Elektromagnetni pogon: vrste, namen, načelo delovanja

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Za uporabo kompaktnih, produktivnih in funkcionalnih pogonskih mehanizmov danes zanimajo skoraj vsa področja človeške dejavnosti od težke industrije do prometa in gospodinjstev. To je tudi razlog za nenehno izboljševanje tradicionalnih konceptov pogonskih agregatov, ki, čeprav se izboljšujejo, ne spreminjajo temeljne naprave. Najbolj priljubljeni osnovni sistemi te vrste vključujejo elektromagnetni pogon, katerega delovni mehanizem se uporablja tako v opremi velikega formata kot v majhnih tehničnih napravah.

Drive Assignment

V skoraj vseh ciljnih aplikacijah ta mehanizem deluje kot izvršilni organ sistema. Druga stvar je, da se lahko spremeni narava opravljane funkcije in stopnja njene odgovornosti v okviru celotnega delovnega procesa. na primerpri zapornih ventilih je ta pogon odgovoren za trenutni položaj ventila. Zlasti zaradi svojega napora prekrivanje prevzame položaj normalno zaprtega ali odprtega stanja. Takšne naprave se uporabljajo v različnih komunikacijskih sistemih, kar določa tako princip delovanja kot zaščitne lastnosti naprave. Zlasti elektromagnetni pogon za odvod dima je vključen v infrastrukturo protipožarnega sistema, ki je strukturno povezan s prezračevalnimi kanali. Ohišje pogona in njegovi kritični delovni deli morajo biti odporni na visoke temperature in škodljive stike s toplotno nevarnimi plini. Kar zadeva ukaz za izvedbo, avtomatizacija običajno deluje, ko se zaznajo znaki dima. Pogon je v tem primeru tehnično sredstvo za uravnavanje pretoka dima in gorenja.

Bolj zapletena konfiguracija za uporabo elektromagnetnih pogonov poteka pri večpotnih ventilih. To so nekakšni zbiralniki ali distribucijski sistemi, katerih kompleksnost je v hkratnem nadzoru celotnih skupin funkcionalnih enot. V takih sistemih se uporablja elektromagnetni aktuator ventila s funkcijo preklapljanja tokov skozi šobe. Razlog za zapiranje ali odpiranje kanala so lahko določene vrednosti delovnega medija (tlak, temperatura), intenzivnost pretoka, programske nastavitve za čas itd.

Oblikovanje in komponente

Osrednji delovni element pogona je solenoidni blok, ki ga tvori votla tuljava inmagnetno jedro. Komunikacijske elektromagnetne povezave te komponente z drugimi deli zagotavljajo majhni notranji priključki s krmilnimi impulznimi ventili. V normalnem stanju je jedro podprto z vzmetjo s steblom, ki leži na sedlu. Poleg tega tipična elektromagnetna pogonska naprava predvideva prisotnost tako imenovanega ročnega nadzora delovnega dela, ki prevzame funkcije mehanizma v trenutkih nenadnih sprememb ali popolne odsotnosti napetosti. Dodatna funkcionalnost je lahko zagotovljena s pomočjo signalizacije, pomožnih blokirnih elementov in fiksatorjev položaja jedra. Ker pa je ena od prednosti te vrste pogonov njihova majhna velikost, se razvijalci za optimizacijo poskušajo izogniti pretirani nasičenosti dizajna s sekundarnimi napravami.

Načelo delovanja mehanizma

V magnetnih in elektromagnetnih močnostnih napravah vlogo aktivnega medija opravlja magnetni tok. Za njegovo tvorbo se uporablja bodisi trajni magnet ali podobna naprava z možnostjo točkovne povezave ali izklopa njegovega delovanja s spremembo električnega signala. Izvršni organ začne delovati od trenutka, ko se pojavi napetost, ko začne tok teči skozi vezja solenoida. Po drugi strani se jedro, ko se poveča aktivnost magnetnega polja, začne premikati glede na votlino induktorja. Pravzaprav se načelo delovanja elektromagnetnega pogona spušča le v pretvorbo električne energije vmehansko s pomočjo magnetnega polja. In takoj, ko napetost pade, pridejo v poštev sile elastične vzmeti, ki vrne jedro na svoje mesto in pogonska armatura zavzame svoj prvotni normalni položaj. Prav tako je za regulacijo posameznih stopenj prenosa sile pri kompleksnih večstopenjskih pogonih mogoče dodatno vklopiti pnevmatske ali hidravlične pogone. Zlasti omogočajo primarno proizvodnjo električne energije iz alternativnih virov energije (voda, veter, sonce), kar znižuje stroške delovnega procesa opreme.

