От чего зависит мощность электромагнита

Теория электромагнитов.

Электромагнит – грузозахватное устройство, используемое в качестве навесного оборудования для различных типов кранов (козловые, мостовые, кран-балки и др.) и погрузчиков, предназначенное для выполнения погрузочно-разгрузочных работ.

Общий признак электромагнитов – перенос ферромагнитного груза при помощи мощного электромагнитного поля.

Количество переносимого груза (грузоподъемность) зависит от вида переносимого груза (сляб, скрап, листовой прокат, сортовой прокат), толщины листа или пачки листов (для листового проката), полезной площади электромагнита (для листового материала, сляба и скрапа), глубины электромагнитного поля, плотности металла (скрап, сортовой прокат), качества обвязки (листовой и сортовой прокат), магнитных свойств переносимого груза, температуры груза.

Грузоподъемными электромагнитами транспортируют не только холодный, но и горячий металл, однако если его температура не превышает некоторой определенной величины — так называемой точки Кюри, при которой металл теряет свои магнитные свойства. Для стали эта температура близка к 750 °С.

Напряжение питания электромагнитов 220В при режиме работы с относительной продолжительностью включения ПВ=50%. При большей продолжительности включения следует снизить подводимое напряжение.

Максимальная температура поднимаемого груза 500 °С; при использованииэлектромагнита на грузах с температурой 500-600 °С напряжение и ПВ должны снижаться.

Применяемые в электромагните электроизоляционные материалы должны быть класса нагревостойкости не ниже F.

Грузоподъемность электромагнита – максимальная масса груза, которую разрешается поднимать и перемещать электромагнитом. В основном равна 0.5 отрывного усилия (коэффициент запаса для обеспечения безопасной работы).

Отрывное усилие – усилие, которое необходимо приложить для отрыва электромагнита от ферромагнитного материала (стальной плиты) толщиной 200 мм. Качественная характеристика, предназначенная только для сравнения электромагнитов.

Ток магнита – ток, проходящий по катушке электромагнита при номинальном напряжении и температуре катушки 20 С, (ток холодного электромагнита).

Мощность электромагнита – потребляемая электромагнитом мощность в установившемся тепловом режиме. Мощность = ток в установившемся тепловом режиме * номинальное напряжение электромагнита.

Номинальное напряжение электромагнита – напряжение постоянного тока, в основном равное 220 В, обеспечивающее ток холодного электромагнита.

Установившийся тепловой режим – режим, при котором количество тепла, отдаваемого электромагнитом в окружающую среду, равно количеству тепла, создаваемого проходящим по катушке током. Т.е. температура электромагнита достигла определенного значения и перестала увеличиваться.

Категория грузоподъемности – условная шкала, позволяющая в пределах одного типоразмера (диаметра), сгруппировать электромагниты с различными техническими характеристиками.

ПВ% – относительная продолжительность включения в рабочем цикле.

Рабочий цикл – суммарное время (включено, выключено), от момента, когда электромагнит готов к подъему груза, до момента готовности к подъему следующего груза.

Класс изоляции (нагревостойкости) – параметр, характеризующий допустимое превышение температуры катушки над температурой окружающей среды. Температура окружающей среды при определении класса изоляции принимается равной 25 С. На электромагнитах производства ООО “КЗЭ “ДимАл” применяется изоляция класса 220.

Степень защиты IP – защита, обеспечиваемая оболочкой, от доступа к опасным частям, попадания внешних твердых предметов, воды, а также для предоставления дополнительной информации, связанной с такой защитой.

Электромагниты производства ООО “КЗЭ “ДимАл” обладают степенью защиты IP 44.

Первая характеристическая цифра указывает, что оболочка обеспечивает:

защиту людей от доступа к опасным частям, предотвращая либо ограничивая проникновение какой-либо части человеческого тела или предмета, находящегося в руках у человека;
и в то же время защиту оборудования, находящегося внутри оболочки, от проникновения внешних твердых предметов. Вторая характеристическая цифра обозначает степень защиты, обеспечиваемую оболочками в отношении вредного воздействия на оборудование в результате проникновения воды.

