было открыто ученым Майклом Фарадеем. Он доказал, что электрический ток создает магнитное поле. Генератор использует внешнюю силу ветра, движущейся воды или пара, вращает вал, который заставляет двигаться набор магнитов вокруг спирального провода, чтобы создать электрический ток. Таким образом, электромагниты преобразуют в электрическую другие виды энергии.
· Практика промышленного использования. Только материалы, сделанные из железа, никеля, кобальта или их сплавов, а также некоторые природные минералы реагируют на магнитное поле. Где используют электромагниты? Одной из сфер практического применения является сортировка металлов. Поскольку упомянутые элементы используются в производстве, с помощью электромагнита эффективно сортируют железосодержащие сплавы.
· С их помощью можно также поднимать и перемещать массивные объекты, например, автомобили перед утилизацией. Они также используются в транспортировке. Поезда в Азии и Европе используют электромагниты для перевозки автомобилей. Это помогает им двигаться на феноменальных скоростях.
· Электромагниты часто используются для хранения информации, так как многие материалы способны поглощать магнитное поле, которое может быть впоследствии считано для извлечения информации. Они находят применение практически в любом современном приборе. В быту они используются в ряде бытовых приборов. Одной из полезных характеристик электромагнита является возможность изменения магнитной силы, при изменении силы и направление тока, текущего через катушки или обмотки вокруг него. Колонки, громкоговорители и магнитофоны - это устройства, в которых реализуется этот эффект. Некоторые электромагниты могут быть очень сильными, причем их сила может регулироваться.
|
|
|