Delovanje elektromagnetnega aktuatorja

Vzorec gibanja pogonskega jedra in njegova sposobnost, da deluje kot izhodna pogonska enota, določata značilnosti dejanj, ki jih lahko izvaja mehanizem. Takoj je treba opozoriti, da gre v večini primerov za naprave z enakimi osnovnimi gibi izvršilne mehanike, ki se le redko dopolnjujejo s pomožnimi tehničnimi funkcijami. Na podlagi tega je elektromagnetni pogon razdeljen na naslednje vrste:

• Rotacijski. V procesu uporabe toka se aktivira napajalni element, ki naredi obrat. Takšni mehanizmi se uporabljajo v krogelnih in čepnih ventilih, pa tudi v sistemih metuljskih ventilov.
• Reverzibilno. Poleg glavnega delovanja je sposoben zagotoviti spremembo smeri napajalnega elementa. Pogosteje pri regulacijskih ventilih.
• Potiskanje. Ta elektromagnetni aktuator izvaja potisno delovanje, ki se uporablja tudi pri distribuciji inpovratni ventili.

Z vidika strukturne rešitve sta napajalni element in jedro lahko različna dela, kar poveča zanesljivost in vzdržljivost naprave. Druga stvar je, da načelo optimizacije zahteva kombinacijo več nalog znotraj funkcionalnosti ene tehnične komponente, da bi prihranili prostor in energijske vire.

Elektromagnetni priključki

Izvršilni organi pogona lahko delujejo v različnih konfiguracijah in izvajajo določena dejanja, potrebna za delovanje določene delovne infrastrukture. Vsekakor pa samo funkcija jedra ali trdnostnega elementa ne bo dovolj za zadosten učinek v smislu izpolnjevanja končne naloge, z redkimi izjemami. V večini primerov je potrebna tudi prehodna povezava - nekakšen prevajalec ustvarjene mehanske energije iz neposredno gnane mehanike v ciljno napravo. Na primer, v sistemu s pogonom na vsa kolesa elektromagnetna sklopka ne deluje le kot oddajnik sile, temveč kot motor, ki togo povezuje oba dela gredi. Asinhroni mehanizmi imajo celo svojo vzbujevalno tuljavo z izrazitimi poli. Vodilni del takšnih sklopk je izdelan po principih navitja rotorja elektromotorja, ki daje temu elementu funkcije pretvornika in prevajalca sile.

V enostavnejših sistemih z neposrednim delovanjem nalogo prenosa sile opravljajo standardne kroglične ležajne naprave, vrtljive in razdelilne enote. Specifičnoizvedba in konfiguracija akcije ter medsebojna povezava s pogonskim sistemom se izvaja na različne načine. Pogosto se razvijejo posamezne sheme za medsebojno povezovanje komponent. V isti elektromagnetni pogonski sklopki je organizirana celotna infrastruktura z lastno kovinsko gredjo, drsnimi obroči, kolektorji in bakrenimi palicami. In to ne šteje vzporedne razporeditve elektromagnetnih kanalov s polovi in obrisi smeri magnetnih silnic.

Parametri delovanja pogona

Ista zasnova s tipično shemo delovanja lahko zahteva povezavo različnih zmogljivosti. Tudi tipični modeli pogonskih sistemov se razlikujejo po močni obremenitvi, vrsti toka, napetosti itd. Najpreprostejši pogon elektromagnetnega ventila deluje na 220 V, lahko pa obstajajo tudi modeli s podobno zasnovo, ki pa zahtevajo priključitev na trifazna industrijska omrežja pri 380 V. Zahteve za napajanje so določene glede na velikost naprave in značilnosti naprave. jedro. Število vrtljajev motorja, na primer, neposredno določa količino porabljene energije, s tem pa tudi izolacijske lastnosti, navitja in parametre upora. Če konkretno govorimo o industrijski električni infrastrukturi, bi moral projekt integracije težkih pogonov upoštevati vlečno silo, značilnosti ozemljitvene zanke, izvedbeni diagram naprave za zaščito vezja itd.

