Elektromagnetický pohon: typy, účel, princíp činnosti

Takmer všetky sféry ľudskej činnosti, od ťažkého priemyslu po dopravu a hospodárstvo domácností, sa dnes zaujímajú o používanie kompaktných, produktívnych a funkčných hnacích mechanizmov. Je to spôsobené aj neustálym zdokonaľovaním tradičných konceptov pohonných jednotiek, ktoré, hoci sa zlepšujú, nemenia základné zariadenie. Medzi najobľúbenejšie základné systémy tohto typu patrí elektromagnetický pohon, ktorého pracovný mechanizmus sa používa vo veľkoformátových zariadeniach aj v malých technických zariadeniach.

Účel pohonu

Takmer vo všetkých cieľových objektoch aplikácie tento mechanizmus funguje ako výkonný orgán systému. Ďalšou vecou je, že povaha vykonávanej funkcie a stupeň jej zodpovednosti v rámci celkového pracovného toku sa môžu líšiť. Napríklad v uzatváracom ventile je tento pohon zodpovedný za aktuálnu polohu ventilu. Najmä vďaka svojmu úsiliu prekrytie preberá polohu normálne uzavretého alebo otvoreného stavu. Takéto zariadenia sa používajú v rôznych komunikačných systémoch, ktoré určujú princíp činnosti aj ochranné vlastnosti zariadenia. Najmä elektromagnetický pohon na odstraňovanie dymu je zahrnutý v infraštruktúre požiarneho bezpečnostného systému, ktorý je konštrukčne prepojený s ventilačnými kanálmi. Kryt pohonu a jeho kritické pracovné časti musia byť odolné voči vysokým teplotám a škodlivým kontaktom s tepelne nebezpečnými plynmi. Pokiaľ ide o príkaz na vykonanie, automatizácia zvyčajne funguje, keď sa zistia známky dymu. Pohon je v tomto prípade technickým prostriedkom na reguláciu toku dymu a horenia.

Zložitejšia konfigurácia použitia elektromagnetických pohonov sa uskutočňuje vo viaccestných žeriavoch. Jedná sa o druh kolektorových alebo distribučných systémov, ktorých zložitosť riadenia spočíva v súčasnom riadení celých skupín funkčných uzlov. V takýchto systémoch sa používa elektromagnetický ovládač ventilu s funkciou spínania tokov cez dýzy. Dôvodom zatvorenia alebo otvorenia kanála môžu byť určité hodnoty pracovného média (tlak, teplota), intenzita prietoku, nastavenie času programu atď..

Konštrukcia a komponenty

Centrálnym pracovným prvkom pohonu je solenoidový blok, ktorý je tvorený dutou cievkou a magnetickým jadrom. Komunikačné elektromagnetické spojenia tohto komponentu s ostatnými časťami sú zabezpečené malými vnútornými armatúrami s regulačnými pulznými ventilmi. V normálnom stave je jadro podopreté pružinou s tyčou, ktorá spočíva na sedle. Okrem toho typické zariadenie elektromagnetického pohonu zabezpečuje prítomnosť takzvaného ručného zdvojovača pracovnej časti, ktorý preberá funkcie mechanizmu v čase náhlych zmien alebo úplnej absencie napätia. Môžu sa poskytnúť aj ďalšie funkcie, ktoré sa poskytujú prostredníctvom signalizácie, pomocných blokovacích prvkov a zámkov polohy jadra. Ale keďže jednou z výhod tohto typu diskov je malá veľkosť, s cieľom optimalizovať sa vývojári snažia vylúčiť nadmerné nasýtenie dizajnu sekundárnymi zariadeniami.

Princíp fungovania mechanizmu

V magnetických aj elektromagnetických napájacích zariadeniach je úloha aktívneho média vykonávaná magnetickým tokom. Na jeho vytvorenie buď permanentný magnet, alebo podobný zariadenie sa používa s možnosťou bodového pripojenia alebo odpojenia jeho činnosti zmenou elektrického signálu. Výkonný orgán začne konať od okamihu, keď je aplikované napätie, keď obvodmi solenoidu začne prúdiť prúd. Na druhej strane jadro, ako sa zvyšuje aktivita magnetického poľa, sa začína pohybovať vzhľadom na dutinu induktora. Skutočne, , princíp činnosti elektromagnetického pohonu sa presne redukuje na premenu elektrickej energie na mechanickú pomocou magnetického poľa. A akonáhle napätie klesne, vstúpia do hry sily elastickej pružiny, ktorá vráti jadro na svoje miesto a kotva pohonu zaujme svoju pôvodnú normálnu polohu. Na reguláciu jednotlivých stupňov prenosu sily v zložitých viacstupňových pohonoch je možné dodatočne zapnúť pneumatické alebo hydraulické pohony. Umožňujú najmä primárnu výrobu elektriny z alternatívnych zdrojov energie (voda, vietor, solárna energia), čo znižuje náklady na pracovný tok zariadení.

