Устройства и применения

Электромагнитная система, состоящая из металлического сердечника – магнита и статорной обмотки (рис. 12.1), называется электромагнитным устройством (ЭУ). Принцип действия ЭУ основан на том, что при подаче тока в статорную обмотку, сердечник (якорь) перемещается из-за действия магнитной индукции.

Рис. 12.1. Электромагнитное устройство

ЭУ применяются в системах автоматики в качестве переключающих (реле) и исполнительных устройств автоматики. ЭУ используемые в качестве реле называются электромагнитными реле (ЭР). В ЭР под действием входного электрического сигнала осуществляется переключение, при этом происходит скачкообразное изменение выходного сигнала.

Рис. 12.2.Электромагнитное реле

На рис.12.2 показано электромагнитное реле, здесь: 1– катушка, 2– ярмо, 3– сердечник, 4– наконечник, 5– пластины, 6 – контакты, 7 –якорь.

Принцип действия электромагнитного реле основан на том, что при подаче тока в обмотку статора (на катушку) создается магнитный поток, который проходя через сердечник, воздушного зазора d, якорь создает электромагнитное усилие, притягивающее якорь к сердечнику, последний замыкает контакты 6. Наконечник 4 предохраняет от залипания якоря к сердечнику при отсутствии зазора. Поэтому всегда остается начальный зазор D.

ЭР используемые для переключения мощных цепей называются контакторами. Такие реле используются в релейных системах управления автоматически управляемых электродвигателей, например, грузоподъемных и подъемно – транспортных машин.

В общем ЭР в системах автоматики используются для управления, защиты и сигнализации. В зависимости от входного тока ЭР делятся на реле постоянного и переменного тока. Реле постоянного тока в свою очередь подразделяется на нейтральные и поляризованные. В нейтральных ЭР положение якоря не зависит от направления тока в статорной обмотке. Наоборот, поляризованные реле реагируют на изменение полярности входного сигнала.

В реле переменного тока необходимо предусмотреть меры по устранению вибрации якоря из-за переменности входного тока. Для этого используются магнитопроводы, набранные из отдельных листов, двухобмоточные реле, реле с короткозамкнутыми витками. Все это усложняет конструкцию ЭР переменного тока.

Рис. 12.3. Линейный электромагнитный двигатель

По этой причине наибольшее распространение ЭР постоянного тока. В качестве исполнительных устройств автоматики ЭУ выполняют основные и вспомогательные функции. В том случае, когда ЭУ выполняют основные функции, они в системах автоматики непосредственно перемещают исполнительные устройства. Примером таких функций является, например, перемещение железнодорожных стрелок, электромагнитные схваты роботов, линейные электродвигатели, выпускаемые японской фирмой SODIC.Co.,Ltd. На рис. 12.3 показана схема линейного двигателя, показывающая одновременно принцип действия. Такие линейные двигатели используются в станках благодаря тому, что обеспечивают равномерное движение звена станка со сверхвысокой точностью. В настоящее время эта компания выпускает линейные двигатели с ходом от 100 до 2220 мм., при максимальной скорости перемещения до 3 м/с и угловым ускорением до 20 g точностью до 0,1 мкм.

Рис. 12.4. Электромагнитная муфта

При выполнении вспомогательных функций ЭУ используются для включения и отключения механических гидравлических, пневматических цепей. В качестве примера можно указать на электромагнитные муфты и тормоза, используемые в управляемых механических системах. Схема электромагнитной муфты приведена на рис.12.4. Здесь ведущий вал 1 и ведомый вал 7 соединены посредством электромагнитной муфты, состоящей из якоря-2, фрикционных накладок-3, статора-4 с обмоткой 5 и возвратной пружины-6.\

В управляемых электрогидравлических и пневматических системах ЭУ используются для перемещения клапанов и других звеньев.

Рис. 12.5 Гидро –пневмораспределитель с ЭУ

На рис. 12.5. показана схема электрогидравлического или пневматического усилителя, в котором с помощью электромагнитов перемещается золотник, управляющий потоком жидкости или газа.