Acționare electromagnetică: tipuri, scop, principiu de funcționare

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

În aplicarea mecanismelor de antrenare compacte, productive și funcționale astăzi, sunt interesate aproape toate domeniile activității umane, de la industria grea la transporturi și gospodării. Acesta este și motivul îmbunătățirii constante a conceptelor tradiționale de unități de putere, care, deși se îmbunătățesc, nu schimbă dispozitivul fundamental. Cele mai populare sisteme de bază de acest tip includ o acționare electromagnetică, al cărei mecanism de lucru este utilizat atât în echipamente de format mare, cât și în dispozitive tehnice mici.

Temă Drive

În aproape toate aplicațiile țintă, acest mecanism acționează ca organ executiv al sistemului. Un alt lucru este că natura funcției îndeplinite și gradul de responsabilitate a acesteia în cadrul întregului proces de lucru se pot schimba. De exemplu,în supapele de închidere, această unitate este responsabilă pentru poziția curentă a supapei. În special, datorită efortului său, suprapunerea ia poziția unei stări normal închisă sau deschisă. Astfel de dispozitive sunt utilizate în diferite sisteme de comunicații, ceea ce determină atât principiul de funcționare, cât și caracteristicile de protecție ale dispozitivului. În special, sistemul electromagnetic de evacuare a fumului este inclus în infrastructura sistemului de siguranță la incendiu, andocându-se structural cu canalele de ventilație. Carcasa de antrenare și părțile sale critice de lucru trebuie să fie rezistente la temperaturi ridicate și la contactele dăunătoare cu gazele periculoase din punct de vedere termic. În ceea ce privește comanda de executat, automatizarea funcționează de obicei atunci când sunt detectate semne de fum. În acest caz, motorul este un mijloc tehnic de reglare a fluxului de fum și ardere.

O configurație mai complexă pentru utilizarea actuatoarelor electromagnetice are loc în supapele cu mai multe căi. Acestea sunt un fel de sisteme colectoare sau de distribuție, a căror complexitate constă în controlul simultan al unor grupuri întregi de unități funcționale. În astfel de sisteme, se utilizează un actuator de supapă electromagnetică cu funcția de comutare a fluxurilor prin duze. Motivul închiderii sau deschiderii canalului poate fi anumite valori ale mediului de lucru (presiune, temperatură), intensitatea debitului, setările programului pentru timp etc.

Design și componente

Elementul central de lucru al unității este blocul solenoid, care este format dintr-o bobină goală șimiez magnetic. Conexiunile electromagnetice de comunicare ale acestei componente cu alte piese sunt asigurate de fitinguri interne mici cu supape de control de impuls. În stare normală, miezul este susținut de un arc cu o tulpină care se sprijină pe șa. În plus, un dispozitiv de antrenare electromagnetic tipic prevede prezența unei așa-numite substudii manuale a părții de lucru, care preia funcțiile mecanismului în momentele de schimbări bruște sau în absența completă a tensiunii. Pot fi furnizate funcționalități suplimentare, furnizate prin semnalizare, elemente auxiliare de blocare și fixatori ai poziției miezului. Dar, din moment ce unul dintre avantajele acestui tip de unități este dimensiunea lor mică, pentru optimizare, dezvoltatorii încearcă să evite saturarea excesivă a designului cu dispozitive secundare.

Principiul de funcționare al mecanismului

În dispozitivele de putere magnetice și electromagnetice, rolul mediului activ este îndeplinit de fluxul magnetic. Pentru formarea lui se folosește fie un magnet permanent, fie un dispozitiv similar cu posibilitatea unei conexiuni punctuale sau deconectare a activității sale prin schimbarea semnalului electric. Organul executiv începe să funcționeze din momentul aplicării tensiunii, când curentul începe să circule prin circuitele solenoidului. La rândul său, miezul, pe măsură ce activitatea câmpului magnetic crește, își începe mișcarea față de cavitatea inductorului. De fapt, principiul de funcționare al unității electromagnetice se reduce doar la conversia energiei electrice înmecanică prin intermediul unui câmp magnetic. Și de îndată ce tensiunea scade, intră în joc forțele arcului elastic, care readuce miezul la locul său, iar armătura de antrenare își ia poziția normală inițială. De asemenea, pentru a regla etapele individuale de transmisie a forței în sistemele complexe de acţionare în mai multe etape, acţionarea pneumatică sau hidraulică poate fi activată suplimentar. În special, ele fac posibilă generarea primară de energie electrică din surse alternative de energie (apă, vânt, soare), ceea ce reduce costul fluxului de lucru al echipamentelor.

