Електромагнитно задвижване: видове, предназначение, принцип на действие

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

При прилагането на компактни, продуктивни и функционални задвижващи механизми днес се интересуват почти всички области на човешката дейност от тежката индустрия до транспорта и домакинствата. Това е и причината за постоянното усъвършенстване на традиционните концепции за силовите агрегати, които, въпреки че се подобряват, не променят основното устройство. Най-популярните основни системи от този тип включват електромагнитно задвижване, чийто работен механизъм се използва както в широкоформатно оборудване, така и в малки технически устройства.

Назначение на шофиране

В почти всички целеви приложения този механизъм действа като изпълнителен орган на системата. Друго нещо е, че естеството на изпълняваната функция и степента на нейната отговорност в рамките на цялостния работен процес може да се промени. Например,в спирателните вентили това задвижване е отговорно за текущото положение на клапана. По-специално, поради своето усилие, припокриването приема положение на нормално затворено или отворено състояние. Такива устройства се използват в различни комуникационни системи, което определя както принципа на работа, така и защитните характеристики на устройството. По-специално, електромагнитното задвижване на димоотвеждане е включено в инфраструктурата на системата за пожарна безопасност, като конструктивно се свързва с вентилационните канали. Корпусът на задвижването и неговите критични работни части трябва да са устойчиви на високи температури и вредни контакти с термично опасни газове. Що се отнася до командата за изпълнение, автоматизацията обикновено работи, когато се открият признаци на дим. Задвижването в този случай е техническо средство за регулиране на потока от дим и изгаряне.

По-сложна конфигурация за използване на електромагнитни задвижващи механизми се осъществява в многопътните клапани. Това са един вид колекторни или разпределителни системи, чиято сложност се състои в едновременното управление на цели групи функционални единици. В такива системи се използва електромагнитен клапан за задвижване с функция за превключване на потоци през дюзи. Причината за затваряне или отваряне на канала могат да бъдат определени стойности на работната среда (налягане, температура), интензитет на потока, програмни настройки за време и др.

Дизайн и компоненти

Централен работен елемент на задвижването е соленоидният блок, който е образуван от куха намотка имагнитна сърцевина. Комуникационните електромагнитни връзки на този компонент с други части се осигуряват от малки вътрешни фитинги с управляващи импулсни клапани. В нормално състояние сърцевината се поддържа от пружина със стебло, което се опира на седлото. В допълнение, типичното електромагнитно задвижващо устройство предвижда наличието на така нареченото ръчно подразбиране на работната част, което поема функциите на механизма в моменти на внезапни промени или пълно отсъствие на напрежение. Може да се осигури допълнителна функционалност, осигурена чрез сигнализация, спомагателни заключващи елементи и фиксатори на позицията на сърцевината. Но тъй като едно от предимствата на този тип устройства е малкият им размер, за да оптимизират, разработчиците се опитват да избегнат прекомерното насищане на дизайна с вторични устройства.

Принципът на действие на механизма

И в магнитните, и в електромагнитните силови устройства ролята на активната среда се изпълнява от магнитния поток. За формирането му се използва или постоянен магнит, или подобно устройство с възможност за точково свързване или прекъсване на дейността му чрез смяна на електрическия сигнал. Изпълнителният орган започва да работи от момента на подаване на напрежението, когато токът започва да тече през веригите на соленоида. От своя страна ядрото, с увеличаване на активността на магнитното поле, започва своето движение спрямо кухината на индуктора. Всъщност принципът на действие на електромагнитното задвижване се свежда само до преобразуването на електрическата енергия вмеханично чрез магнитно поле. И веднага щом напрежението падне, в действие влизат силите на еластичната пружина, която връща сърцевината на мястото си и задвижващата котва заема първоначалното си нормално положение. Също така, за регулиране на отделните степени на предаване на сила в сложни многостепенни задвижвания, могат допълнително да се включват пневматични или хидравлични задвижвания. По-специално, те правят възможно първичното производство на електроенергия от алтернативни енергийни източници (вода, вятър, слънце), което намалява цената на работния процес на оборудването.

Действие на електромагнитен задвижващ механизъм

Моделът на движение на задвижващото ядро и неговата способност да работи като изходен захранващ блок определят характеристиките на действията, които механизмът може да извършва. Веднага трябва да се отбележи, че в повечето случаи това са устройства със същия тип елементарни движения на изпълнителната механика, които рядко се допълват със спомагателни технически функции. На тази основа електромагнитното задвижване е разделено на следните типове:

• Въртящо се. В процеса на подаване на ток се активира захранващ елемент, който прави завой. Такива механизми се използват в сферични и тапани клапани, както и в системи с пеперудни клапани.
• Реверсивен. В допълнение към основното действие, той е в състояние да осигури промяна в посоката на силовия елемент. По-често при контролните клапани.
• Натискане. Този електромагнитен задвижващ механизъм извършва натискащо действие, което се използва и при разпределението ивъзвратни клапани.

От гледна точка на структурното решение, захранващият елемент и ядрото може да са различни части, което увеличава надеждността и издръжливостта на устройството. Друго нещо е, че принципът на оптимизация изисква комбиниране на няколко задачи в рамките на функционалността на един технически компонент с цел пестене на пространство и енергийни ресурси.

