Принцип работы электромагнита

Соленоид и его магнитные свойства. Электромагниты

Короткие провода применяются редко. Тем более, что при небольшом токе вокруг них возникает и небольшое магнитное поле. Для усиления магнитного действия прямой провод сворачивают в виде спирали на непроводящем трубчатом каркасе (дереве, пластмассе, керамике). Такое устройство называется соленоидом (от греч. «солен» — «трубка»). Проще говоря, это катушка с током.

Магнитные поля полосового магнита и катушки-соленоида очень похожи. Силовые линии катушки выходят с северного полюса, в южный полюс входят.

Определить полюсы соленоида можно, поднеся к краю катушки магнит. Если цепь замкнута, и по катушке идет ток, то магнит или притянется к соленоиду, или оттолкнется от него. Например, к катушке приблизили северный полюс магнита, подвешенный на нити.

Магнит оттолкнулся от края катушки. Но ведь отталкиваются одноименные полюсы. Значит, приблизили магнит к северному полюсу соленоида. С другой стороны будет находиться южный полюс.

Магнит будет притягиваться к катушке, значит, рядом с магнитом находится южный полюс катушки, так как притягиваются разноименные полюсы.

Направление линий магнитного поля катушки с током помогает определить второе правило правой руки.

Получается, что соленоид можно использовать как магнит, если подключить такой магнит к источнику тока. Это будет уже не постоянный магнит, а созданный с использованием электрического тока, который срабатывает при включении в электрическую сеть.

При изменении (увеличении или уменьшении) магнитного действия соленоида можно пойти тремя путями:

регулированием силы тока цепи (можно с помощью реостата);

увеличением (уменьшением) количества витков катушки;

использованием внутри катушки сердечника (чаще всего из железа).

Приспособление, состоящее из катушки с током и сердечника внутри нее, называется электромагнитом. Это одна из главных частей большинства электротехнических приборов, систем и устройств:

• телеграфная связь;
• стационарные телефонные аппараты;
• электрические звонки;
• электродвигатели;
• трансформаторы;
• электромагнитные реле;
• домофоны;
• производственные электромагниты.

Грузоподъемный магнит.

Домофон с электромагнитом.

Вентилятор с электродвигателем.

Самый первый электромагнит был изготовлен англичанином У. Стердженом в 1825 году. Его магнит массой 200 г сумел удержать тело в 3 кг 600 г. Через шесть лет американец Дж. Генри создал электромагнит, который поднимал уже 1000 кг.

Интересно и просто на основе электромагнита работает электрический звонок.

Схема электрозвонка.

Цифрами на схеме обозначены основные детали звонка. Это;

1. Провода, идущие через замыкающую кнопку к источнику тока.
2. Контактная пластинка.
3. Контактный винт.
4. Якорь – тонкая железная пластинка.
5. Обмотка катушки.
6. Сердечник.
7. Ударный элемент звонка – молоточек.
8. Чаша звонка.

При нажатой кнопке звонка происходит замыкание цепи. По обмотке 5 идет ток, и катушка с сердечником 6 превращается в электромагнит. Якорь 4 притягивается электромагнитом к сердечнику 6. В этот момент молоточек 7 ударяет по чаше звонка 8, слышен звонкий удар звонка. Контактный винт в результате движения якоря отходит от контактной пластинки 2, и цепь размыкается. Якорь «отлипает» от сердечника, возвращается в исходное положение, соединяя тем самым контактный винт с контактной пластинкой. Цепь снова замкнута, электромагнит снова срабатывает и т.д. Происходит все очень быстро: цепь то замыкается, то размыкается, магнит то притягивает, то отпускает якорь, молоточек быстро стучит по чаше звонка. Частые удары сливаются в почти сплошной звук.

Электромагниты после отключения от сети быстро размагничиваются и не приносят особых хлопот в применении.