Итак, IP 44 – щуп доступности диаметром 1.0 мм не должен проникать внутрь оболочки ни полностью, ни частично, допускается попадание ограниченного количества пыли, вода, падающая в виде брызг на оболочку с любого направления, не должна оказывать вредного воздействия.

Электромагниты подводного исполнения изготавливаются со степенью защиты IP 68 – щуп доступности диаметром 1.0 мм не должен проникать внутрь оболочки, не допускается проникновения какой-либо пыли, должно быть исключено проникновение воды в оболочку в количествах, вызывающих вредное воздействие, при ее длительном погружении в воду при условиях, согласованных между изготовителем и потребителем.

Продукция
Виброразгрузчики
Грейферы
Грузоподъемные электромагниты
Дроссельный регулируемый электропривод
Железоотделители (магнитные сепараторы)
Захваты
Источники резервного питания
Кабельные барабаны

Что представляет собой электромагнит? Характеристики и особенности

Электромагниты широко используются в технической сфере. Они неотъемлемые элементы бытовых приборов, устройств связи, электромашин, промышленного оборудования и регулировочной аппаратуры. Устройства выполняют в механизмах функцию привода для поступательного движения или поворачивания на ограниченный угол рабочего органа, а также создают удерживающее усилие. Механизмы с электрическими магнитами обеспечивают работу специальных замков, муфт и реле разного назначения, пускателей и разных автоматических выключателей.

Особенности конструкции

Электромагнит – это устройство, конструктивно состоящее из катушки с медной или алюминиевой обмоткой, ферромагнитного сердечника, а также подвижного якоря. При протекании по обмотке электротока сердечник получает магнитные свойства. Для минимизации вихревых токов магнитопроводы набираются из стальных листов. Якорь подвергается электромагнитному воздействию и, перемещаясь, передает усилие на детали механизма.

Устройства изготавливаются с внешним якорем, выполняющим вращательное или поступательное движение, может поворачиваться на определенный угол или совершать поперечное движение. Такие механизмы характеризуются незначительным усилием, но обеспечивают хорошие тяговые параметры.

Также предлагаются электромагниты с якорем, который наполовину установлен внутри катушки, а при формировании магнитного потока задвигается внутрь. Модели отличаются высоким усилием и большим ходом привода.

Разновидности устройств

В зависимости от конструктивных особенностей различают электромагниты:

Нейтральные, магнитный поток которых формируется при прохождении по обмотке постоянного электротока. Усилие зависит от мощности магнитного поля и не изменяется от направления электротока в обмотке. При пропадании тока магнитный поток и сила притяжения, прикладываемая на привод, стремятся к нулю.
Поляризованные для протекания постоянного тока, характеризующиеся двумя отдельными магнитными полями. Первое поляризующие создается постоянными магнитами, а второе рабочее образуется благодаря намагничиванию рабочей (управляющей) обмотки.
Переменного тока, в которых катушка питается электротоком переменного типа. Особенность данного типа заключается в возможности регулировки мощности и направления магнитного потока. В результате электромагнитное усилие изменяется в широком диапазоне.

В зависимости от типа подключения катушки классифицируют электромагниты с последовательными и параллельными обмотками.

Основные характеристики

На практике для расчетов и оценки устройств чаще используются статическое тяговое усилие, определяющееся как зависимость электромагнитной силы от расположения якоря, а также нагрузка электромагнита – связь электромагнитной силы с величиной подаваемого на обмотку напряжения при неподвижном положении якоря. Также устройства характеризуются следующими параметрами:

Механическая эффективность. Параметр, представляющий полезную работу относительно максимально возможной.
Время срабатывания якоря. Рассчитывается с момента получения сигнала на проводку до остановки привода в конечном положении.
Степень нагрева.
Экономичность – определяемая как отношение потребляемой мощности к величине полезной работы.
Предельная потребляемая мощность.
Коэффициент запаса и возврата.