Modularni pogonski sistemi

Najpogostejestrukturni faktor oblike za proizvodnjo pogonskih mehanizmov, ki temeljijo na elektromagnetnem principu delovanja, je blok (ali agregat). To je samostojna in nekoliko izolirana naprava, ki je nameščena na ohišje tarčnega mehanizma ali tudi ločena prožilna enota. Temeljna razlika med takšnimi sistemi je v tem, da njihove površine ne pridejo v stik z votlinami prehodnih močnostnih povezav in poleg tega z delovnimi elementi izvršilnih teles ciljne opreme. Vsaj takšni stiki ne zahtevajo sprejetja kakršnih koli ukrepov za zaščito obeh objektov. Blokovni tip elektromagnetnega pogona se uporablja v primerih, ko je treba funkcionalne enote izolirati od negativnih vplivov delovnega okolja - na primer od nevarnosti poškodb zaradi korozije ali temperaturne izpostavljenosti. Za zagotovitev mehanske vezi se uporablja enaka izolirana armatura, kot je steblo.

Integrirane funkcije pogona

Neke vrste elektromagnetnih pogonov, ki delujejo kot sestavni del delovnega sistema in z njim tvorijo enotno komunikacijsko infrastrukturo. Takšne naprave imajo praviloma kompaktne dimenzije in majhno težo, kar jim omogoča, da se vključijo v različne inženirske strukture brez pomembnega vpliva na njihove funkcionalne in ergonomske značilnosti. Po drugi strani pa optimizacija velikosti in potreba po razširitvi možnosti vezanja (neposredna povezava z opremo) omejuje ustvarjalce pri zagotavljanjuvisoka stopnja zaščite takšnih mehanizmov. Zato se razmišljajo o tipičnih cenovno ugodnih izolacijskih rešitvah, kot so ločevalne hermetične cevi, ki pomagajo zaščititi občutljive elemente pred agresivnimi učinki delovnega okolja. Izjema so vakuumski ventili z elektromagnetnim pogonom v kovinskem ohišju, na katerega so priključene armature iz visoko trdne plastike. Toda to so že specializirani povečani modeli, ki imajo celovito zaščito pred strupenimi, toplotnimi in mehanskimi dejavniki.

Območja uporabe naprave

S pomočjo tega pogona se rešujejo naloge močnostno mehanske podpore različnih nivojev. V najbolj kritičnih in zapletenih sistemih se za krmiljenje elektromagnetnih naprav uporablja armatura brez ročice, kar poveča stopnjo zanesljivosti in zmogljivosti opreme. V tej kombinaciji se enote uporabljajo v transportnih in komunikacijskih cevovodnih omrežjih, pri vzdrževanju skladišč naftnih derivatov, v kemični industriji, na predelovalnih postajah in obratih v različnih panogah. Če govorimo o preprostih napravah, potem je v domači sferi pogost elektromagnetni pogon ventilatorja za dovodne in izpušne sisteme. Mehanizmi majhnega formata najdejo svoje mesto tudi v vodovodnih inštalacijah, črpalkah, kompresorjih itd.

Sklep

Pod pogojem, da je struktura pogonskega mehanizma pravilno zasnovana, lahko na podlagi elektromagnetnih elementov dobite precej dobičkonosnovir mehanske sile. V najboljših različicah takšne naprave odlikujejo visok tehnični vir, stabilno delovanje, minimalna poraba energije in prilagodljivost pri kombinaciji z različnimi aktuatorji. Kar zadeva značilne slabosti, se kažejo v nizki odpornosti proti hrupu, kar je še posebej izrazito pri delovanju elektromagnetnega pogona odklopnika na visokonapetostnih daljnovodih z napetostjo 10 kV. Takšni sistemi po definiciji potrebujejo posebno zaščito pred elektromagnetnimi motnjami. Prav tako je zaradi tehnične in konstrukcijske zapletenosti zaradi uporabe tečajnega vzvodnega mehanizma s potiskalom in držalnim zapahom v stikalu potrebna dodatna priključitev zaščitnih električnih naprav za odpravo nevarnosti kratkih stikov v tokokrogih.