Принцип работы электромагнитного контактора

Контактором называют электротехнический прибор, который используется для включения и выключения силовых электроцепей постоянного и переменного тока на расстоянии. При нормальном режиме работа контактора позволяет включать и отключать силовые электрические цепи достаточно часто – в некоторых случаях до 1500 раз в час, что позволяет использовать их в управлении высокомощных двигателей, например в электровозах, трамвайных и троллейбусных вагонах, тепловозах, лифтах и др.

Сегодня широко используются контакторы переменного тока, чаще всего трехполюсные устройства, хотя бывают и устройства с двумя, четырьмя и пятью полюсами. Двухполюсные и однополюсные контакторы постоянного тока используются значительно реже.

В зависимости от типа привода контактной системы, контакторы бывают электромагнитными, пневматическими и гидравлическими. Среди всех разновидностей в качестве основных коммутирующих аппаратов применяются именно электромагнитные контакторы ввиду их универсальности, износостокости и эффективности. Работа контактора этого типа базируется на действии электромагнитов.

Принцип работы контактора

Внешне контактор представляет собой катушку проводов, внутри которой расположен сердечник, или цилиндр, подсоединенный механическим образом к электрическим контактам замыкания и размыкания. Контакты замыкания замыкают цепь, по которой течет ток, а контакты размыкания, наоборот, размыкают ее, останавливая ток. Тонкостенный каркас из меди или стали обеспечивает механическую прочность катушке и оптимальные условия для охлаждения элементов прибора.

Работа контактора основана на двух противоположных действиях. На электромагнитную катушку подается напряжение, после чего сердечник, под действием магнитного поля, начинает двигаться вверх, и цепь замыкается, что приводит к появлению в цепи тока и включению электродвигателя или другого подключенного оборудования. После отключения подачи электроэнергии благодаря системе пружин сердечник принимает свое первоначальное положение, основная цепь размыкается, и электрооборудование отключается.

Включение и отключение контактора производится посредством кнопочного устройства с двумя кнопками – «Пуск» черного цвета и «Стоп» красного. При нажатии на кнопку «Пуск» контакты, присоединенные к кнопке, замыкаются, а при нажатии на кнопку «Стоп» – размыкаются. Замыкание контактов приводит к подаче напряжения на катушку контактора и замыканию в ней силовых контактов, которые остаются во включенном состоянии, даже после того как кнопка возвращается в исходное положение – благодаря вспомогательным блок-контактам.

Существует принципиальное отличие в названиях цепей, участвующих в работе системы. Катушка получает питание от цепи управления, напряжение в которой может быть самым разным – чаще всего 230 В. В свою очередь цепь, в которой замыкается контакт, называют силовой цепью, так как она пропускает ток большей силы, чем ток в цепи управления.

голоса

Рейтинг статьи

Сверхпроводящий электромагнит

Отличие сверхпроводящего электромагнита от обычного в том, что в его обмотке, вместо обычно проводника, используется сверхпроводник. При этом его обмотка охлаждена с помощью жидкого гелия до очень низких температур. Его преимущество в том, что ток в нем достигает очень больших значений, благодаря тому, что у сверхпроводника, практически отсутствует сопротивление. Поэтому магнитное поле приобретает большую силу. Эксплуатация таких электромагнитов обходится дешевле, так как в них отсутствуют тепловые потери в обмотке. Сверхпроводящие магниты используются в аппаратах МРТ, ускорителях частиц и в другом научном оборудовании.

Электромагнит — устройство и принцип работы

Всем привет! Сегодня я собираюсь рассказать вам о очень лёгком, но зрелищном эксперименте, и имя его: «Электромагнит»! Я больше чем уверен что каждый начинающий радиолюбитель знает его, но для начала он как раз подойдёт. Я сделал этот обзор самоделки для тех кому интересно как устроен магнит. Перед инструкцией давайте посмотрим принцип работы электромагнита. Что говорит нам Википедия:

Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока через него. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока.Вики

Не понятно? Объясню просто:

Когда электричество проходит по проводам и крутится вокруг гвоздя (сердечника), и гвоздь приобретает свойства природного магнита (как на холодильнике (сделанного из магнитной руды)). И без гвоздя магнит может работать только значительно слабее.

