Obwody magnetyczne urządzeń elektrycznych

Obwód magnetyczny urządzeń elektrycznych nazywany jest zbiorem jego elementów, przez które zamknięty jest strumień magnetyczny. Strumień magnetyczny w urządzeniach jest tworzony głównie przez cewki prądowe, znacznie rzadziej stosowane magnesy trwałe.

System magnetyczny produktu (urządzenia) elektrycznego — część produktu (urządzenia) elektrycznego, reprezentująca zespół części ferromagnetycznych przeznaczonych do przewodzenia w nim głównej części strumienia magnetycznego (GOST 18311-80).

Układ magnetyczny, tj. zespół elementów aparatury wytwarzających pole magnetyczne składa się z dwóch głównych części:

1) rdzeń elektromagnesu, który jest stałą częścią przewodu elektrycznego, na którym osadzona jest cewka;

2) ruchoma część układu, zwana zworą elektromagnesu.

Gdy cewka elektromagnetyczna jest podłączona do źródła zasilania, część energii elektrycznej odbieranej przez cewkę jest zamieniana na ciepło w wyniku strat energii w rezystancji drutów cewki, a pozostała energia jest wykorzystywana do wytworzenia pola magnetycznego.

Strumień magnetyczny przechodzący przez twornik wytwarza siłę elektromagnetyczną, która powoduje przyciąganie twornika do rdzenia. W ten sposób część energii magnetycznej przekazywanej do cewki elektromagnesu jest przekształcana, gdy zwora jest poruszana, w energię mechaniczną.

Ryż. 1. Oznaczenie obwodów magnetycznych urządzeń elektrycznych
Wszystkie elektromagnetyczne urządzenia zdalnego sterowania (przekaźniki, rozruszniki, styczniki) działają poprzez przepuszczanie strumienia magnetycznego przez ich obwody magnetyczne.

Systemy magnetyczne urządzeń można podzielić na:

1) Z natury prądu:

a) Układy prądu stałego

b) Systemy prądu przemiennego.

2. W drodze działania:

a) atrakcja

b) powściągliwość.

Systemy mocujące obejmują na przykład płytki elektromagnetyczne szlifierek, które służą do magnetycznego mocowania obrabianych przedmiotów. Przyciąganie urządzeń elektromagnetycznych służy do nadania określonego ruchu ruchomym częściom urządzenia.

3. Zgodnie z naturą ruchu twornika układy magnetyczne dzielą się na magnesy:

a) z translacyjnym ruchem kotwicy

b) z obracającą się zworą z ruchem obrotowym.

4. Zgodnie z metodą włączenia układy magnetyczne wyróżnia się włączeniem cewki elektromagnetycznej do sieci zasilającej szeregowo i równolegle. W pierwszym przypadku uzwojenie musi być zaprojektowane na sumaryczny prąd określony przez odbiorniki energii i stosunkowo niskie napięcie. W drugim przypadku cewka jest zaprojektowana do zasilania pełnym napięciem przy stosunkowo niskim prądzie.

5. Układy magnetyczne urządzeń mogą mieć inny tryb pracy, który określa warunki ich nagrzewania.Podobnie jak w przypadku silników, istnieją trzy główne tryby działania urządzeń: ciągły, krótkotrwały i przerywany.

6. Układy elektromagnetyczne urządzeń dzieli się również ze względu na ich konstrukcję.

na ryc. 2 przedstawia najczęściej spotykane konstrukcje układów magnetycznych pojazdów.

Ryż. 2. Formy układów magnetycznych urządzeń elektromagnetycznych

na ryc. 2a przedstawia elektromagnes typu zaworowego stosowany zarówno do prądu stałego, jak i przemiennego. Gdy cewka jest odłączona od źródła prądu, zwora spada z rdzenia elektromagnesu pod działaniem sprężyny otwierającej.

Na ryc. 2 b pokazuje urządzenie elektromagnesu prądu stałego z obracającym się zworą, który ma tendencję do osiadania w pozycji poziomej, pokonując opór zamykającej się sprężyny spiralnej. Zwora elektromagnesu typu pancerza pokazana na ryc. 2, c, po włączeniu, jest wciągany do cewki.

Elektromagnesy pokazane na ryc. 2, d i e, nazywane są elektromagnesami w kształcie litery U i W. W przypadku zastosowania takiego elektromagnesu w urządzeniach elektrycznych zasilanych prądem przemiennym jego obwód magnetyczny wykonany jest w postaci zestawu blach stalowych.

Pomiędzy twornikiem a rdzeniem elektromagnesu zwykle instalowana jest uszczelka z materiału niemagnetycznego o grubości około 0,2 - 0,5 mm. Element dystansowy zapobiega tak zwanemu „magnetycznemu przywieraniu” twornika do rdzenia, gdy cewka jest odłączona od sieci, ze względu na szczątkowe pole magnetyczne. Uszczelnienie niemagnetyczne pokazano na ryc. 2, ur.

Ryż. 3. Przekaźnik elektromagnetyczny

Charakterystyka sprzęgła elektromagnesu tzw. zależność siły pociągowej od wielkości szczeliny powietrznej między kotwą a rdzeniami.

W zależności od kształtu obwodu magnetycznego, rodzaju prądu zasilającego cewki, a także wielkości szczeliny magnetycznej, kształt charakterystyki trakcyjnej może być różny.