Из чего состоит электромагнит

Магнетизм и электричество

Словарные определения электричества и магнетизма различны, хотя они являются проявлениями одной и той же силы. Когда электрические заряды движутся, они создают магнитное поле. Его изменение, в свою очередь, приводит к возникновению электрического тока.

Изобретатели используют электромагнитные силы для создания электродвигателей, генераторов, устройств МРТ, левитирующих игрушек, бытовой электроники и многих других бесценных устройств, без которых невозможно представить повседневную жизнь современного человека. Электромагниты неразрывно связаны с электричеством, они просто не могут работать без внешнего источника питания.

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, обладающего ферромагнитными свойствами.

Обмотка обычно выполняется из медного или алюминиевого провода разной толщины, обязательно покрытого изоляцией. Но есть и электромагниты из сверхпроводящих материалов. Сами магнитопроводы изготавливают из стали, железоникелевых сплавов или чугуна.

А для того, чтобы минимизировать сопротивление вихревым токам, магнитопроводы конструктивно сконструированы из целого набора тонких листов. Теперь мы знаем, что такое электромагнит. Рассмотрим историю создания этого полезного устройства более подробно.

История

Уильям Стерджен считается создателем электромагнита. Именно он изготовил первый подобный магнит в 1825 году. Конструктивное устройство представляло собой цилиндрический кусок железа, на который был намотан толстый изолированный медный провод.

В момент пропускания через него электрического тока металлический стержень приобретал свойства магнита. А когда ток прерывался, устройство сразу теряло весь магнетизм. Именно такое качество — включение и выключение по необходимости — и позволяет использовать электромагниты в ряде технологических и промышленных сфер.

Мы рассмотрели вопрос о том, что такое электромагнит. Теперь разберемся с его основными видами. Они делятся по способу создания магнитного поля. Но их функция остается прежней.

Общая характеристика

Электромагнит представляет собой простую катушку с проводом, подключенную к источнику, передающему постоянный ток.

Подключенные к источнику постоянного тока (и напряжения), катушка и провод начинают получать энергоресурсы и создают магнитное поле, подобное полю, образующемуся в постоянных стержневых магнитах. Плотность магнитного тока всегда пропорциональна величине электрического тока, протекающего через толстую катушку.

Полярность электромагнита определяется направлением тока. Механизм образования включает (самый простой вариант) намотку провода на сердечник из металла, по которому затем проходит электричество от определенного источника. Если внутренняя полость катушки заполнена воздухом, она называется соленоидом.

Электромагнит — это устройство, которое можно использовать для создания электромагнитного поля. Его основной характеристикой является способность контролировать силу поля, его полярность и форму. В этом случае сила магнитного поля регулируется с помощью величины используемого электрического тока, протекающего через катушку.

Полярность можно установить, определив, в каком направлении необходимо перемещать протекающий ток. Форма магнитного поля зависит от формы металлического сердечника, служащего «стержнем» для намотки провода.

Не забывайте, что полюса электромагнита определяются так же, как и в соленоидах, по физическому правилу правой руки. П.П.Р. Еще называют правило сверла, которое является мнемоническим средством, с помощью которого определяют направление векторных произведений и правильное основание.

Увеличить силу электромагнита, а точнее его поля, можно с помощью:

• среднечников применения из «мягкого» железа;
• большее применение чисел витков;
• применение электрического тока в больших размерах.

Основная классификация

Существует три основных классификации электромагнитов. Они обусловлены током в электромагнитах и ​​способом его создания:

1. Нейтральный е/м постоянного тока — устройство, в котором магнитный поток создается так, что сила притяжения становится зависимой только от величины и скорости подачи постоянного тока, а его направление в обмотке ни на что не влияет.
2. Поляризованный е/м пасностного тока – устройство, внутри которого размещены 2 независимых магнитных тока: поляризующий и рабочий. Второй создается с использованием рабочей обмотки. Поляризационные токи обязаны своим образованием постоянным магнитным полям, реже дополнительным электромагнитам. Эти токи необходимы для создания в магните сил притяжения. Работа такого устройства определяется направлением и/или величиной электрического тока в обмотке, выполняющей работу.
3. Э/м америменного тока — устройство, обмотка которого питает источник переменного тока. Течение тока магнитной природы может периодически изменять свое направление и величину (величину). Потенциал однонаправленной силы, ответственной за притяжение, может изменяться только по своей величине, что приводит к пульсации этой силы в диапазоне от нуля до максимально-предельных значений с частотой, вдвое превышающей частоту питающего тока. Чаще всего используется в бытовой технике.

Другие виды классификации

Существуют и другие способы классификации электромагнитов. Например, их можно отличить по полю электромагнита и его состоянию: переменное и/или постоянное.