Výkonné činnosti elektromagnetického pohonu

Pohybový vzor hnacieho jadra a jeho schopnosť pracovať ako výstupná pohonná jednotka určujú vlastnosti činností, ktoré môže mechanizmus vykonávať. Hneď je potrebné poznamenať, že vo väčšine prípadov ide o zariadenia s rovnakým typom elementárnych pohybov výkonnej mechaniky, ktoré sú zriedka doplnené pomocnými technickými funkciami. Na tomto základe je elektromagnetický pohon rozdelený do nasledujúcich typov:

• Rotačný. V procese napájania prúdu sa spustí výkonový prvok, ktorý sa otočí. Takéto mechanizmy sa používajú v guľových a korkových ventiloch, ako aj v systémoch diskových brán.
• Vratný. Okrem hlavnej akcie je schopný poskytnúť zmenu v smeroch výkonového prvku. Je to bežnejšie v distribučných ventiloch.
• Tlačiť. Tento elektromagnetický pohon vykonáva tlačnú činnosť, ktorá sa používa aj v distribučných a uzatváracích ventiloch.

Z hľadiska konštrukčného riešenia môžu byť výkonovým prvkom a jadrom rôzne časti, čo zvyšuje spoľahlivosť a trvanlivosť zariadenia. Ďalšia vec je, že princíp optimalizácie vyžaduje kombináciu viacerých úloh v rámci funkčnosti jedného technického komponentu, aby sa ušetrilo miesto a energetické zdroje.

Elektromagnetické armatúry

Pohony pohonu môžu pracovať v rôznych konfiguráciách a vykonávať určité činnosti potrebné na prevádzku konkrétnej pracovnej infraštruktúry. Ale v každom prípade samotná funkcia jadra alebo výkonového prvku nebude stačiť na to, aby mala dostatočný účinok, pokiaľ ide o dokončenie záverečnej úlohy, až na zriedkavé výnimky. Vo väčšine prípadov je tiež potrebné prechodné spojenie – akýsi prekladač generovanej mechanickej energie z mechaniky pohonu priamo do cieľového zariadenia. Napríklad v systéme pohonu všetkých kolies pôsobí elektromagnetická spojka nielen ako vysielač sily, ale ako motor, ktorý pevne spája dve časti hriadeľa. Asynchrónne mechanizmy dokonca poskytujú vlastnú budiacu cievku s výraznými pólmi. Vedúca časť takýchto spojok sa vykonáva podľa princípov rotačného vinutia elektromotora, ktorý úplne dáva tomuto prvku funkcie meniča a prekladača sily.

V jednoduchších systémoch s priamym pôsobením sú úlohy prekladu sily vykonávané štandardnými guľkovými ložiskami, kĺbovými a distribučnými jednotkami. Špecifické vykonanie a konfigurácia akcie, ako aj vzťah s pohonným systémom sa implementujú rôznymi spôsobmi. Často sa vyvíjajú jednotlivé schémy vzájomného prepojenia komponentov. V tej istej spojke elektromagnetického pohonu je celá infraštruktúra organizovaná s vlastným kovovým hriadeľom, kontaktnými krúžkami, kolektormi a medenými tyčami. A to nepočíta paralelné usporiadanie elektromagnetických kanálov s pólovými špičkami a obrysmi smeru magnetických siločiar.

Prevádzkové parametre pohonu

Rovnaký dizajn s typickou schémou prevádzky môže vyžadovať pripojenie rôznych kapacít. Typické modely pohonných systémov sa tiež líšia výkonovým zaťažením, typom prúdu, hodnotou napätia atď.. Najjednoduchší ovládač elektromagnetického ventilu pracuje zo siete 220 V, ale môžu existovať aj modely s podobným dizajnom, ktoré však vyžadujú pripojenie k trojfázovým priemyselným sieťam pri 380 V. Požiadavky na dodávku energie sú určené veľkosťou zariadenia a charakteristiky z jadra. Počet otáčok motora napríklad priamo určuje množstvo spotrebovanej energie a tým aj izolačné vlastnosti, vinutia a parametre odporu. Ak hovoríme konkrétne o priemyselnej elektrickej infraštruktúre, potom by sa v projekte integrácie výkonného pohonu, trakčných síl, charakteristík uzemňovacieho obvodu mala vypočítať schéma implementácie bezpečnostných zariadení obvodu t.e.