Где используются электромагниты:

Сильные электромагниты используются в разных механизмах для разных целей. К примеру, электромагнитный подъемный кран используется на металлургических и металлообрабатывающих заводах для перемещения металлического лома и готовых деталей. На заводах часто работают со станками которые ещё называют «магнитные столы», на которых можно работать с железным или стальным изделиями которые закрепляются магнитами с помощью мощных электромагнитов. Нужно только включить ток, чтобы крепко закрепить деталь в любом нужном положении на столе, выключите ток, чтобы освободить изделие. При расфасовке магнитных руд от немагнитных, к примеру при очистке кусков железной руды от пустой породы , используют магнитные сепараторы, при которых очищаемая руда проезжает через мощное магнитное поле электромагнитов, собирающее из него все магнитные элементы.

Нам потребуется:

• Железный гвоздь
• Тонкая изолированная проволка (чем больше тем лучше)
• Батарейка (любой мощности, не меньше 1.5V)
• Обьекты для проверки магнита (скрепки, кнопки, булавки)
• Устройство зачистки проводов (Необязательно)
• Клейкая лента

Правила безопасности:

1. Не пытайтесь подключать провода к розетке 220V. Наш электромагнит использует электричество, и когда вы подсоедините его к стандартному высокому напряжению, то тогда вас будет короткое замыкание во всём доме.
2. У вас должно быть много свободной проволоки до батарейки. Если так будет, у вас не будет сильного электрического сопротивления, и батарейка самоуничтожится!
3. Нашему электромагниту нужно только низкое напряжение. Если вы будете использовать высокое напряжение вас ожидает удар током.

А сейчас к инструкции: 1.Обмотайте медную проволоку вокруг гвоздя, но так чтобы с каждого конца осталось где-то 30 см, следите за тем, чтобы проволока была закручена только в одну сторону или у вас будет два маленьких поля которые будут мешать друг-другу

ВАЖНО: Проволока должна быть накручена так, чтобы она лежала не далеко от предыдущего мотка, но и не была на нём. Подсказка: Чем больше слоев тем сильнее магнит, можно сделать даже многослойную

2.Сейчас давайте очистим концы медной проволоки (где-то 3 см), желательно делать с устройством очистки проводов. Их надо очистить для лучшего прохождения тока. После очистки, концы будут выглядеть светлее чем неочищенная.

3.Возьмите один конец проволоки и подключите его к плюсу батарейки, а затем склейте их с помощью клейкой ленты, так чтобы они касались друг-друга

И если прижать пальцем то мы запустим магнит.ВАЖНО : Проволока и плюс батарейки должны соединяться постоянно

Что мы сделали: Мы соединили контакты в одну цепь (по сути это короткое замыкание) и образуют магнитное поле (об этом я уже написал выше). Чтобы ее выключить надо отпустить проволоку.

ГОТОВО!

Чему мы научились: Мы узнали как устроен простой электромагнит и как его сделать и где он применяется. Всем спасибо за то что вы прочитали это до конца! С вами был kompik92. Источник (Source)

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Как сделать простой электромагнит – пошаговая инструкция со схемами

Такое устройство удобно тем, что его работой легко управлять при помощи эл/тока – менять полюса, силу притяжения. В некоторых вопросах оно становится поистине незаменимым, а часто используется как конструктивный элемент различных самоделок. Своими руками сделать простой электромагнит несложно, тем более что практически все необходимое можно найти в каждом доме.

Что понадобится

• Любой подходящий образец из железа (оно хорошо магнитится). Это будет сердечник электромагнита.
• Проволока – медная, обязательно с изоляцией, чтобы предотвратить прямой контакт двух металлов. Для самодельного эл/магнита рекомендуемое сечение – 0,5 (но не более 1,0).
• Источник постоянного тока – батарейка, АКБ, БП.

Дополнительно:

• Соединительные провода для подключения электромагнита.
• Паяльник или изолента для фиксации контактов.

Это общая рекомендация, так как электромагнит изготавливается с определенной целью. Исходя из этого, и подбираются составные части схемы.