Параметры позволяют подобрать электромагнит, оптимально соответствующий характеристике механизма. Благодаря сравнительно простой конструкции устройства надежные в работе на протяжении длительного времени.

От сего зависит мощность электромагнита?

Что от величины напряжения — это понятно, а ещё от чего? Зависит ли от размеров и материала сердечника, и какой толщины нужен провод, для увеличения мощности?

Голосование за лучший ответ
Самой хотелось бы узнать.
от материала сердечника, от сечения провода
Наиль Карымсаков™Знаток (385) 8 лет назад
А какой материал — идеальный для него, из более всего распространённых в быту?
Владимир Искусственный Интеллект (339880) для сердечника?
Вообще-то электромагниты мощностью не характрезизуются.
Владимир КолосовИскусственный Интеллект (128830) 8 лет назад
мощность удержания груза, двери в парадной.

Председатель Искусственный Интеллект (230152) Это вы сами придумали или кто подсказал? Вы полюбопытствуйте на досуге, ЧТО такое МОЩНОСТЬ и можно ли её к парадной двери применить

БарсМудрец (19057) 8 лет назад

Мощность любого электроприбора равна силе тока умноженной на напряжение, но в случае электромагнита, эта мощность не связанна напрямую с напряженностью создаваемого им магнитного поля. Она зависит от силы тока, количества витков, формы и размеров электромагнита и от магнитных свойств сердечника.

От величины тока, числа витков и сердечника.
от силы тока, числа витков, формы и материала сердечника.
Наиль Карымсаков™Знаток (385) 8 лет назад
А какая форма — идеальна, с круглым сечением?

Андрей Искусственный Интеллект (113124) важно не сечение, а как направлены магнитные линии.

Наиль Карымсаков™Знаток (385) 8 лет назад
А какой самый подходящий материал сердечника, и где его можно достать?
Андрей Искусственный Интеллект (113124) я не спец в этой области, вроде сталь какая то.

Если под мощностью подразумевается сила притяжения то только и исключительно от индукции в зазоре (индукция это плотность магнитного потока)
Подразумевается что притягиваемое изделие не пробивается магнитным потоком насквозь а он все-же практически или вообще весь замыкается через него.

Если мощность электрическая то напряжение * на ток.

Наиль Карымсаков™Знаток (385) 8 лет назад

Да, вот именно это я имею ввиду (и наряду с этим: силу отталкивания — тоже). И как эту высокую индукцию получить? Именно — теми способами, что мне писали выше:
— силы тока;
— кол-ва напряжения;
— формы сердечника;
— сечения провода;
— числа витков;
— материал сердечника?

Avotara Оракул (61278) Всем сразу. Проектирование электромагнитов непростое дело. Например если магнит для удержания (как дверной) полюса у него маленькие что позволяет сжать магнитный поток получив сильную индукцию. Если-же магнит должен тянуть с большого расстояния то полюс наоборот увеличивают чтоб снизить магнитное сопротивление, сила притяжения падает но и необходимая электрическая мощность катушки тоже. Расчет соотношения размера полюса к мощности катушки решается методом подбора.

Как выбрать грузоподъемный электромагнит

Проблема выбора встаёт перед каждым человеком ежедневно и не всегда этот выбор легко сделать. Хорошо, когда есть четкое понимание того, каким критериям должен соответствовать предмет поиска или когда выбор осуществляется из нескольких наименований продукта. А как быть тогда, когда на рынке представлено множество аналогов и рекламные плакаты производителей один красочнее другого, а рекламные проспекты обещают решение всех ваших проблем разом? Именно в таких случаях нужна непредвзятая консультация специалиста, рассказ обо всех параметрах приобретаемого оборудования, а также о «подводных камнях», которые могут ожидать вас при эксплуатации.

