Электромагнитные элементы

Опубликовано admin Мар 29, 2013 в Роботетхника

К электромагнитным элементам, наиболее широко используемым в различных автоматических устройствах, относятся электромагниты и электромагнитные реле. С электромагнитами и электромагнитными реле вы уже встречались на уроках трудового обучения, когда собирали модели из деталей конструктора.

Электромагнит состоит из катушки медного провода, насаженного на стальной сердечник. При протекании по проводнику постоянного тока возникает магнитное поле, которое значительно усиливается сердечником. Меняя силу тока в одной и той же катушке, можно менять величину ее магнитного поля и, следовательно, силу притяжения магнита. Кроме того, силу притяжения электромагнита можно увеличить и за счет увеличения числа витков катушки.

Электромагнит существенно отличается от обычного магнита (намагниченного стального стержня). Прежде всего, электромагнит может легко менять свою полярность, для этого достаточно поменять направление тока в катушке. Далее магнитные свойства практически полностью исчезают при обесточивании катушки, т. е. сердечник может приобретать магнитные свойства в строго заданные моменты времени, например, по сигналу оператора или автоматического устройства может срабатывать или отключаться электромагнит захватывающего устройства робота.

Следующая особенность электромагнита состоит в том, что его магнитные свойства и силу притяжения можно изменять в широких пределах. Для электромагнитного захватывающего устройства это свойство очень важно, так как позволяет осуществить плавную регулировку степени сжатия переносимого груза.

Электромагнитное реле представляет собой механический переключатель, соединенный с электромагнитом. В результате такого объединения получается принципиально новый элемент, имеющий исключительно широкое применение в самых различных областях автоматики. Можно даже сказать, что появление первых автоматических устройств в телеграфии и в цепях дистанционного управления на железной дороге в прошлом веке было обусловлено изобретением в 1830 г. электромагнитного реле.

Переключение контактов электромагнитного реле осуществляется при притяжении стальной пластинки (якоря) к сердечнику электромагнита. К якорю прикреплена возвратная пружина, роль которой иногда выполняют сами контактные пластины. Конструкция электромагнитного реле может меняться в зависимости от формы катушки якоря, сердечника и контактов 4У от числа витков и секций катушки, числа и типов контактов и т. д.

В электромагнитных реле различают первичную цепь, в которую включена обмотка, и вторичную цепь с контактами. Электрически эти цепи не связаны, они могут иметь разные источники питания, разные токи и напряжения. Более того, во вторичной цепи может использоваться источник переменного напряжения. Основным достоинством электромагнитных реле является возможность с их помощью усиливать ток, напряжение и электрическую мощность. Эти электрические величины намного больше во вторичной цепи, чем в первичной. С помощью электромагнитных реле можно осуществлять дистанционное управление различными объектами.

Еще одним свойством электромагнитного реле, имеющим большое практическое применение, является возможность «запоминать» электрические сигналы. Моделирование «памяти» осуществляется с помощью простой схемы. В ней напряжение на обмотку электромагнитного реле подается через кнопку «Пуск» (SB2) и замыкающие контакты реле К1. Подача входного сигнала — нажатие на кнопку «Пуск», реле К1 срабатывает, контакт К 1.1 замыкается, и напряжение подается через два замкнутых контакта, соединенных параллельно (кнопку «Пуск» и К 1.1). При отпускании кнопки реле оказывается в сработанном состоянии, так как его питание осуществляется через контакт К 1.1. Тем самым оно «запомнило» ранее поступивший сигнал. Для отпускания реле необходимо кнопкой «Стоп» (SB1) разомкнуть цепь ее питания.

Подобные схемы используются для включения различных станков, для «запоминания» электрических сигналов в схемах автоматических устройств.

Еще одним вариантом электромагнитных реле являются герконовые реле (геркон — герметизированные контакты). Герконовое реле состоит из геркона — контактов, заключенных в стеклянный баллон с откачанным воздухом или заполненный газом, и обмотки электромагнита. Контакты изготавливают из магнитных материалов, поэтому они притягиваются в магнитном поле обмотки. В одном герконовом реле может быть несколько обмоток и несколько баллонов с контактами. В отличие от обычного электромагнитного, в герконовом реле между электромагнитом и контактами нет не только электрической, но и механической связи.

Она осуществляется на расстоянии благодаря магнитному полю. Достоинством герконов является большая надежность работы контактов, защищенных от воздействия пыли и влаги. Благодаря созданию вакуума в баллоне или заполнения его инертным газом резко уменьшается искрение контактов в момент размыкания. Герконы отличаются высоким быстродействием из-за малых размеров и массы контактов.

Основной характеристикой электромагнитных реле является сила тока срабатывания — это минимальный ток, при котором якорь притягивается к сердечнику и замыкает (размыкает) контакты. Величина этого тока зависит от числа витков обмотки, жесткости пружины и других конструктивных особенностей реле. Другие важные характеристики — сопротивление обмотки (для постоянного тока), число витков, диаметр и марка медного провода указываются на обмотке реле. Там же указывается паспорт реле — шифр из букв и цифр, например РФО. 452.102 PC 452 4303, по которому в справочнике можно найти все электрические характеристики.

Применяются электромагниты, в которых сердечник катушки не связан жестко с ее каркасом, поэтому, когда в катушке возникает электрическое поле, сердечник втягивается внутрь ее. При рациональном выборе конструкции катушки и сердечника это перемещение может быть достаточным, чтобы привести в движение различные исполнительные механизмы — запорный стержень электрического замка, механическую заслонку автоматического регулятора подачи жидкости, рычаги захватывающего устройства и т. д.