А если он делается в домашних условиях, то какого-то стандарта и быть не может – подойдет все, что есть под рукой.

Например, применительно к первому пункту в качестве сердечника нередко используют гвоздь, дужку замка, отрезок железного стержня – выбор вариантов огромный.

Обмотка

Медный провод аккуратно, виток за витком, накручивается на сердечник. При такой скрупулезности КПД электромагнита будет максимально возможным.

После первого «прохода» по железному образцу проволока укладывается вторым слоем, иногда и третьим. Это зависит от того, какая мощность устройства требуется.

Но направление намотки должно быть неизменным, иначе произойдет «разбалансировка» магнитного поля, и электромагнит вряд ли что-то сможет притянуть к себе.

https://youtube.com/watch?v=RwdUzWulkcs

Чтобы понять смысл протекающих процессов, достаточно вспомнить уроки физики из курса средней школы – движущиеся электроны, создаваемое ими ЭМП, направление его вращения.

После окончания намотки проволока обрезается так, чтобы выводы было удобно подключить к источнику питания. Если это батарейка – то напрямую. При использовании БП, аккумулятора или иного прибора понадобятся соединительные провода.

Что учесть

С количеством слоев есть определенные сложности.

• С увеличением витков повышается реактивное сопротивление. Значит, сила тока начнет снижаться, а притяжение станет более слабым.
• С другой стороны, повышение номинала тока вызовет нагрев обмотки.

Подробно принцип действия работы электромагнита описан в следующем видео:

Подключение

• Зачистка выводов «медяшки». Проволока изначально покрыта несколькими слоями лака (в зависимости от марки), а он, как известно – изолятор.
• Спаивание медного и соединительного проводов. Хотя это и непринципиально – можно сделать скрутку, изолировав ее трубкой ПВХ или клейкой лентой.
• Фиксация вторых концов проводов на зажимах. Например, типа «крокодил». Такие съемные контакты позволят легко менять полюса электромагнита, если это понадобится в процессе его применения.

Полезные советы

Для изготовления мощного электромагнита домашние умельцы нередко используют катушку от МП (магнитного пускателя), реле, контакторов. Они есть и на 220, и на 380 В.

Железный сердечник подобрать по ее внутреннему сечению несложно. Для удобства управления в схему нужно включить реостат (переменное сопротивление). Соответственно, такой эл/магнит подключается уже к розетке.

Сила притяжения регулируется изменением R цепи.

Можно повысить мощность электромагнита за счет увеличения сечения сердечника. Но только до определенных пределов. И здесь придется экспериментировать.

Прежде чем делать эл/магнит, необходимо убедиться, что выбранный образец железа для этого подходит. Проверка достаточно простая. Берется обычный магнитик; в доме много чего есть на таких «присосках». Если он притянет подобранную для сердечника деталь, можно использовать. При отрицательном или «слабом» результате лучше поискать другой образец.

Сделать электромагнит достаточно просто. Все остальное зависит от терпения и сообразительности мастера. Возможно, чтобы получить то, что нужно, придется поэкспериментировать – с напряжением питания, сечением проволоки и так далее. Любая самоделка требует не только творческого подхода, но и времени. Если его не пожалеть, то отличный результат обеспечен.

Однофазный электромагнит — переменный ток

Тормозной электромагнит трехфазного тока типа КМТ.

Однофазные электромагниты переменного тока испытываются аналогично магнитам постоянного тока. При выборе добавочного сопротивления ( в схеме, приведенной на рис. 15) следует ориентироваться на так включения данного магнита.
 

Однофазные электромагниты переменного тока испытывают аналогично магнитам постоянного тока.
 

Однофазные электромагниты переменного тока серии МО ( а также и серий ЭС1 и МИС — см. ниже) иногда издают повышенное гудение при включенной катушке.
 

Ориентировочные зависимости момента М электромагнита серии МО-Б от.

