Електромагніти та їх застосування
2. Поняття та класифікація електромагнітів
Електромагні́т (англ. electromagnet, нім. Elektromagnet m) — пристрій, що створює магнітне поле при проходженні електричного струму. Звичайно електромагніт складається з обмотки і феромагнітного осердя, який набуває властивостей магніту при проходженні по обмотці струму. У електромагнітах, призначених, перш за все, для створення механічного зусилля також присутній якір (рухома частина магнітопроводу), що передає зусилля.
Обмотки електромагнітів виготовляють з ізольованого алюмінієвого або мідного дроту, хоча є і надпровідні електромагніти. Магнітопроводи виготовляють з магнітом'яких матеріалів — звичайно з електротехнічної або якісної конструкційної сталі, литої сталі і чавуну, залізонікельових і залізокобальтових сплавів. Для зниження втрат на вихрові струми магнітопроводи виконують з набору листів (шихта).
Електромагніти застосовують для створення магнітних потоків в електричних машинах і апаратах, пристроях автоматики тощо (ґенераторах, двигунах, реле, пускачах і т.д.).
Нейтральні електромагніти постійного струму
У таких магнітах сила тяжіння залежить тільки від величини струму в обмотці і не залежить від напряму струму.
Поляризовані електромагніти постійного струмуУ електромагнітах цього типу створюється 2 незалежних магнітних потоки: поляризаційний, який утворюється зазвичай полем постійного магніту, і робочий магнітний потік, який виникає під дією обмотки керування, намагнічувальної сили (м. р. с.). Дія такого магніту залежить як від величини магнітного потоку, так і від напряму електричного струму в робочій обмотці.
Електромагніти змінного струму
У цих магнітах живлення обмотки здійснюється від джерела змінного струму, а магнітний потік періодично змінюється по величині і напряму, внаслідок чого сила тяжіння пульсує від нуля до максимального значення з подвоєною частотою по відношенню до частоти струму живлення.
Інші класифікації
Електромагніти розрізняють також за рядом інших ознак: за способом включення обмоток — з паралельними і послідовними обмотками; за характером роботи — що працюють в тривалому, переривистому і короткочасному режимах; за швидкістю дії — швидкодіючі і сповільненої дії і т.д.
Найпростіший електромагніт
Найпростішим електромагнітом є провідник намотаний на циліндричну котушку — соленоїд. Набагато сильніше магнітне поле можна створити, вставивши в котушку осердя з феромагнітного матеріалу. При цьому магнітне поле котушки намагнічує осердя і те, в свою чергу, створює додаткове магнітне поле.
Пристрої, де використовуються електромагніти
Електромагніти використовуються там, де необхідне магнітне поле, яке можна швидко і легко змінити, наприклад у електричному дзвінку, телеграфії, електромашинах, релейній техніці.
3. Практичне використання електромагнітів
На металургійних заводах можна бачити гігантські електромагнітні підйомні крани, що переносять величезні вантажі – масивні залізні глиби, або частини машин в десятки тонн – без всякого прикріплення. На одному тільки металургійному заводі електромагнітний кран переносить одразу 10 рельсів, замінюючи ручну працю 200 людей. Але якщо струм з якоїсь причини припиниться, аварія неминуча. Діаметр електромагніта, зображеного на мал.5 сягає 1,5м, він може підняти до 16 тонн вантажу (товарний вагон). Він не зможе переносити тільки надто розжарений метал: нагрітий до 800°С магніт втрачає магнітні якості. Виключенням є випадок, коли по розжареному металу тече сильний струм, який утворює магнітне поле, здатне взаємодіяти із зовнішнім магнітним полем.