Elektromágneses hajtás: típusok, cél, működési elv

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A kompakt, produktív és funkcionális hajtásrendszerek alkalmazása napjainkban az emberi tevékenység szinte minden területe érdekelt a nehézipartól a közlekedésig és a háztartásokig. Ez az oka annak is, hogy folyamatosan fejlesztik a hagyományos erőforrás-koncepciókat, amelyek bár javulnak, az alapvető eszközön nem változtatnak. Az ilyen típusú legnépszerűbb alaprendszerek közé tartozik az elektromágneses hajtás, amelynek működési mechanizmusát nagy formátumú berendezésekben és kisméretű műszaki berendezésekben egyaránt használják.

Drive-hozzárendelés

Szinte minden célalkalmazásban ez a mechanizmus a rendszer végrehajtó szerveként működik. Egy másik dolog, hogy az elvégzett funkció jellege és felelősségének mértéke a teljes munkafolyamat keretein belül változhat. Például,elzárószelepeknél ez a hajtás felelős a szelep aktuális helyzetéért. Különösen erőfeszítése miatt az átfedés normál zárt vagy nyitott állapotot vesz fel. Az ilyen eszközöket különféle kommunikációs rendszerekben használják, ami meghatározza az eszköz működési elvét és védelmi jellemzőit egyaránt. Különösen az elektromágneses füstelvezető hajtás szerepel a tűzvédelmi rendszer infrastruktúrájában, szerkezetileg csatlakozik a szellőzőcsatornákhoz. A hajtás házának és kritikus munkarészeinek ellenállónak kell lenniük a magas hőmérsékletnek és a termikusan veszélyes gázokkal való káros érintkezésnek. Ami a végrehajtandó parancsot illeti, az automatizálás általában akkor működik, ha füstjeleket észlel. A hajtás ebben az esetben a füst és az égés szabályozásának műszaki eszköze.

Az elektromágneses aktuátorok alkalmazásának bonyolultabb konfigurációja a többutas szelepekben történik. Ezek egyfajta gyűjtő- vagy elosztórendszerek, amelyek összetettsége a funkcionális egységek teljes csoportjainak egyidejű vezérlésében rejlik. Az ilyen rendszerekben elektromágneses szelepmozgatót használnak a fúvókákon keresztüli áramlások átkapcsolására. A csatorna zárásának vagy nyitásának oka lehet a munkaközeg bizonyos értékei (nyomás, hőmérséklet), az áramlás intenzitása, az idő programbeállításai stb.

Dizájn és alkatrészek

A hajtás központi munkaeleme a mágnesszelep blokk, amely egy üreges tekercsből ésmágneses mag. Ennek az alkatrésznek a kommunikációs elektromágneses kapcsolatait más alkatrészekkel kis belső szerelvények biztosítják vezérlő impulzusszelepekkel. Normál állapotban a magot egy rugó támasztja alá, amelynek szára a nyeregre támaszkodik. Ezen túlmenően egy tipikus elektromágneses meghajtó eszköz biztosítja a munkarész úgynevezett kézi alulvizsgálását, amely átveszi a mechanizmus funkcióit hirtelen változások vagy feszültség teljes hiánya esetén. További funkciók is biztosíthatók jelzésekkel, kiegészítő reteszelőelemekkel és a mag helyzetének rögzítőivel. Mivel azonban az ilyen típusú meghajtók egyik előnye a kis méret, az optimalizálás érdekében a fejlesztők igyekeznek elkerülni a tervezés túlzott telítettségét a másodlagos eszközökkel.

