Eletroímãs e suas aplicações

Um eletroímã cria um campo magnético usando uma bobina transmitida com corrente elétrica. Para amplificar esse campo e direcionar o fluxo magnético ao longo de um caminho específico, a maioria dos eletroímãs possui um circuito magnético feito de aço magnético macio.

Aplicação de eletroímãs

Os eletroímãs se tornaram tão difundidos que é difícil nomear um campo da tecnologia onde são usados ​​de uma forma ou de outra. Eles são encontrados em muitos eletrodomésticos – barbeadores elétricos, gravadores, televisões, etc. Dispositivos de tecnologia de comunicação – telefonia, telégrafo e rádio – são impensáveis ​​sem seu uso.

Os eletroímãs são parte integrante de máquinas elétricas, muitos dispositivos de automação industrial, equipamentos de controle e proteção para várias instalações elétricas. Um campo em desenvolvimento de aplicação de eletroímãs é o equipamento médico. Finalmente, eletroímãs gigantes são usados ​​para acelerar partículas elementares em sincrofasotrons.

O peso dos eletroímãs varia de frações de grama a centenas de toneladas, e a energia elétrica consumida durante sua operação varia de miliwatts a dezenas de milhares de quilowatts.

Um campo especial de aplicação de eletroímãs são os mecanismos eletromagnéticos. Neles, os eletroímãs são usados ​​como acionamento para realizar o movimento de translação necessário do elemento de trabalho, seja para girá-lo em um ângulo limitado ou para criar uma força de retenção.

Um exemplo de tais eletroímãs são os eletroímãs de tração, projetados para realizar determinado trabalho ao mover determinados corpos de trabalho; fechaduras eletromagnéticas; embreagens e freios eletromagnéticos e solenóides de freio; eletroímãs que acionam dispositivos de contato em relés, contatores, acionadores de partida, disjuntores; eletroímãs de elevação, eletroímãs vibratórios, etc.

Em vários dispositivos, juntamente com eletroímãs ou em vez deles, são utilizados ímãs permanentes (por exemplo, placas magnéticas de máquinas de corte de metal, freios, fechaduras magnéticas, etc.).

Classificação de eletroímãs

Os eletroímãs são muito diversos em design, que diferem em suas características e parâmetros, portanto, a classificação facilita o estudo dos processos que ocorrem durante sua operação.

Dependendo do método de criação de um fluxo magnético e da natureza da força de magnetização atuante, os eletroímãs são divididos em três grupos: eletroímãs neutros com corrente contínua, eletroímãs polarizados com corrente contínua e eletroímãs com corrente alternada.

eletroímãs neutros

Em eletroímãs CC neutros, um fluxo magnético de trabalho é criado por meio de uma bobina permanente.A ação do eletroímã depende apenas da magnitude desse fluxo e não depende de sua direção e, portanto, da direção da corrente na bobina do eletroímã. Na ausência de corrente, o fluxo magnético e a força de atração atuando na armadura são praticamente nulos.

Eletroímãs polarizados

Os eletroímãs DC polarizados são caracterizados pela presença de dois fluxos magnéticos independentes: (polarização e trabalho. O fluxo magnético de polarização na maioria dos casos é criado com a ajuda de ímãs permanentes. Às vezes, eletroímãs são usados ​​para esse fim. O fluxo de trabalho ocorre sob a ação da força de magnetização da bobina de trabalho ou de controle. Se não houver corrente nelas, a força de atração criada pelo fluxo magnético de polarização atua na armadura. A ação de um eletroímã polarizado depende tanto da magnitude quanto da direção da fluxo de trabalho, ou seja, a direção da corrente na bobina de trabalho.

eletroímãs CA

Nos eletroímãs de corrente alternada, a bobina é energizada por uma fonte de corrente alternada. O fluxo magnético criado pela bobina pela qual passa a corrente alternada muda periodicamente de magnitude e direção (fluxo magnético alternado), pelo que a força eletromagnética de atração pulsa de zero a um máximo com uma frequência duas vezes a frequência do suprimento atual.

No entanto, para eletroímãs de tração, reduzir a força eletromagnética abaixo de um certo nível é inaceitável, pois isso leva a vibrações da armadura e, em alguns casos, à interrupção direta da operação normal.Portanto, em eletroímãs de tração operando com fluxo magnético alternado, é necessário recorrer a medidas para reduzir a profundidade da ondulação de força (por exemplo, usar uma bobina de blindagem cobrindo parte do polo do eletroímã).

Além das variedades listadas, os eletroímãs de correção de corrente são atualmente difundidos, o que pode ser atribuído aos eletroímãs de corrente alternada em termos de potência e estão próximos dos eletroímãs de corrente contínua em termos de suas características. Porque ainda existem algumas características específicas de seu trabalho.