Существуют также классификации, основанные на способах включения обмотки (последовательное и параллельное включение), на производительности и ее характеристиках (способны работать длительное время, прерывисто и кратковременно) и превосходны по быстродействию задание (медленно и быстро).

Как устроены плоскошлифовальные станки

Подавляющее большинство деталей из металла подвергают такой технологической операции, как шлифовка. Для его выполнения с высокой производительностью и точностью используются станки плоскошлифовальной группы.

Довольно сложный в изображении ленточный станок с химическими функциями

На плоскошлифовальных станках серийных моделей возможна обработка как плоских, так и фасонных деталей. Точность обработки поверхности, которая может быть достигнута при использовании таких устройств, составляет 0,16 мкм.

Конечно, добиться такого результата при работе на станках, сделанных своими руками, практически невозможно. Однако даже та точность, которую можно получить на самодельных станках, вполне достаточна для многих изделий из металла.

Каркас станины является основным конструктивным элементом станков этой группы (как и любого другого оборудования). От ее габаритов напрямую зависит, детали каких размеров можно обрабатывать на станке

Чугун является наиболее распространенным материалом для производства плоскошлифовального оборудования, так как этот металл благодаря своим характеристикам отлично гасит вибрации, что особенно важно для устройств аналогичного назначения

Конструктивным элементом плоскошлифовальных станков, на котором закрепляется обрабатываемая заготовка, является рабочий стол, имеющий круглую или прямоугольную форму. Его размеры, в зависимости от конкретной модели плоскошлифовального оборудования, могут серьезно различаться.

Детали, подлежащие обработке, на таком рабочем столе могут фиксироваться за счет его намагниченной поверхности или с помощью специальных прижимных элементов. В процессе обработки рабочий стол совершает возвратно-поступательные и круговые движения.

В серийно выпускаемых плоскошлифовальных станках рабочий стол приводится в движение с помощью гидравлической системы. В оборудовании, собранном своими руками, для этой цели используются механические трансмиссии.

Направляющие являются важными элементами конструкции плоскошлифовального оборудования, благодаря которым обеспечивается точность и плавность движения рабочего стола. Помимо высокой точности изготовления, направляющие должны обладать исключительной долговечностью, так как подвержены активному износу в процессе практически постоянного перемещения рабочего стола.

Для достижения высокой точности обработки направляющие должны обеспечивать точное, плавное (без рывков) перемещение рабочего стола с минимальным трением соприкасающихся элементов. Именно поэтому для производства этих элементов конструкции используется высокопрочная сталь.

Рабочий инструмент плоскошлифовального станка, часть комментариев может участительный круг или абразивная лента, устанавливается на шпинделе бабки. Вращение рабочего органа, за которое отвечает главный электродвигатель, может передаваться посредством редуктора или ременной передачи.

Для плоскошлифовальных станков, которые изготавливаются своими руками, можно выбрать более простой вариант: подобрать диаметр шлифовального круга таким образом, чтобы его можно было прикрепить непосредственно к валу электродвигателя. Это исключит необходимость использования шестеренчатой ​​или ременной передачи.

Конструкция и составные части

Чем диэлектрические галоши отличаются от ботов, где применяются и как верят

Центральным рабочим элементом привода является блок соленоидов, образованный полой катушкой и магнитопроводом. Коммуникационные электромагнитные связи этого узла с другими частями обеспечиваются небольшим внутренним якорем с регулирующими импульсными клапанами. В нормальном состоянии сердечник поддерживается пружиной со стержнем, упирающимся в седло.

Кроме того, устройство типа электромагнитного привода предусматривает наличие так называемого ручного дублера рабочей части, который берет на себя функции механизма в моменты резких изменений или полного отсутствия напряжения.

Могут быть предусмотрены дополнительные функциональные возможности, обеспечиваемые сигнальными устройствами, вспомогательными фиксирующими элементами и фиксаторами положения ядра. Но поскольку одним из преимуществ накопителей этого типа является небольшой размер, то в целях оптимизации разработчики стараются исключить чрезмерное насыщение конструкции вторичными устройствами.

Способы эксплуатации

Наиболее обширной и важной областью применения электромагнитов является сфера построения и эксплуатации электрических машин и устройств, входящих в систему автоматизации в промышленности. Еще одним важным направлением является аппаратура регулирования и защиты электротехнических объектов/установок.

Также электромагниты применяются при изготовлении различных механизмов, в качестве привода для которых осуществляется необходимое поступательное движение (вращение) рабочего органа той или иной машины или для создания удерживающих усилий. Примером последних функций может быть электромагнит в составе грузоподъемного механизма/машины.