Blokové pohonné systémy

Najbežnejším štrukturálnym tvarovým faktorom na uvoľnenie hnacích mechanizmov založených na elektromagnetickom princípe pôsobenia je blok (alebo agregát). Jedná sa o nezávislé a čiastočne izolované zariadenie, ktoré je namontované na kryte cieľového mechanizmu alebo tiež samostatnú výkonnú jednotku. Zásadný rozdiel medzi takýmito systémami spočíva v tom, že ich povrchy neprichádzajú do styku s dutinami prechodných silových článkov a navyše s pracovnými prvkami výkonných orgánov cieľového zariadenia. Prinajmenšom takéto kontakty nevyžadujú prijatie akýchkoľvek opatrení na ochranu oboch štruktúr. Blokový typ elektromagnetického pohonu sa používa v prípadoch, keď je potrebné izolovať funkčné jednotky z negatívneho vplyvu pracovného prostredia – napríklad z rizík poškodenia koróziou alebo teplotná expozícia. Na zabezpečenie mechanického zväzku sa používa rovnaké izolované teleso kotvy ako tyč.

Vlastnosti vstavanej jednotky

Druh elektromagnetických pohonných jednotiek, ktoré pôsobia ako neoddeliteľná súčasť pracovného systému a tvoria s ním jednotnú komunikačnú infraštruktúru. Takéto zariadenia majú spravidla kompaktné rozmery a malú hmotnosť, čo umožňuje ich integráciu do škála inžinierskych a technických štruktúr bez výrazného ovplyvnenia ich funkčných a ergonomických vlastností. Na druhej strane optimalizácia veľkosti a potreba rozšíriť možnosti páskovania (priame pripojenie k zariadeniu) obmedzuje tvorcov pri zabezpečovaní vysokého stupňa bezpečnosti takýchto mechanizmov. Preto sa premýšľajú typické rozpočtové izolačné riešenia, ako sú hermetické separačné trubice, ktoré pomáhajú chrániť citlivé prvky pred agresívnymi účinkami pracovného prostredia. Výnimky zahŕňajú vákuové ventily s elektromagnetickým pohonom v kovovom kryte, ku ktorým sú pripojené výstužné zostavy vyrobené z Vysokopevnostného plastu. Ale to sú už špecializované rozšírené modely, ktoré majú komplexnú ochranu pred toxickými, tepelnými a mechanickými faktormi vplyvu.

Oblasti použitia zariadenia

Pomocou tohto pohonu sa riešia úlohy mechanickej podpory energie rôznych úrovní. V najzodpovednejších a najkomplexnejších systémoch riadenia elektromagnetických zariadení sa používajú nevodivé armatúry, čo zvyšuje stupeň spoľahlivosti a výkonu zariadení. V tejto kombinácii sa jednotky používajú v dopravných a komunikačných potrubných sieťach, pri údržbe skladovacích zariadení s ropnými produktmi, v chemickom priemysle, na spracovateľských staniciach a závodoch v rôznych priemyselných odvetviach. Ak hovoríme o jednoduchých zariadeniach, potom je elektromagnetický pohon ventilátora napájacích a výfukových systémov rozšírený v domácej sfére. . Mechanizmy malého formátu nachádzajú svoje miesto aj v inštalatérskych armatúrach, čerpadlách, kompresoroch atď..

Záver

Za predpokladu, že štruktúra hnacieho mechanizmu je správne navrhnutá, je možné získať pomerne ziskový zdroj mechanického úsilia na základe elektromagnetických prvkov. V najlepších verziách sa takéto zariadenia vyznačujú vysokým technickým zdrojom, stabilnou prevádzkou, minimálnou spotrebou energie a flexibilitou z hľadiska kombinácie s rôznymi pohonmi. Pokiaľ ide o charakteristické slabiny, prejavujú sa nízkou odolnosťou proti šumu, čo je obzvlášť výrazné pri prevádzke elektromagnetického pohonu spínača na vysokonapäťových elektrických vedeniach s napätím 10 kV. Takéto systémy podľa definície potrebujú osobitnú ochranu pred elektromagnetickým rušením. Vzhľadom na technickú a konštrukčnú zložitosť spôsobenú použitím mechanizmu pántovej páky s tlačidlom a poistnou západkou v spínači je potrebné ďalšie pripojenie ochranných elektrických zariadení, čím sa eliminuje riziko skratu v obvodoch.