Porady
Elektromagnesy, magnesy cylindryczne, elektromagnesy Intertec zapewnią nieprzerwaną pracę silników. Elektromagnesy o sile trzymania od 3 do 1200 N sprawdzą się także w systemach separacyjnych, systemach automatyki oraz w mechanice. Dobierz elektromagnes o odpowiedniej sile trzymania!
Magnesy należą do najbardziej fascynujących obiektów w elektrotechnice i elektronice. Generowane przez nie pola stanowią podstawę licznych zastosowań, zarówno w życiu codziennym, jak i w obszarach przemysłowych. O ile magnesy stałe działają w sposób ciągły, o tyle elektromagnesy są skuteczne tylko po podłączeniu do źródła zasilania. W naszym poradniku dowiesz się o ich podstawowej funkcji oraz poznasz rodzaje i konstrukcje. Podpowiadamy też, jak dokonać odpowiedniego ich zakupu.
Podstawowa koncepcja elektromagnesu opiera się na prostej zasadzie: kiedy prąd elektryczny przepływa przez przewodnik, wokół niego tworzy się słabe pole magnetyczne.
Jeśli przewodnik - na przykład elastyczny drut - zostanie zwinięty w cewkę, pole magnetyczne ulega zagęszczeniu i wzmocnieniu. Strumień magnetyczny można znacznie zwiększyć poprzez zastosowanie rdzenia cewki wykonanego z materiału ferromagnetycznego. Najbardziej znane to żelazo, kobalt i nikiel oraz ich stopy.
Jednak przyciąganie elektromagnesu zależy również od natężenia prądu, tzn. im większy ładunek prądu, tym wyraźniejsze będą linie pola i mocniejsze pole magnetyczne. Jednakże, ponieważ część prądu jest zamieniana na ciepło ze względu na opór elektryczny w przewodach, zbyt duży natężenie może niebezpiecznie nagrzać cewkę.
Największa przewaga elektromagnesu nad magnesem stałym: przyciąganie magnetyczne można precyzyjnie kontrolować - od całkowitego wyłączenia do maksymalnej możliwej mocy. Wystarczy tylko odpowiednio dostosować zasilanie prądem.
Obecnie elektromagnesy są stosowane wszędzie tam, gdzie wymagane jest uzyskanie elastycznego pola magnetycznego. Należą do nich m.in. urządzenia do zapisu magnetycznego i przechowywania danych, takie jak magnetowidy i dyski twarde, ale przede wszystkim siłowniki elektromagnetyczne. Są to napędy, które przekształcają energię elektryczną w pracę mechaniczną, zazwyczaj za pomocą dźwigni, sprzęgieł lub przekładni. Typowe zastosowania to zamki magnetyczne, dzwonki elektryczne lub przekaźniki, jak również liczne elementy zaworów w hydraulice i pneumatyce.
Elektromagnesy znajdują się również w podnośnikach magnetycznych, które dzięki przyciąganiu magnetycznemu podnoszą ciężkie przedmioty lub w separatorach magnetycznych do sortowania metali ferromagnetycznych ze złomowisk lub podczas recyklingu. Ze względu na zdolność do generowania bardzo silnych pól magnetycznych, magnesy nadprzewodnikowe są często stosowane w urządzeniach naukowych i medycznych. Nadprzewodnictwo oznacza, że opór elektryczny magnesu jest niemalże zniwelowany w ekstremalnie niskich temperaturach. Z takimi elektromagnesami pracują tomografy rezonansu magnetycznego w szpitalach oraz instrumenty naukowe, takie jak spektrometry jądrowego rezonansu magnetycznego, spektrometry masowe, a także akceleratory cząstek.
Elektromagnesy z ruchomym rdzeniem mogą być stosowane bezpośrednio jako siłowniki. Rdzeń jest wysuwany z cewki lub wciskany do niej. Wynika to z tzw. siły reluktancyjnej, która stara się uzyskać jak najmniejszą szczelinę powietrzną między cewką a rdzeniem w celu zmniejszenia oporu magnetycznego. Istnieją również elektromagnesy, w których rdzeń jest zamocowany w stanie bezprądowym za pomocą sprężyny, która zmienia swoje położenie dopiero po podaniu prądu. W każdym przypadku ruch może być bezpośrednio przekształcony w pracę mechaniczną.