Различают электромагниты связи, необходимые для запуска действия торможения или установления сцепления (в машинах), электромагниты, применяемые в пусковых, контакторных и коммутационных устройствах, а также применяемые при создании электроизмерительных приборов и т д

Электромагниты – устройства, перспективные при построении тяговых приводов скоростных транспортных средств, где с их помощью создают магнитную подушку. В настоящее время медицина не обходится без использования электромагнитов. При проведении химических, биологических и физических экспериментов их часто используют.

Благодаря широкому спектру использования и конструктивного исполнения, а также масштабности и энергоемкости электромагниты доступны как в быту, так и в любых других сферах человеческой деятельности. Вес электромагнитов может варьироваться от нескольких граммов до сотен тонн, а расходуемой электроэнергии – от долей Вт до многих десятков МВт.

Читайте также: Электрическое поле: определение, классификация, характеристики

Промышленность

Наверное, все хоть раз, но в реальности версотати такая представка, как элегатном пейменный. Это толстый «блин» разного диаметра, обладающий огромной тяговой силой и используемый для перевозки грузов, металлолома и вообще любого другого металла. Его удобство заключается в том, что достаточно отключить питание — и сразу отключается вся нагрузка, и наоборот. Это значительно упрощает процесс погрузки и разгрузки.

Сила электромагнита, кстати, рассчитывается по следующей формуле:

F=40550∙B^2∙С.

Давайте посмотрим на это более подробно. При этом F — сила в килограммах (также может измеряться в ньютонах), B — величина индукции, а S — площадь рабочей поверхности устройства.

Расчёты

Прежде чем приступить к сбору электромагнита своими руками, производят предварительный расчет его параметров. Элементы конструкции рассчитываются отдельно для ЕМ постоянного и переменного тока.

Для постоянного тока

Перед проведением расчетов катушки определяют по необходимой величине магнитодвижущей силы (МДС). Параметры намотки должны обеспечивать необходимую МДС, катушка не должна перегреваться, иначе будет потерян изоляционный слой провода обмотки. Исходными данными для расчета являются напряжение в проводе электромагнитной катушки и необходимая величина магнитной вынуждающей силы.

Методики расчета электроманиов пастонного тока пастонено связаны в сети интернета. Там же можно подобрать формулы для определения МДС, сечения жилы и провода обмотки, его длины.

Дополнительная информация. В большом количестве в интернете ищут расчёты элегатментов на 12 вольт, сделанных своими руками. В зависимости от потребностей, вы можете пойти разными путями для расчетов. В основном выбирают «рецепты» исходя из определения сечения и длины обмоточного провода, питаемого от стандартной батареи формата «А» или «АА».

Для переменного тока

Основой для ЕМ переменного тока является расчет обмотки. Как и в предыдущем случае, руководствуются исходными требованиями к величине МДС. Несмотря на большое количество рекомендуемых расчетных формул, чаще всего «возможности» устройства определяются экспериментальным подбором параметров деталей его конструкции. Методики расчета ЕМ тока тока всегда можно найти во всемирной паутине (интернет).

Техника

Также подобные магниты используются в различной технике и электронике, и в бытовой сфере, например, в качестве замков. Такие замки удобны тем, что очень быстро и легко обслуживаются, но при этом достаточно обесточить здание в аварийной ситуации — и все они открываются, что очень удобно при пожаре.

Ну и само собой работа всех реле основана на принципах электромагнетизма.

Как видите, это очень важное устройство, нашедшее применение в разных областях науки и техники.

Медицина

Еще в конце XIX века электромагниты нашли применение в медицине. Одним из таких примеров является специальное устройство, способное извлекать из глаза инородные тела (металлическую стружку, ржавчину, окалину и т д).

А в наше время электромагниты тоже широко применяются в медицине, и, наверное, один из приборов, о которых все слышали, это МРТ. Он работает на основе магнитно-ядерного резонанса и, по сути, представляет собой огромный и мощный электромагнит.

Примеры использования ЭМ

В качестве примеров применения электромагнитов можно привести следующие устройства:

• телевизоры;
• трансформаторы;
• авто стартеры.

Телевизоры

Современные дома, как правило, наполнены различными электроприборами. Находия близкого телеприёмника, они взужейство индуцируют магнитной индукцией на экран телевизора (ТВ). В телевизор уже встроена защита от намагничивания экрана. При появлении на поле дисплея разноцветных пятен необходимо выключить прибор на 10-20 минут. Встроенная защита уберет намагничивание экрана.

В некоторых случаях этот метод не оказывает необходимой помощи. Затем используют специальный электромагнит, который называется дросселем. Это своего рода индукционная катушка. Устройство подключается к розетке бытовой электросети и проводится вдоль и поперек экрана. В результате наведенные магнитные поля поглощаются дросселем.

Трансформаторы

Конструкция трансформаторов очень похожа на конструкцию электромагнитов. А там обмотки и сердечники. Отличие трансформатора от ЕМ в том, что первый магнитопровод имеет замкнутую форму. Поэтому полная магнитная сила обнуляется противоположными магнитными токами.

