Общие сведения

Принцип работы электромагнитных исполнительных устройств основан на способности электромагнитного поля создавать в ферромагнетиках механические усилия притягивания или отталкивания.

В системах автоматики широко применяют в качестве исполнительных механизмов (ИМ) электромагнитные приводы, преобразующие энергию электрического тока в поступательное движение рабочего органа. Их еще называет соленоидными. В зависимости от типа, конструктивного исполнения и условий применения выходной координатой электромагнитных ИМ могут быть:

- для ИМ с прямолинейным перемещением рабочего органа - перемещение, скорость и усилие;

- для ИМ с вращательным движением рабочего органа - угол поворота, частота вращения или развиваемый вращающий момент.

За управляющее воздействие на электромагнитные ИМ принимается электрический сигнал управления на намагничивающей обмотке, создающей электромагнитное поле и действующее через него на рабочий орган.

Ходовые электромагниты могут быть постоянного и переменного (однофазные и трехфазные) тока. Их основные характеристики - ход якоря, зависимость между перемещением якоря и тяговым усилием, зависимость между положением якоря (его перемещением) и расходом электроэнергии и время срабатывания. Эти характеристики зависят от формы магнитопровода, (см. рисунок 4.1), состоящего из ярма 1 и якоря 2 расположения, намагничивающих обмоток 3 и рода питающего тока (переменный или постоянный).

1 - ярмо; 2 - якорь; 3 - катушка; 1 - ход якоря

Рисунок 4.1 – Конструкция электромагнитного исполнительного механизма

В зависимости от хода якоря 1 (его максимального перемещения) различают короткоходовые (до 5 мм) и длинноходовые электромагниты (более 5 мм).

При выборе электромагнита необходимо учитывать следующие параметры:

- выбираемая конструкция должна отвечать длине хода, тяговой силе и заданной тяговой характеристике. Для больших тяговых сил и малой длины хода якоря используют короткоходовые, а для небольших тяговых сил и значительных ходов якоря - длинноходовые электромагниты. Для больших перемещений якоря - электромагниты с замкнутым цилиндрическим магнитопроводом и постоянной тяговой силой;

• для быстродействующих систем необходимо применять электромагниты с шихтованным магнитопроводом, а для замедленных систем с нешихтованным магнитопроводом и поворотным якорем с массивной медной гильзой;

• число циклов срабатывания должно быть меньше допустимого для данного ИМ;

• электромагниты переменного тока при одинаковых совершенных работах потребляют электроэнергии больше, чем электромагниты постоянного тока;

Выбор электромагнита осуществляют по напряжению, току и потребляемой мощности. Средняя допустимая температура нагрева 85...90°С.

Электромагнитные ИМ отличаются простотой управления, малым весом и небольшой стоимостью. Однако для создания значительных усилий необходимо увеличивать рабо­чий ток катушки, в результате такие ИМ становятся громоздкими и невыгодными.

Тяговое усилие электромагнита пропорционально квадрату тока, протекающего по его обмотке:

F=f(I²).

Поэтому электромагнит может работать как при питании постоянным током так и при питании переменным током. Электромагниты переменного тока имеют худшие параметры, чем постоянного тока, поскольку при одинаковых усилиях развивают меньшее тяговое усилие, обладают меньшей чувствительностью и меньшей стабильностью. Они конструктивно сложнее и дороже из-за необходимости иметь шихтованный магнитопровод. Получили распространение электромагнитные ИМ серии ЭВ с поступательным характером движения, предназначенные для управления различными клапанами, вентилями, задвижками и золотниками (см. таблицу 4.1).

Таблица 4.1 – Характеристики электромагнитных ИМ.