Elektromagnet dan aplikasinya

Elektromagnet menciptakan medan magnet menggunakan kumparan yang dialirkan dengan arus listrik. Untuk memperkuat medan ini dan mengarahkan fluks magnet di sepanjang jalur tertentu, sebagian besar elektromagnet memiliki sirkuit magnet yang terbuat dari baja magnet ringan.

Penerapan elektromagnet

Elektromagnet telah tersebar luas sehingga sulit untuk menyebutkan bidang teknologi yang digunakan dalam satu atau lain bentuk. Mereka ditemukan di banyak peralatan rumah tangga - alat cukur listrik, tape recorder, televisi, dll. Perangkat teknologi komunikasi — telepon, telegrafi, dan radio — tidak terpikirkan tanpa penggunaannya.

Elektromagnet adalah bagian integral dari mesin listrik, banyak perangkat otomasi industri, peralatan kontrol dan perlindungan untuk berbagai instalasi listrik. Bidang penerapan elektromagnet yang sedang berkembang adalah peralatan medis. Terakhir, elektromagnet raksasa digunakan untuk mempercepat partikel elementer dalam synchrophasotron.

Berat elektromagnet bervariasi dari fraksi gram hingga ratusan ton, dan energi listrik yang dikonsumsi selama pengoperasiannya bervariasi dari miliwatt hingga puluhan ribu kilowatt.

Bidang khusus penerapan elektromagnet adalah mekanisme elektromagnetik. Di dalamnya, elektromagnet digunakan sebagai penggerak untuk melakukan gerakan translasi yang diperlukan dari elemen kerja, baik untuk memutarnya melalui sudut terbatas atau untuk menciptakan gaya penahan.

Contoh elektromagnet tersebut adalah elektromagnet traksi, yang dirancang untuk melakukan pekerjaan tertentu saat menggerakkan benda kerja tertentu; kunci elektromagnetik; cengkeraman dan rem elektromagnetik dan solenoida rem; elektromagnet yang menggerakkan perangkat kontak dalam relai, kontaktor, starter, pemutus sirkuit; mengangkat elektromagnet, menggetarkan elektromagnet, dll.

Di sejumlah perangkat, bersama dengan elektromagnet atau sebagai penggantinya, magnet permanen digunakan (misalnya, pelat magnet mesin pemotong logam, rem, kunci magnet, dll.).

Klasifikasi elektromagnet

Elektromagnet sangat beragam dalam desain, yang berbeda dalam karakteristik dan parameternya, oleh karena itu klasifikasi memudahkan studi tentang proses yang terjadi selama operasinya.

Bergantung pada metode pembuatan fluks magnet dan sifat gaya magnetisasi yang bekerja, elektromagnet dibagi menjadi tiga kelompok: elektromagnet netral dengan arus searah, elektromagnet terpolarisasi dengan arus searah, dan elektromagnet dengan arus bolak-balik.

elektromagnet netral

Dalam elektromagnet DC netral, fluks magnet yang bekerja dibuat melalui koil permanen.Tindakan elektromagnet hanya bergantung pada besarnya fluks ini dan tidak bergantung pada arahnya dan oleh karena itu pada arah arus dalam kumparan elektromagnet. Dengan tidak adanya arus, fluks magnet dan gaya tarik yang bekerja pada jangkar hampir nol.

Elektromagnet terpolarisasi

Elektromagnet DC terpolarisasi dicirikan oleh adanya dua fluks magnet independen: (polarisasi dan kerja. Fluks magnet polarisasi dalam banyak kasus dibuat dengan bantuan magnet permanen. Terkadang elektromagnet digunakan untuk tujuan ini. Fluks kerja terjadi di bawah aksi dari gaya magnetisasi kerja atau koil kontrol. Jika tidak ada arus di dalamnya, gaya tarik yang diciptakan oleh fluks magnet polarisasi bekerja pada angker. Tindakan elektromagnet terpolarisasi tergantung pada besarnya dan arah arus fluks kerja, yaitu arah arus dalam kumparan kerja.

elektromagnet AC

Dalam elektromagnet arus bolak-balik, koil diberi energi oleh sumber arus bolak-balik. Fluks magnet yang diciptakan oleh koil yang dilalui arus bolak-balik secara berkala berubah dalam besaran dan arah (fluks magnet bolak-balik), akibatnya gaya tarik-menarik elektromagnetik berdenyut dari nol hingga maksimum dengan frekuensi dua kali frekuensi suplai saat ini.

Namun, untuk elektromagnet traksi, pengurangan gaya elektromagnetik di bawah tingkat tertentu tidak dapat diterima, karena hal ini menyebabkan getaran jangkar, dan dalam beberapa kasus menyebabkan gangguan langsung pada operasi normal.Oleh karena itu, dalam elektromagnet traksi yang beroperasi dengan fluks magnet bolak-balik, perlu dilakukan tindakan untuk mengurangi kedalaman riak gaya (misalnya, menggunakan koil pelindung yang menutupi bagian kutub elektromagnet).

Selain varietas yang terdaftar, elektromagnet koreksi arus saat ini tersebar luas, yang dapat dikaitkan dengan elektromagnet arus bolak-balik dalam hal daya dan dekat dengan elektromagnet arus searah dalam hal karakteristiknya. Karena masih ada beberapa ciri khusus dari karya mereka.