Пусковое устройство автомобиля

Стартер автомобиля работает как пусковое устройство двигателя. Включается в момент запуска двигателя. Временная передача пускового усилия на коленчатый вал двигателя обеспечивается втягивающим электромагнитом.

При провоте ключа в замке зажигания ЕМ втягивает шестерню в зубья коленчатого вала. Во время контактная электродвигатель стратера выполнения мотора до сикле сограния фолы в цилиндрах мотора. Затем тяговое реле отключает электромагнит и шестерня стартера возвращается в исходное положение. После этого машина может двигаться.

Стартер с тяговым реле

Электромагниты настолько плотно вошли в сферу человеческой деятельности, что существование без них немыслимо. Нехитрые устройства можно встретить повсюду Знание принципов их действия позволит домашнему мастеру справиться с мелким ремонтом бытовых электроприборов.

Применение грузоподъемных и крупномасштабных электромагнитов

Электродвигатели и генераторы жизненно необходимы в современном мире. Двигатель получает электрическую энергию и использует магнит для преобразования электрической энергии в кинетическую энергию. Генератор, с другой стороны, преобразует движение с помощью магнитов для выработки электроэнергии.

Грузоподъемные элегатмоны используются при перемещении негабаритных металлических предметов. Также они необходимы при сортировке металлолома, для отделения чугуна и других черных металлов от цветных.

Настоящее чудо техники — японский левитирующий поезд, способный развивать скорость до 320 километров в час. В нем используются электромагниты, которые помогают парить в воздухе и невероятно быстро двигаться.

Военные США проводят высокотехнологичные эксперименты с футуристической электромагнитной рельсовой пушкой. Она может направлять свои снаряды на значительные расстояния с огромной скоростью. Снаряды обладают огромной кинетической энергией, поэтому могут поражать цели без использования взрывчатых веществ.

Понятие электромагнитной индукции

При исучении электричества и магнестим выпользовать использование ночения елеграматной принадлежности. Индукция имеет место, когда в проводнике возникает электрический ток в присутствии изменяющегося магнитного поля. Применение электромагнитов с их принципами индукции активно используется в электродвигателях, генераторах и трансформаторах.

Сверхпроводящий электромагнит

Отличие сверхпроводящего электромагнита от обычного в том, что в его обмотке вместо обычного проводника используется сверхпроводник. При этом его обмотка охлаждается жидким гелием до очень низких температур. Его преимущество в том, что ток в нем достигает очень больших значений, благодаря тому, что сверхпроводник практически не имеет сопротивления.

Поэтому магнитное поле приобретает большую силу. Эксплуатация таких электромагнитов дешевле, так как отсутствуют тепловые потери в обмотке. Сверхпроводящие магниты используются в устройствах МРТ, ускорителях частиц и другом научном оборудовании.

Дополнительные конструкции электромагнита

В большинстве конструкций соосность анкеров по осям обеспечивается с помощью центрирующего узла, представляющего собой вал из немагнитных материалов. Один конец вала жестко закреплен в осевом отверстии первого анкера и имеет возможность перемещения. Второй конец вала установлен в осевом отверстии второго анкера с применением подшипников скольжения.

Такая конструкция недостаточно надежна, так как существует вероятность заклинивания свободного конца вала из-за удара посторонних предметов. Эту проблему решают электромагниты постоянного тока, используемые в центрирующем узле и обеспечивающие надежную работу вала при заклинивании одного из его концов.

Схема подключения на 380 в

Стандартная схема используется, когда необходим запуск двигателя. Работа осуществляется с помощью кнопок «Старт» и «Стоп». Любую нагрузку можно подключить вместо двигателя через магнитные пускатели.

В случае питания от трехфазной сети в силовую часть входят:

1. Трехполюсный автоматический выключатель.
2. Три пары силовых контактов.
3. Трехфазный асинхронный электродвигатель.

Цепь управления питается от первой фазы. Кнопки «Пуск» и «Стоп» не включены, катушка и вспомогательный контакт подключены параллельно кнопке «Пуск.

При нажатии кнопки «Старт» на катушке появится первая фаза. После этого стартер работает, а все контакты замыкаются. Напряжение проходит через нижние силовые контакты и по ним поступает на электродвигатель.

Где можно применять электромагниты в медицине?

Магнитно-резонансные томографы (МРТ) также работают с электромагнитами. Это специализированный медицинский метод исследования внутренних органов человека, недоступных для непосредственного осмотра. Наряду с основными используются дополнительные градиентные магниты.

Где используются электромагниты? Они присутствуют во всех типах электрических устройств, включая жесткие диски, динамики, двигатели, генераторы. Электромагниты используются повсеместно и, несмотря на свою незаметность, занимают важное место в жизни современного человека.