Електромагнитни фитинги

Изпълнителните органи на задвижването могат да работят в различни конфигурации, извършвайки определени действия, необходими за функционирането на определена работеща инфраструктура. Но във всеки случай само функцията на сърцевината или якостния елемент няма да е достатъчна, за да осигури достатъчен ефект по отношение на изпълнението на крайната задача, с редки изключения. В повечето случаи се изисква и преходна връзка - един вид транслатор на генерираната механична енергия от директно задвижваната механика към целевото устройство. Например, в система за задвижване на всички колела, електромагнитният съединител действа не само като предавател на сила, но и като двигател, който свързва твърдо двете части на вала. Асинхронните механизми дори имат собствена възбуждаща намотка с ясно изразени полюси. Водещата част на такива съединители е направена според принципите на намотката на ротора на електродвигателя, което дава на този елемент функциите на преобразувател и преводач на сила.

При по-прости системи с директно действие, задачата за предаване на сила се изпълнява от стандартни сачмени лагери, въртящи се и разпределителни възли. Специфиченизпълнението и конфигурацията на действието, както и взаимовръзката със задвижващата система, се осъществява по различни начини. Често се разработват индивидуални схеми за взаимодействие на компоненти един с друг. В същия електромагнитен задвижващ съединител е организирана цяла инфраструктура със собствен метален вал, плъзгащи пръстени, колектори и медни пръти. И това не се брои паралелното подреждане на електромагнитни канали с полюсни накрайници и контури на посоката на линиите на магнитното поле.

Работни параметри на задвижване

Същият дизайн с типична оперативна схема може да изисква свързване на различни капацитети. Също така, типичните модели задвижващи системи се различават по мощност, тип ток, напрежение и др. Най-простият задвижващ механизъм на електромагнитен клапан работи на 220 V, но може да има и модели с подобен дизайн, но изискващи свързване към трифазни индустриални мрежи при 380 V. Изискванията за захранване се определят от размера на устройството и характеристиките на ядро. Броят на оборотите на двигателя, например, директно определя количеството консумирана мощност, а с това и изолационните свойства, намотките и параметрите на съпротивлението. Говорейки конкретно за индустриалната електрическа инфраструктура, проектът за интеграция на задвижване с тежко натоварване трябва да вземе предвид силата на сцепление, характеристиките на заземителния контур, схемата за изпълнение на устройството за защита на веригата и др.

Модулни задвижващи системи

Най-често срещаниструктурният форм-фактор за производство на задвижващи механизми, базирани на електромагнитния принцип на работа, е блок (или агрегат). Това е независимо и донякъде изолирано устройство, което е монтирано върху тялото на целевия механизъм или също отделно задействащо устройство. Основната разлика между такива системи се състои във факта, че техните повърхности не влизат в контакт с кухините на преходните силови връзки и освен това с работните елементи на изпълнителните органи на целевото оборудване. Поне такива контакти не налагат приемането на каквито и да било мерки за защита на двете структури. Блоковият тип електромагнитно задвижване се използва в случаите, когато функционалните единици трябва да бъдат изолирани от негативното влияние на работната среда - например от рисковете от повреда от корозия или излагане на температура. За осигуряване на механична връзка се използва същата изолирана арматура като стебло.

Интегрирани функции за задвижване

Вид електромагнитни задвижвания, които действат като неразделна част от работещата система, образувайки единна комуникационна инфраструктура с нея. По правило такива устройства имат компактни размери и ниско тегло, което им позволява да бъдат интегрирани в различни инженерни конструкции без значително влияние върху техните функционални и ергономични характеристики. От друга страна, оптимизирането на оразмеряването и необходимостта от разширяване на възможностите за обвързване (директно свързване към оборудването) ограничава създателите в предоставянето нависока степен на защита на такива механизми. Поради това се обмислят типични бюджетни изолационни решения, като разделителни херметични тръби, които помагат за защита на чувствителните елементи от агресивното въздействие на работната среда. Изключенията включват вакуумни клапани с електромагнитно задвижване в метален корпус, към които са свързани фитинги от високоякостна пластмаса. Но това вече са специализирани увеличени модели, които имат цялостна защита срещу токсични, термични и механични фактори.

Области на приложение на устройството

С помощта на това задвижване се решават задачите за силово механично поддържане на различни нива. В най-критичните и сложни системи се използват фитинги без жлеза за управление на електромагнитни устройства, което повишава степента на надеждност и производителност на оборудването. В тази комбинация агрегатите се използват в транспортни и комуникационни тръбопроводни мрежи, при поддръжка на складове с нефтопродукти, в химическата промишленост, в преработвателни станции и заводи в различни индустрии. Ако говорим за прости устройства, тогава в домашната сфера е често срещано електромагнитно задвижване на вентилатора за захранващи и изпускателни системи. Механизмите с малък формат също намират своето място във водопроводни инсталации, помпи, компресори и др.

Заключение

При условие, че структурата на задвижващия механизъм е правилно проектирана, на базата на електромагнитни елементи, можете да получите доста печелившоизточник на механична сила. В най-добрите версии такива устройства се отличават с висок технически ресурс, стабилна работа, минимална консумация на енергия и гъвкавост по отношение на комбинацията с различни задвижващи механизми. Що се отнася до характерните слабости, те се проявяват в ниска устойчивост на шум, което е особено изразено при работата на електромагнитното задвижване на прекъсвача на високоволтови електропроводи с напрежение 10 kV. Такива системи по дефиниция се нуждаят от специална защита срещу електромагнитни смущения. Също така, поради техническата и конструктивна сложност, дължаща се на използването на шарнирно-лостов механизъм с тласкач и задържащ ключ в превключвателя, е необходимо допълнително свързване на защитни електрически устройства за елиминиране на рисковете от късо съединение във веригите.