Klasyczne elektromagnesy natomiast nie posiadają żadnych ruchomych części. Składają się one z cewki z żelaznym rdzeniem otwartym u góry i u dołu. Rdzeń staje się magnetyczny dopiero wtedy, gdy przez cewkę przepływa prąd. Potoczne nazwy tego typu elektromagnesu to magnes skokowy, trzymający lub potykający. Występują w wielu rozmiarach, w kształcie cylindrycznym lub prostokątnym, wyposażone w otwory gwintowane lub połączenia śrubowe.
Istnieje pewna wada wszystkich elektromagnesów: do działania potrzebują one w sposób ciągły energii elektrycznej. W zdecydowanej większości przypadków nie stanowi to przeszkody, na przykład w sytuacji zastosowania jako magnesu podnoszącego w zakładach produkcyjnych. Jeśli jednak funkcja elektromagnesu jest wymagana na stałe przy możliwie najmniejszym zapotrzebowaniu na energię i ma być wyłączana tylko w sytuacjach awaryjnych - np. przy odblokowywaniu drzwi ewakuacyjnych lub przeciwpożarowych - dobrym wyborem są tzw. elektromagnesy pneumatyczne. Zwykle zawierają one magnes stały wykonany na przykład z neodymu, o dużej sile, ale posiadają również cewkę. Gdy do cewki tej doprowadzony jest prąd, wytwarza ona pole magnetyczne o równym natężeniu, ale przeciwnym do pola magnesu stałego. W wielu strefach bezpieczeństwa takie zachowanie jest bardzo pożądane, ponieważ awaria zasilania automatycznie odblokowuje wszystkie drzwi zabezpieczone w ten sposób.
Ocena, czy elektromagnes nadaje się do zamierzonego celu, zależy od wielu czynników. Prawdopodobnie najważniejszy jest rodzaj ferromagnetycznych przedmiotów i materiałów, które mają być trzymane. Przedmioty ze stali lub żelaza o grubości milimetra o gładkiej i równej powierzchni znacznie lepiej przylegają do magnesu niż obiekty szorstkie, pomalowane lub brudne o małej powierzchni styku. Siła trzymania magnesu musi być odpowiednio dobrana. Zwykle podaje się ją w niutonach lub kilogramach.
Newton - symbol N - to jednostka siły wywodząca się z Międzynarodowego Układu Jednostek Miar. Jeden newton jest więc siłą potrzebną do przyspieszenia kilograma masy z prędkością jednego metra na sekundę do kwadratu w kierunku działającej siły. Z kolei kilogram jest siłą ciężkości i zależy od przyspieszenia grawitacyjnego, które na Ziemi wynosi średnio 9,81 metra na sekundę kwadratową.
Masa 1 kilograma odpowiada na Ziemi sile 9,81 niutonów. W celu przeliczenia kilograma wystarczy pomnożyć go przez 9,81. I tak elektromagnes o masie 10 kilogramów ma siłę trzymania około 98 niutonów. I odwrotnie, magnes podnoszący o sile trzymania 500 niutonów może unieść ciężar około 51 kilogramów.
Ważne: Wartości podane w danych technicznych opierają się na testach z gładko wypolerowaną płytą stalową o grubości 10 milimetrów i w praktyce powinny być odpowiednio zrelatywizowane.
Ważnymi dla zasilania elektromagnesu są również niezbędne napięcie oraz moc elektryczna. W tych pierwszych przeważa prąd stały o napięciu 12 lub 24 V, moc zależy od wymiaru cewki i wynosi np. około 45 W dla elektromagnesu stałego o mocy 1900 niutonów, która jednak powinna być dostępna tylko przez krótki czas ze względu na wytwarzane w cewce ciepło.