Acțiunea actuatorului electromagnetic

Modelul de mișcare al miezului de acționare și capacitatea sa de a funcționa ca unitate de putere de ieșire determină caracteristicile acțiunilor pe care le poate efectua mecanismul. Trebuie remarcat imediat că, în majoritatea cazurilor, acestea sunt dispozitive cu același tip de mișcări elementare ale mecanicii executive, care sunt rareori completate cu funcții tehnice auxiliare. Pe această bază, unitatea electromagnetică este împărțită în următoarele tipuri:

• Rotativ. În procesul de aplicare a curentului, este activat un element de putere, care face o întoarcere. Astfel de mecanisme sunt utilizate în supapele cu bilă și cu dop, precum și în sistemele de supape fluture.
• Reversibilă. Pe lângă acțiunea principală, este capabil să ofere o schimbare a direcției elementului de putere. Mai frecvent în supapele de control.
• Impingere. Acest actuator electromagnetic efectuează o acțiune de împingere, care este utilizată și în distribuție șisupape de reținere.

Din punct de vedere al soluției structurale, elementul de putere și miezul pot fi părți diferite, ceea ce crește fiabilitatea și durabilitatea dispozitivului. Un alt lucru este că principiul optimizării necesită combinarea mai multor sarcini în cadrul funcționalității unei singure componente tehnice pentru a economisi spațiu și resurse energetice.

Fittinguri electromagnetice

Organele executive ale unității pot funcționa în diferite configurații, efectuând anumite acțiuni necesare funcționării unei anumite infrastructuri de lucru. Dar, în orice caz, funcția miezului sau a elementului de rezistență în sine nu va fi suficientă pentru a oferi un efect suficient în ceea ce privește îndeplinirea sarcinii finale, cu rare excepții. În cele mai multe cazuri, este necesară și o legătură de tranziție - un fel de translator al energiei mecanice generate de la mecanica condusă direct la dispozitivul țintă. De exemplu, într-un sistem de tracțiune integrală, un ambreiaj electromagnetic acționează nu doar ca un transmițător de forță, ci și ca un motor care conectează rigid cele două părți ale arborelui. Mecanismele asincrone au chiar propria bobină de excitație cu poli pronunțați. Partea principală a unor astfel de cuplaje este realizată conform principiilor înfășurării rotorului a unui motor electric, ceea ce conferă acestui element funcțiile de convertor și translator de forță.

În sistemele mai simple cu acțiune directă, sarcina de transmitere a forței este îndeplinită de dispozitive standard de rulmenți cu bile, pivotare și unități de distribuție. Specificexecuția și configurarea acțiunii, precum și interconectarea cu sistemul de acționare, se realizează în diferite moduri. Adesea, sunt dezvoltate scheme individuale pentru interfațarea componentelor între ele. În același ambreiaj de antrenare electromagnetică este organizată o întreagă infrastructură cu arbore metalic propriu, inele colectoare, colectoare și bare de cupru. Și aceasta fără a lua în calcul aranjarea paralelă a canalelor electromagnetice cu piesele polare și contururile direcției liniilor câmpului magnetic.

Parametri de funcționare a unității

Același design cu o schemă de funcționare tipică poate necesita conectarea unor capacități diferite. De asemenea, modelele tipice de sisteme de acționare diferă în ceea ce privește sarcina de putere, tipul de curent, tensiune etc. Cel mai simplu actuator de supapă solenoidală funcționează la 220 V, dar pot exista și modele cu un design similar, dar care necesită conectarea la rețele industriale trifazate la 380 V. Cerințele de alimentare sunt determinate de dimensiunea dispozitivului și de caracteristicile dispozitivului. miez. Numărul de rotații ale motorului, de exemplu, determină direct cantitatea de putere consumată și, odată cu aceasta, proprietățile de izolație, înfășurările și parametrii de rezistență. Vorbind în mod concret despre infrastructura electrică industrială, proiectul de integrare a motoarelor pentru sarcini grele ar trebui să ia în considerare forța de tracțiune, caracteristicile buclei de împământare, schema de implementare a dispozitivului de protecție a circuitului etc.