Грузоподъемные электромагниты используются для механизации погрузочно-разгрузочных и подъемно-транспортных работ различных изделий из ферромагнитных материалов на металлургических заводах, механизированных складах, пунктах переработки металлолома и т.д. Электромагнит грузоподъемный монтируется на кран (железнодорожный, автомобильный, мостовой и др.), оборудованный источником постоянного тока для питания электромагнита. Грузоподъемные электромагниты — удобный и производительный механизм, так как для строповки груза не нужен подсобный рабочий, всеми операциями управляет крановщик и обеспечивается большая безопасность в работе.

В Советском Союзе выпускалось всего несколько типов круглых магнитов с медным проводом (М22 диаметром 780 мм, М42 диаметром 1170 мм, М62 диаметром 1650 мм) и прямоугольных (ПМ-15, ПМ-25). Сейчас же на рынке предлагается большое количество круглых и прямоугольных специализированных электромагнитов с медными и алюминиевыми катушками. Круглые электромагниты ЭМГ серий СКРАП-Л, СКРАП-С, СКРАП-Т различных диаметров (от 780 до 2300 мм) предназначены для работы с металлоломом, скрапом, металлической стружкой.

Прямоугольные электромагниты предназначены в основном для транспортировки стальных и чугунных длинномерных грузов (рельсов, балок, труб и т. д.) температурой до 650 °C. Обычно применяются несколько таких электромагнитов, работающих на траверсе.

Для других видов грузов также применяются специальные электромагниты:

Серия ЭМГС — для переноски слябов, листовой стали в пачках или поштучно, прямоугольных труб в пачках или поштучно.
Серия ЭМГК — для переноски бунтов и пачек большого диаметра из арматуры, круга, катанки, труб.
Серия ЭМГП — для переноски пачек среднего диаметра из арматуры, круга, катанки, труб.
Серия ЭМГТ — для перегрузки труб большого диаметра.

*Электромагниты данных серий могут использоваться на траверсе.

Электромагниты серии ЭМГР и ЭМГБ предназначены для перегрузки рулонной стали с торцевой и боковой стороны.

Такое обилие грузоподъемного оборудования, конечно, не может не радовать покупателя. Сложность, однако, в том, как приобрести именно то, что нужно, на какие характеристики в первую очередь обратить внимание, что нужно учитывать при выборе электромагнита для решения задач, которые стоят перед вами.

Основные параметры, на которые нужно обратить внимание при выборе качественного электромагнита.

Грузоподъемность электромагнита

Она зависит от величины магнитного потока Ф в сердечнике, который тем больше, чем больше намагничивающая сила F (равна произведению числа витков W обмотки электромагнита на величину тока I, протекающего по ней- F=W•I) и чем меньше магнитное сопротивление цепи Rµ : Ф=F/ Rµ. Магнитное сопротивление цепи зависит от суммарной величины воздушных промежутков в цепи магнитного потока, от сечения этого пути, магнитной проницаемости материала и длины силовых линий магнитного потока. Наименьшее Rµ имеется при подъеме плоской стальной плиты, при этом воздушный зазор между полюсами электромагнита и грузом мал (в этом случае большое значение имеет неплоскостность поверхности плиты и, равноценно, неплоскостность полюсов электромагнита). При подъеме скрапа Rµ велико и грузоподъемность составляет 3-10% от максимальной, в этом случае неплоскостность полюсов не имеет большого значения. Нагрев электромагнита приводит к уменьшению намагничивающей силы и, как следствие, к пропорциональному падению грузоподъемности при работе со скрапом и незначительному падению грузоподъемности на плите.

При отключении грузоподъемного электромагнита его магнитный поток снижается не до нуля, а до некоторой остаточной величины. Притянутый груз также сохраняет некоторую намагниченность, поэтому мелкие частицы груза не отпадут при отключении электромагнита. Чтобы весь груз отпал полностью, необходимо на короткое время пропустить через грузоподъемный электромагнит в обратном направлении ток величиной 5-10% от рабочего тока.