Однофазные электромагниты переменного тока серии МО-Б, а также и серии МИС-Е ( см. ниже) иногда издают повышенное гудение при включенной катушке. Причинами этого гудения являются: перегрузка электромагнита по тяговому усилию; нарушение целостности короткозамкнутого витка; неправильное соединение магнита с элементами приводного механизма, не позволяющее якорю плотно прилечь к ярму; повреждение или загрязнение шлифованных контактных поверхностей якоря или ярма

Поэтому при эксплуатации тормозных устройств с этими магнитами следует обращать особое внимание на плотность контакта и состояние поверхностей якоря и ярма.
 

Тормозной электромагнит типа КМТ.| Тормозной электромагнит типа МО.| Тормозные электромагниты типа МО.

Тормозные однофазные электромагниты переменного тока типа МО предназначаются для пружинных колодочных короткоходовых тормозов. Они изготовляются для режима ПВ40 % при числе включений до 300 в час и для режима ПВ100 % при числе включений до 20 в час.
 

При работе однофазных электромагнитов переменного тока магнитный поток не остается постоянным: следуя закону изменения переменного тока, он проходит в течение каждого периода 2 раза через ноль. Вследствие этого якорь магнита, находящийся все время под действием усилия замыкающей пружины, отрывается от сердечника при переходе магнитного потока через ноль и тут же опять притягивается вновь нарастающим магнитным потоком. Таким образом, при частоте тока, равной 50 гц, якорь магнита совершает колебательное движение небольшой амплитуды с частотой 100 гц, создавая характерный шум. Для уменьшения шума и вибрации якоря каждый электромагнит этого типа имеет короткозамкнутый виток, представляющий собой вторичную обмотку, которая создает магнитный поток, по величине примерно равный 1 / 3 основного потока и сдвинутый по фазе на некоторый угол. Этот магнитный поток способствует удержанию якоря у сердечника при проходе основного потока через нулевое значение.
 

В электросхемах кузнечно-прессовых машин широкое распространение получили однофазные электромагниты переменного тока со втяжным якорем, часто называемые также соленоидами.
 

На рис. 3 — 5 изображен колодочный пружинный тормоз с приводом от однофазного электромагнита переменного тока.
 

В тормозных устройствах некоторых грузоподъемных машин ( главным образом электроталей) все большее применение находят однофазные электромагниты переменного тока серий МИС-Е и МТ , предназначенные для использования в схемах автоматики металлорежущих станков и других машин и механизмов. В основном они применяются для прямолинейного перемещения элементов управления.
 

Какое соотношение между минимальной электромагнитной Fm n и противодействующей Fn силами должно быть для надежной работы однофазного электромагнита переменного тока с экранирующим витком.
 

Второй метод имеет неоспоримые преимущества по сравнению с первым и потому нашел исключительно широкое применение в однофазных электромагнитах переменного тока.
 

В санитарной технике используют, как правило, однофазные ( однокатушечные) электромагнитные механизмы, которые удерживают регулирующий орган в открытом или закрытом состоянии и, следовательно, работают в комплекте с двухпозиционны-ми регуляторами, оснащенными электроконтактным выходом, У однофазных электромагнитов переменного тока магнитный поток пульсирует от нуля до максимума с удвоенной частотой и на якорь действует результирующее ( среднее) тяговое усилие, которое в электромагните переменного тока значительно меньше, чем в электромагните постоянного тока тех же размеров. Несмотря на это, электромагнитные приводы переменного тока применяются чаще, чем постоянного, так как они не требуют установки дополнительных трансформаторов и выпрямителей.
 

Изготовление электромагнита в домашних условиях

Для изготовления электромагнита своими руками в начале необходимо подобрать материал для сердечника. Наиболее простым и подходящим вариантом будет гвоздь больших размеров, длиной от 100 до 200 мм. Его нужно вначале сильно разогреть, а потом дать остыть и очистить от окалины. После этого гвоздь сгибается ровно пополам, а шляпка и кончик отпиливают ножовкой.