Dependendo da maneira como o enrolamento é ligado, é feita uma distinção entre eletroímãs com enrolamentos em série e paralelos.

Os enrolamentos em série operando em uma determinada corrente são feitos com um pequeno número de voltas em uma grande seção. A corrente que passa por essa bobina praticamente não depende de seus parâmetros, mas é determinada pelas características dos consumidores conectados em série com a bobina.

Os enrolamentos paralelos operando em uma determinada tensão têm, via de regra, um número muito grande de voltas e são feitos de fio com uma pequena seção transversal.

Pela natureza da bobina, os eletroímãs são divididos naqueles que operam nos modos longo, periódico e de curto prazo.

Em termos de velocidade de ação, os eletroímãs podem ter velocidade de ação normal, ação rápida e ação lenta. Essa divisão é um tanto arbitrária e indica principalmente se foram tomadas medidas especiais para atingir a velocidade de ação necessária.

Todas as características acima deixam sua marca nas características de design dos eletroímãs.

Eletroímãs de elevação

dispositivo eletromagnético

Ao mesmo tempo, com toda a variedade de eletroímãs encontrados na prática, eles consistem nas partes principais com a mesma finalidade. Eles incluem uma bobina com uma bobina de magnetização localizada (pode haver várias bobinas e várias bobinas), uma parte fixa de um circuito magnético feito de material ferromagnético (garga e núcleo) e uma parte móvel de um circuito magnético (armadura). Em alguns casos, a parte estacionária do circuito magnético consiste em várias partes (base, caixa, flanges, etc.). a)

A armadura é separada do resto do circuito magnético por entreferros e faz parte do eletroímã, que, percebendo a força eletromagnética, a transfere para as partes correspondentes do mecanismo acionado.

O número e a forma dos entreferros que separam a parte móvel do circuito magnético da parte estacionária dependem do desenho do eletroímã.Os entreferros onde ocorre uma força útil são chamados de trabalhadores; lacunas de ar onde não há força na direção do possível movimento da âncora são parasitas.

As superfícies da parte móvel ou estacionária do circuito magnético que limitam o entreferro de trabalho são chamadas de pólos.

Dependendo da localização da armadura em relação ao resto do eletroímã, é feita uma distinção entre eletroímãs de armadura atrativa externa, eletroímãs de armadura retrátil e eletroímãs de armadura externa com movimento transversal.

Uma característica dos eletroímãs com uma armadura atrativa externa é a localização externa da armadura em relação à bobina. Isso é afetado principalmente pelo fluxo de trabalho que passa da armadura para o lado final do núcleo.O movimento da armadura pode ser rotacional (por exemplo, um solenóide de válvula) ou translacional. As correntes de fuga (fechando além da lacuna de trabalho) em tais eletroímãs praticamente não criam forças de tração e, portanto, tendem a ser reduzidas. Os eletroímãs deste grupo podem desenvolver uma força bastante grande, mas geralmente são usados ​​com golpes de armadura relativamente pequenos.

Uma característica distintiva dos eletroímãs de armadura retrátil é a colocação parcial da armadura em sua posição inicial dentro da bobina e seu movimento posterior na bobina durante a operação. Os fluxos de fuga de tais eletroímãs, especialmente com grandes folgas de ar, criam uma certa força de tração, pelo que são úteis, especialmente para cursos de armadura relativamente grandes. Esses eletroímãs podem ser feitos com ou sem batente, e a forma das superfícies que formam a folga de trabalho pode ser diferente dependendo da característica de tração a ser obtida.

Os mais comuns são eletroímãs com pólos cônicos planos e truncados, bem como eletroímãs sem limitador. Como guia para a armadura, um tubo de material não magnético é mais frequentemente usado, o que cria uma lacuna parasita entre a armadura e a parte estacionária superior do circuito magnético.

Solenóides de armadura retrátil podem desenvolver forças e ter cursos de armadura variando em uma faixa muito ampla, tornando-os amplamente utilizados.

V eletroímãs com uma armadura de armadura externa movendo-se transversalmente se move através das linhas magnéticas de força, girando através de um certo ângulo limitado.Esses eletroímãs geralmente desenvolvem forças relativamente pequenas, mas permitem, por correspondência apropriada das formas do pólo e da armadura, obter mudanças na característica de tração e um alto coeficiente de retorno.

Em cada um dos três grupos listados de eletroímãs, por sua vez, existem várias variedades de design relacionadas tanto à natureza da corrente que flui através da bobina quanto à necessidade de garantir as características e parâmetros especificados dos eletroímãs.

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