Электромагниты и их применение

§ 42. ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Если в соленоид поместить стальной сердечник и пропустить по его виткам электрический ток, то сердечник намагничивается и при­обретает   магнитные   свойства,   которыми   обладает   постоянный магнит.

Соленоид со стальным сердечником называется электромагни­том. При размыкании цепи обмотки электромагнита его стальной сердечник размагничивается.

Магнитное поле электромагнита во много раз сильнее поля со­леноида. Это объясняется тем, что намагниченный сердечник из ферромагнитного материала создает свое магнитное поле, которое, складываясь с магнитным полем соленоида, значительно увеличи­вает общее магнитное поле, образуемое током.

Для определения направления магнитных линий поля электро­магнита пользуются правилом буравчика. Практически для опре­деления полюсов электромагнита применяют магнитную стрелку.

Мощные электромагниты, подвешенные к подъемным кранам, служат для переноса изделий из стали и ее сплавов. Электромаг­ниты применяют на станочном оборудовании, в электродвигателях и во многих других устройствах. На сверлильных и плоскошлифо­вальных станках используют электромагнитные плиты (рис. 35). В такой плите помещается электромагнит, подключаемый к источ­нику постоянного тока. Электромагнит удерживает обрабатывае­мое ферромагнитное изделие на станке. После обработки детали выключают ток и снимают изделие со станка.

 На использовании электромагнита основано действие электро­магнитного пресса, значительно повышающего производительность труда при штамповке изделий. Пресс (рис. 36) состоит из электромагнита 1, укрепленного на корпусе 4, подвижного якоря 3, ползуна 2 и возвратной пружины. При прохождении тока по обмотке электромагнита якорь преодолевает сопротивление воз­вратной пружины и притягивается к электромагниту. При этом приходит в движение ползун 5, совершающий ударное действие на обрабатываемый прессом материал 6.

При выключении электромагнита  якорь вместе с ползуном при помощи спиральной пружины приходит в исходное  положение. При повторном замыкании цепи электромагнита пресс произведет вырубку очередной детали. Установив определенный режим замыкания и размыкания электромагнита пресса, процесс штамповки может быть автоматизирован.

Электромагниты широко применяют в  реле и искателях, которые получили большое распространение в устройствах автоматики.

Электромагнитное реле — это прибор приводимый в действие небольшим электрическим током. Реле при срабатывании замыкает и размыкает своими контактными пружинами электрические цепи относительно большой мощности.

Электромагнитные реле делятся на простые и поляризованные.  Основными частями простого электромагнитного реле (рис. 37, а) являются электромагнит с сердечником, якорь, мостик и контактные пружины. При прохождении электрического тока через обмотку  стальной сердечник 2 намагничивается и притягивает к себе 1 якорь 3. Последний своим мостиком 4 действует на контактные пружины 5, к которым подключаются провода от управляемых электрических цепей. Если ток в обмотке выключить, сердечник размагничивается и якорь приходит в первоначальное положение. Контакты I реле при этом вновь переключаются. Так как реле может иметь несколько пар контактных пружин, то оно (при срабатывании) одно-, временно может управлять несколькими различными объектами, присоединенными к контактам.

Рассмотрим схему применения простого электромагнитного реле (рис. 37,6) для автоматической сигнализации о ходе того или иного  производственного процесса.

В цепи обмотки реле Р находится батарея Б и кнопка К_н. Цепь контактов К₁ и К₂, в которую включена сигнальная лампа, в спокойном положении замкнута, и лампа горит.

Цепь контактов К₃ и К₄, к которой подсоединен электрический звонок Зв, в спокойном   положении   разомкнута.   Когда   кнопка разомкнута, сигнальная лампа горит, указывая на то, что производственный процесс протекает нормально.

При нарушении производственного процесса специальное уст­ройство замкнет кнопку и по обмотке реле Р потечет ток. В резуль­тате этого якорь реле притянется к сердечнику и переключит кон­тактные пружины реле. Контакты К₁ и К₂ разомкнутся и сигналь­ная лампа погаснет, а контакты К₃ и К₄, цепи звонка замкнутся и зазвонит звонок. Это укажет обслуживающему персоналу, что про­изводственный процесс нарушен. После устранения причин, нару­шивших ход процесса, кнопка К_н разомкнётся и разорвет цепь об мотки реле.

 При этом якорь отойдет от сердечника реле, а контакты цепи звонка разомкнутся и звонок перестанет звонить.

Поляризованное электромагнитное реле состоит из электромаг­нита и постоянного магнита. В таком реле образуется два магнит­ных потока. Один из них — рабочий-—создается электромагнитом, а другой — вспомогательный — постоянным магнитом. Основными частями поляризованного реле (рис. 38) являются постоянный маг­нит 1, намагничивающие катушки 2 (электромагниты), стальной сердечник 5, якорь 4, помещенный на оси 3, и контактные винты 6, между которыми перемещается якорь с контактами 7.

Магнитный поток магнита разветвляется на два потока Ф₁ и Ф₂ и намагничивает   концы   сердечника    (одноименная   полярность).

При отсутствии тока (сигнала управления) в обмотке 2 реле якорь 4 находится в одном из крайних положений и замыкает один из контактных винтов 6. В таком состоянии якорь удерживается сердечником  силой  притяжения   магнитного   потока  постоянного магнита. Допустим, что якорь находится у левого контакта. Для перемещения якоря в правое положение необходимо по обмотке реле пропустить ток  (сигнал управления)   в таком  направлении, чтобы созданный током, протекающим по правой обмотке, магнитный поток Ф складывался с магнитным потоком Ф₁ а магнитное поле левой катушки вычиталось из магнитного потока Ф₂ и ослабило его.

В этом случае величина пра­вой    части    магнитного    потока (Ф_э + Ф₁)  будет   больше   потока левой    части    (Ф­э — Ф₂);    якорь реле притянется к правому концу сердечника и быстро переместится в правое положение.

Чтобы якорь оказался в пер­воначальном положении (левом), необходимо   пропустить   по   его обмотке ток в противоположном направлении.   Тогда   намагниченность левой части сердечника реле (Фэ+Ф₂) усилится, а намагниченность    правой   части   сердечника (Фэ — Ф₁ )  ослабится.

Таким образом, срабатывание поляризованного реле зависит от направления тока в его обмотке.

На этом свойстве основано применение поляризованного реле. Оно используется для того, чтобы по одному проводу передавались две различные команды, например «включено» и «выключено» или «да» и «нет» и др.

Для работы реле требуется весьма небольшой ток, а время сра­батывания его очень мало.