Конструктивное исполнение магнитов

Как уже отмечалось, виды электромагнитов различаются в зависимости от задач, которые должны быть решены при их использовании.

Различают два вида корпуса электромагнита: литой и сварной. Литые корпуса отличаются повышенной прочностью, износостойкостью и долговечностью, они обеспечивают пониженный нагрев электромагнита за счет ребер охлаждения.

Электромагниты, выпускаемые в сварном корпусе, могут быть изготовлены под конкретные нужды заказчика, они долговечны, позволяют эффективно реализовывать различные задачи, обеспечивают стабильность грузоподъемных параметров в процессе работы.

Нагрев катушки магнита во время работы.

Важным параметром является нагрев катушки магнита во время работы.

Для начала эффективного отвода тепла разница температур между катушкой и магнитопроводом должна составлять около 100˚С, что соответствует падению тока до уровня 77% от номинального. Такая температура катушки достигается обычно за первые 2 часа работы магнита при ПВ 60%. При дальнейшем увеличении времени работы температура катушки растет медленно и достигает установившегося значения в среднем через 6-8 часов работы. Ток в установившемся режиме работы составляет 65—70% от номинального, что соответствует средней температуре катушки 130—160˚С. Потребитель должен обращать внимание не на рекламные графики, а на паспортные технические данные, где обычно указывается мощность, рассчитанная для установившегося режима работы. Она находится, как правило, в диапазоне 65—70% от мощности холодного магнита. Следует отметить, что при повышении режима работы ПВ до 75%, нагрев должен еще больше увеличиться, это нужно учитывать и принимать меры для более эффективного отвода тепла и его рассеивания. Это легко осуществить в электромагнитах с литыми корпусами, применяя сильное оребрение корпуса.

Электроизоляционные материалы и заливочные компаунды

Для повышения надежности и срока службы электромагнитов применяются современные теплостойкие и с высокой электрической прочностью электроизоляционные материалы и заливочные компаунды с классом нагревостойкости в пределах 150-200°С. Заливочный компаунд должен иметь высокие электрические свойства, теплостойкость, морозостойкость, стабильные механические параметры при эксплуатации — отсутствие трещин и т.д. Для повышения теплопередачи и уменьшения стоимости в заливочную массу вводят специальные наполнители. Наиболее подходящим компаундом является кремнийорганический, который значительно повышает надежность электромагнита и при нагреве практически не происходит падение сопротивления изоляции.

Аппаратура управления электромагнитом

Для обеспечения работы электромагнита применяются специально разработанные системы управления.

Современные преобразователи напряжения имеют дополнительные функциональные возможности: контроль параметров нагрузки (обрыв кабеля нагрузки, межвитковых замыканий в катушке электромагнита), контроль токов утечки в цепи нагрузки, контроль цепи размагничивания, цифровую индикацию параметров (напряжение, ток), звуковую сигнализацию возникновения аварийных ситуаций.

Часто для особо ответственных грузов используют системы бесперебойного питания (ИБПН), обеспечивающие резервное электропитание электромагнита при отключении электроэнергии.

Таким образом, при выборе качественного электромагнита нужно обращать внимание всего на несколько параметров: грузоподъемность, конструктивное исполнение, нагрев катушки во время работы, применяемый компаунд, а также наличие аппаратуры управления. Однако, сочетание всех этих факторов при производстве электромагнитов возможно только лишь на предприятиях, ведущих поиск по их улучшению, имеющих длительный опыт в проектировании и изготовлении данного оборудования, современную испытательную базу, применяющих прогрессивные технологии и материалы с высокими техническими характеристиками

А.В. Воронцов, главный конструктор ООО «Димет»

Статья опубликована в журнале MetalRussia ноябрь-декабрь 2012