Электромагниты широко используются в электрических аппаратах с механическим приводом. С их помощью осуществляются также всякого рода линейные перемещения отдельных элементов производственных механизмов, управление клапанами и золотниками пневматических и гидравлических систем, управление тормозными устройствами и т. п.
Электромагнит переменного тока (рис. 6-9, а) состоит из неподвижного сердечника 1 (ярма), подвижного якоря 2, собранных из электротехнической стали, и катушки 3, включенной в сеть переменного тока. Переменный ток, проходя по катушке, создает магнитный поток, который и притягивает якорь.
Для устранения вибраций электромагниты снабжены короткозамкнутым витком 4, принцип действия которого описан при рассмотрении контакторов переменного тока.
Рис. 6-9. Устройство электромагнита (а) и его токовая и тяговая характеристики (б).
Ток катушки электромагнита переменного тока зависит, главным образом, от величины ее индуктивного сопротивления. В отключенном состоянии электромагнита воздушный зазор (хор якоря) велик, поэтому индуктивное сопротивление катушки мало и при включении в сеть по ней протекает большой пусковой ток. При срабатывании электромагнита воздушный зазор его резко уменьшается, а индуктивное сопротивление катушки увеличивается в 10—20 раз, что приводит к резкому уменьшению тока катушки.
Тяговое усилие, развиваемое электромагнитом, пропорционально квадрату магнитного потока, сцепленного с якорем (F=Фя2) С увеличением воздушного зазора этот поток уменьшается и, следовательно, уменьшается тяговое усилие. Графики изменения тока и тягового усилия в зависимости от величины воздушного зазора приведены на рис. 6-9, б. Из графика следует, что ток в катушке при втянутом якоре во много раз меньше, а тяговое усилие в 2— 3 раза больше, чем в исходном положении якоря.
Так как пусковой ток электромагнита во много раз (в 10—20) превышает величину рабочего тока при втянутом якоре и номинальном напряжении на катушке, то при частых включениях катушка может перегреться. Это обстоятельство снижает допустимую частоту включений электромагнитов переменного тока до 200—400 включений в час.
Электромагниты, применяемые в крановых установках для оттормаживания, подразделяются на длинноходовые (соленоидного типа) и короткоходовые (с поворачивающимся якорем). И те, и другие бывают постоянного, трехфазного и однофазного переменного тока.
Рис. 6-10. Тормозной электромагнит трехфазного тока типа КМТ:
1 — корпус электромагнита; 2 — катушки электромагнита; 3 — станина (ярмо); 4 — контактные зажимы; 5 — регулировочный винт; 6 — поршень; 7 — цилиндр воздушного демпфера; 8 — якорь.
Рис. 6-11. Электрогидравлический толкатель.
Величина хода у длинноходовых электромагнитов находится в пределах от 30 до 150 мм, у короткоходовых — 2—3 мм.
На рис. 6-10 приведен тормозной электромагнит трехфазного тока типа КМТ. Электромагнит относится к типу длинноходовых. Так как величина общего магнитного потока в трехфазной системе не меняется во времени, то тяговое усилие за период переменного тока также остается неизменным.
Рис. 6-12. Фрикционная многодисковая электромагнитная муфта.
Для смягчения ударов применяется демпферное устройство, состоящее из цилиндра и поршня. Пространство над и под поршнем соединяется каналом, сечение которого может регулироваться винтом для изменения степени демпфирования.
Тормозные электромагниты, несмотря на демпфирующие устройства, дают при включении значительные удары, которые со временем расшатывают все тормозное устройство и вызывают его износ. В последние годы на кранах с тяжелым режимом работы все большее распространение получают электрогидравлические толкатели. Они обладают большей надежностью по сравнению с тормозными электромагнитами, обеспечивают плавное нарастание давления колодок на шкив, что предохраняет шарниры от износа и увеличивает срок службы тормоза. Ход толкателя может быть ограничен при подъеме и опускании.
Электрогидравлический толкатель (рис. 6-11) состоит из цилиндрического корпуса 6, заполненного трансформаторным маслом.
В его верхней части установлен асинхронный короткозамкнутый электродвигатель 1, который вращает крыльчатку 5 насоса, сидящую на валу 3. В результате вращения крыльчатки давление масла под поршнем 4 повышается, поршень поднимается и при помощи штанг поднимает ярмо 2. Крыльчатка насоса вращается до тех пор, пока электродвигатель не будет отключен, после чего поршень под действием веса начинает опускаться, а масло переходит в верхнюю часть цилиндра. Обычно электродвигатель насоса включается одновременно с приводным электродвигателем; таким образом обеспечивается оттормаживание при включении электродвигателя.
Фрикционные электромагнитные муфты получают широкое распространение в автоматизированном, электроприводе. Вследствие простоты устройства и управления, а также быстрого действия они используются во многих механизмах вместо механических и гидравлических муфт аналогичного действия.
Фрикционные электромагнитные муфты применяются в схемах кинематики многих механизмов (металлорежущие станки, механизмы передвижения) для включения и отключения (на расстоянии) механических передач. Существует ряд конструктивных форм электромагнитных муфт: однодисковые и многодисковые муфты сухого скольжения или со смазкой. Многодисковые муфты со смазкой получили большое распространение. Эскиз одной из конструктивных форм многодисковой фрикционной муфты приведен на рис. 6-12. Полумуфта 1 с катушкой 11 расположена на ведущем валу 10. Диски 4 этой полумуфты могут перемещаться вдоль направляющих 5, которые жестко связаны с полумуфтой 1. Диски 9 ведомого вала 7 перемещаются вдоль направляющих 8 этого вала. Магнитный поток Ф, созданный током катушки 11, замыкается через диски 4 и 9 и нажимной диск 6. В результате диски притягиваются друг к другу и возникающая между ними сила трения передает движение от ведомого к ведущему валу.
Катушка 11 включается в сеть постоянного тока. Один полюс источника (плюс) присоединяется к катушке с помощью контактного кольца 2 и щетки 3, а второй соединен с корпусом муфты.
На практике получили распространение также порошковые электромагнитные муфты, в которых момент от ведущего диска к ведомому передается с помощью ферромагнитного порошка, растворенного в масле.