Sisteme de antrenare modulare

Cel mai frecventfactorul de formă structurală pentru producerea mecanismelor de antrenare bazate pe principiul electromagnetic de funcționare este bloc (sau agregat). Acesta este un dispozitiv independent și oarecum izolat, care este montat pe corpul mecanismului țintă sau, de asemenea, o unitate de acționare separată. Diferența fundamentală între astfel de sisteme constă în faptul că suprafețele lor nu intră în contact cu cavitățile legăturilor de putere tranziționale și, în plus, cu elementele de lucru ale organelor executive ale echipamentelor țintă. Cel puțin, astfel de contacte nu necesită adoptarea unor măsuri pentru protejarea ambelor structuri. Tipul bloc al unei acționări electromagnetice este utilizat în cazurile în care unitățile funcționale trebuie izolate de influența negativă a mediului de lucru - de exemplu, de riscurile de deteriorare la coroziune sau de expunere la temperatură. Pentru a asigura o legătură mecanică, se folosește aceeași armătură izolată ca o tijă.

Funcții de unitate integrate

Un fel de unități electromagnetice de putere care acționează ca parte integrantă a sistemului de lucru, formând o singură infrastructură de comunicație cu acesta. De regulă, astfel de dispozitive au dimensiuni compacte și greutate redusă, ceea ce le permite să fie integrate într-o varietate de structuri de inginerie fără un impact semnificativ asupra caracteristicilor lor funcționale și ergonomice. Pe de altă parte, optimizarea dimensionării și necesitatea extinderii posibilităților de legare (conectare directă la echipament) limitează creatorii în furnizareagrad ridicat de protecție a unor astfel de mecanisme. Prin urmare, sunt gândite soluții tipice de izolare economice, cum ar fi separarea tuburilor ermetice, care ajută la protejarea elementelor sensibile de efectele agresive ale mediului de lucru. Excepțiile includ supapele de vid cu o acționare electromagnetică într-o carcasă metalică, la care sunt conectate fitinguri din plastic de în altă rezistență. Dar acestea sunt deja modele extinse specializate, care au o protecție completă împotriva factorilor toxici, termici și mecanici.

Zone de aplicare ale dispozitivului

Cu ajutorul acestui drive se rezolvă sarcinile de suport mecanic de putere de diferite niveluri. În sistemele cele mai critice și complexe, fitingurile fără gland sunt folosite pentru a controla dispozitivele electromagnetice, ceea ce crește gradul de fiabilitate și performanță a echipamentelor. În această combinație, unitățile sunt utilizate în rețelele de conducte de transport și comunicații, în întreținerea depozitelor de produse petroliere, în industria chimică, la stații de procesare și uzine din diverse industrii. Dacă vorbim despre dispozitive simple, atunci în sfera casnică este obișnuită un ventilator electromagnetic pentru sistemele de alimentare și evacuare. Mecanismele de format mic își găsesc locul și în corpurile sanitare, pompe, compresoare etc.

Concluzie

Cu condiția ca structura mecanismului de acționare să fie proiectată corespunzător, pe baza elementelor electromagnetice, puteți obține destul de profitsursa de forta mecanica. În cele mai bune versiuni, astfel de dispozitive se disting printr-o resursă tehnică ridicată, funcționare stabilă, consum minim de energie și flexibilitate în ceea ce privește combinarea cu diverse actuatoare. În ceea ce privește slăbiciunile caracteristice, acestea se manifestă printr-o imunitate scăzută la zgomot, care este deosebit de pronunțată în funcționarea acționării electromagnetice a întreruptorului pe liniile de în altă tensiune cu o tensiune de 10 kV. Astfel de sisteme, prin definiție, au nevoie de protecție specială împotriva interferențelor electromagnetice. De asemenea, din cauza complexității tehnice și structurale datorată utilizării unui mecanism cu pârghie articulată cu un împingător și un zăvor de menținere în întrerupător, este necesară conectarea suplimentară a dispozitivelor electrice de protecție pentru a elimina riscurile de scurtcircuite în circuite.