Bergantung pada cara belitan dihidupkan, perbedaan dibuat antara elektromagnet dengan belitan seri dan paralel.

Belitan seri yang beroperasi pada arus tertentu dibuat dengan sejumlah kecil belitan pada bagian yang besar. Arus yang melewati koil semacam itu secara praktis tidak bergantung pada parameternya, tetapi ditentukan oleh karakteristik konsumen yang dihubungkan secara seri dengan koil.

Gulungan paralel yang beroperasi pada tegangan tertentu, biasanya memiliki jumlah belitan yang sangat besar dan terbuat dari kawat dengan penampang kecil.

Berdasarkan sifat kumparannya, elektromagnet dibagi menjadi yang beroperasi dalam mode jangka panjang, berkala, dan jangka pendek.

Dalam hal kecepatan aksi, elektromagnet dapat memiliki kecepatan aksi normal, kerja cepat dan kerja lambat. Pembagian ini agak sewenang-wenang dan terutama menunjukkan apakah tindakan khusus telah diambil untuk mencapai kecepatan tindakan yang diperlukan.

Semua karakteristik di atas meninggalkan jejaknya pada karakteristik desain elektromagnet.

Mengangkat elektromagnet

Perangkat elektromagnetik

Pada saat yang sama, dengan semua variasi elektromagnet yang ditemui dalam praktiknya, mereka terdiri dari bagian-bagian utama dengan tujuan yang sama. Mereka termasuk koil dengan koil magnetisasi yang terletak di atasnya (mungkin ada beberapa koil dan beberapa koil), bagian tetap dari sirkuit magnetik yang terbuat dari bahan feromagnetik (kuk dan inti) dan bagian yang dapat digerakkan dari sirkuit magnetik (angker). Dalam beberapa kasus, bagian stasioner dari sirkuit magnetik terdiri dari beberapa bagian (alas, rumah, flensa, dll.). A)

Angker dipisahkan dari sirkuit magnetik lainnya oleh celah udara dan merupakan bagian dari elektromagnet, yang, merasakan gaya elektromagnetik, mentransfernya ke bagian yang sesuai dari mekanisme yang digerakkan.

Jumlah dan bentuk celah udara yang memisahkan bagian yang bergerak dari sirkuit magnetik dari bagian yang diam bergantung pada desain elektromagnet.Celah udara tempat terjadinya gaya yang berguna disebut pekerja; celah udara di mana tidak ada gaya ke arah gerakan jangkar yang mungkin bersifat parasit.

Permukaan bagian yang bergerak atau diam dari sirkuit magnetik yang membatasi celah udara kerja disebut kutub.

Bergantung pada lokasi angker relatif terhadap elektromagnet lainnya, perbedaan dibuat antara elektromagnet angker eksternal yang menarik, elektromagnet angker yang dapat ditarik dan elektromagnet angker eksternal yang bergerak melintang.

Ciri khas elektromagnet dengan angker eksternal yang menarik adalah lokasi eksternal angker relatif terhadap koil. Ini terutama dipengaruhi oleh aliran kerja yang mengalir dari jangkar ke sisi ujung inti.Pergerakan angker dapat berupa rotasi (misalnya, solenoida katup) atau translasi. Arus bocor (menutup selain celah kerja) pada elektromagnet semacam itu praktis tidak menciptakan gaya traksi, dan oleh karena itu cenderung berkurang. Elektromagnet dari kelompok ini dapat mengembangkan gaya yang cukup besar, tetapi biasanya digunakan dengan pukulan jangkar yang relatif kecil.

Ciri khas dari elektromagnet angker yang dapat ditarik adalah penempatan sebagian angker pada posisi awalnya di dalam koil dan pergerakan selanjutnya di dalam koil selama operasi. Fluks bocor dari elektromagnet semacam itu, terutama dengan celah udara yang besar, menciptakan gaya tarikan tertentu, sehingga berguna, terutama untuk pukulan angker yang relatif besar. Elektromagnet semacam itu dapat dibuat dengan atau tanpa penghenti, dan bentuk permukaan yang membentuk celah kerja dapat berbeda tergantung pada karakteristik traksi yang ingin diperoleh.

Yang paling umum adalah elektromagnet dengan kutub kerucut datar dan terpotong, serta elektromagnet tanpa pembatas. Sebagai panduan untuk angker, tabung dari bahan non-magnetik paling sering digunakan, yang menciptakan celah parasit antara angker dan bagian stasioner atas dari sirkuit magnetik.

Solenoida angker yang dapat ditarik dapat mengembangkan gaya dan memiliki gerakan angker yang bervariasi pada rentang yang sangat luas, membuatnya banyak digunakan.

Elektromagnet V dengan angker angker eksternal yang bergerak melintang bergerak melalui garis gaya magnet, berputar melalui sudut terbatas tertentu.Elektromagnet semacam itu biasanya mengembangkan gaya yang relatif kecil, tetapi memungkinkan, dengan pencocokan yang tepat dari bentuk tiang dan jangkar, untuk memperoleh perubahan dalam karakteristik traksi dan koefisien pengembalian yang tinggi.

Di masing-masing dari tiga kelompok elektromagnet yang terdaftar, pada gilirannya, ada sejumlah varietas desain yang terkait dengan sifat arus yang mengalir melalui koil dan kebutuhan untuk memastikan karakteristik dan parameter elektromagnet yang ditentukan.

Baca juga: Tentang medan magnet, solenoida dan elektromagnet