Вторым этапом будет изготовление катушки. Конструкция катушки включает следующие элементы: бумажная шейка прямоугольной формы (48х37 мм), бумажные упорные венчики (48х3 мм) и картонные ободки круглой формы с отверстием в середине. Их наружный и внутренний диаметр соответственно будет 19 и 7 мм.

После подготовки деталей можно приступать к сборке электромагнита. Шейка с более узкой стороны наматывается на гвоздь в свободном состоянии и фиксируется клеем. Далее на нижнюю и верхнюю часть шейки надеваются картонные ободки. Упорные венчики смазываются клеем, наматываются по краям шейки и приклеивается к ободкам. Клей на всех участках должен хорошо высохнуть.

Для обмотки подойдет провод, длиной примерно 15-20 метров. Проволоку наматывают на катушку с таким расчетом, чтобы по краям оставались концы по 10 сантиметров. Намотка должна быть ровной, чтобы все витки располагались плотно между собой. От этого полностью зависит мощность будущего электромагнита. Наибольшая сложность состоит в наматывании первого слоя. Каждый готовый ряд оборачивается тонкой бумагой в два слоя. По окончании обмотки вся катушка сверху оборачивается изолентой. Оставшиеся концы обмотки необходимо зачистить для дальнейшего подключения.

К полученной конструкции остается присоединить выключатель и батарейку. Таким образом, электромагнит своими руками будет полностью сделан.

Электромагнит, в отличие от постоянного магнита, приобретает свои свойства только под воздействием электрического тока. С его помощью он меняет силу притяжения, направление полюсов и некоторые другие характеристики.

Некоторые увлеченные механикой люди самостоятельно делают электромагниты, чтобы использовать их в самодельных установках, механизмах и разнообразных конструкциях. Сделать электромагнит своими руками несложно. Используются простые приспособления и подручные материалы.

Самый простой набор для изготовления электромагнита

Что понадобится:

• Один железный гвоздь 13-15 см. в длину или иной металлический предмет, который и станет сердечником электромагнита.
• Около 3 метров изолированной медной проволоки.
• Источник электропитания — аккумуляторная батарея или генератор.
• Небольшие провода для контакта провода с батарейкой.
• Изолирующие материалы.

Если вы используете более крупную металлическую заготовку для создания магнита, то количество медной проволоки должно пропорционально увеличиваться. Иначе магнитное поле получится слишком слабым. Сколько именно понадобится обмотки, точно ответить нельзя. Обычно мастера выясняют это экспериментальным путем, увеличивая и уменьшая количество проволоки, параллельно измеряя изменения магнитного поля. Из-за избытка проволоки сила магнитного поля тоже становится меньше.

Пошаговая инструкция

Следуя простым рекомендация, вы легко сделаете электромагнит самостоятельно.Зачищаем концы медного проводаШаг 1 Очистите от изоляции концы медного провода, который будете наматывать на сердечник. Достаточно 2-3 см. Они понадобятся, чтобы соединить медную проволоку с обычной, которая в свою очередь будет подключаться к источнику питания.

Наматываем медный провод вокруг гвоздяШаг 2 Вокруг гвоздя или другого сердечника аккуратно намотайте медный провод так, чтобы витки были расположены параллельно друг к другу. Делать это необходимо только в одном направлении. От этого зависит расположение полюсов будущего магнита. Если вы захотите изменить их расположение, то можно просто перемотать проволоку в другом направлении. Не выполнив этого условия, вы добьетесь того, что магнитные поля различных секций будут воздействовать друг на друга, из-за чего сила магнита будет минимальной.

Подсоединяем провод к батарейкеШаг 3 Концы очищенного медного провода соедините с двумя заранее подготовленными обычными проводками. Соединение заизолируйте, а один конец проводка подключите к клемме положительного заряда на аккумуляторе, а другой — на противоположный конец

Причем неважно, какой проводок к какому концу будет подключен — это не отразится на эксплуатационных возможностях электромагнита. Если все сделано правильно, то магнит сразу же начнет работать! Если у аккумулятора есть реверсивный способ подключения, то вы сможете изменить направление полюсов

Электромагнит работает!