A mechanizmus működési elve

Mind a mágneses, mind az elektromágneses teljesítményű eszközökben az aktív közeg szerepét a mágneses fluxus tölti be. Kialakításához vagy állandó mágnest, vagy hasonló eszközt használnak, amely az elektromos jel megváltoztatásával pontszerű csatlakozást vagy tevékenységének megszakítását teszi lehetővé. A végrehajtó szerv a feszültség bekapcsolásának pillanatától kezdi meg működését, amikor az áram elkezd átfolyni a mágnesszelep áramkörein. A mag viszont, ahogy a mágneses tér aktivitása növekszik, elkezdi mozgását az induktor üregéhez képest. Valójában az elektromágneses meghajtó működési elve csak az elektromos energia átalakításán múlikmechanikusan mágneses tér segítségével. És amint a feszültség lecsökken, a rugalmas rugó erői lépnek életbe, ami visszahelyezi a magot a helyére, és a hajtóarmatúra felveszi eredeti normál helyzetét. Az összetett többfokozatú hajtások egyes erőátviteli fokozatainak szabályozására emellett pneumatikus vagy hidraulikus hajtások is bekapcsolhatók. Különösen lehetővé teszik a villamos energia alternatív energiaforrásokból (víz, szél, nap) történő elsődleges előállítását, ami csökkenti a berendezések munkafolyamatának költségeit.

Elektromágneses működtető szerkezet

A meghajtó mag mozgási mintája és kimeneti tápegységként való működése meghatározza a mechanizmus által végrehajtható műveletek jellemzőit. Rögtön meg kell jegyezni, hogy a legtöbb esetben ezek a végrehajtó mechanika azonos típusú elemi mozgásaival rendelkező eszközök, amelyeket ritkán egészítenek ki segédműszaki funkciókkal. Ennek alapján az elektromágneses hajtás a következő típusokra oszlik:

• Rotary. Az áram alkalmazása során egy erőelem aktiválódik, amely fordulatot tesz. Az ilyen mechanizmusokat golyós- és dugószelepekben, valamint pillangószelepes rendszerekben használják.
• Megfordítható. A főművelet mellett képes az erőelem irányának változtatására. Gyakoribb a vezérlőszelepeknél.
• Tolás. Ez az elektromágneses aktuátor tolóműveletet hajt végre, amelyet az elosztásban és avisszacsapó szelepek.

Szerkezeti megoldás szempontjából az erőelem és a mag lehet, hogy különböző alkatrészekből áll, ami növeli a készülék megbízhatóságát és tartósságát. A másik dolog az, hogy az optimalizálás elve több feladat kombinálását követeli meg egy műszaki komponens funkcionalitásán belül a hely- és energiatakarékosság érdekében.

Elektromágneses szerelvények

A meghajtó végrehajtó szervei különböző konfigurációkban dolgozhatnak, végrehajtva bizonyos műveleteket, amelyek egy adott működő infrastruktúra működéséhez szükségesek. De mindenesetre a mag vagy a szilárdsági elem funkciója önmagában nem lesz elegendő ahhoz, hogy a végső feladat teljesítése szempontjából kellő hatást biztosítson, ritka kivételektől eltekintve. A legtöbb esetben szükség van egy átmeneti linkre is - egyfajta transzformátorra, amely a közvetlenül hajtott mechanika által generált mechanikai energiát a céleszközre fordítja. Például egy összkerék-meghajtású rendszerben az elektromágneses tengelykapcsoló nem csak erőátadóként működik, hanem motorként, amely mereven összeköti a tengely két részét. Az aszinkron mechanizmusoknak még saját gerjesztőtekercse is van kifejezett pólusokkal. Az ilyen tengelykapcsolók vezető része egy villanymotor forgórész tekercsének elvei szerint készül, amely átalakító és erőátalakító funkciót ad ennek az elemnek.

Az egyszerűbb, közvetlen működésű rendszerekben az erőátvitel feladatát szabványos golyóscsapágyakkal, forgó- és elosztóegységekkel látják el. Különlegesa művelet végrehajtása és konfigurálása, valamint a hajtásrendszerrel való összekapcsolás különböző módokon valósul meg. Gyakran egyedi sémákat dolgoznak ki az összetevők egymással való összekapcsolására. Ugyanabban az elektromágneses meghajtó tengelykapcsolóban egy egész infrastruktúra van felszerelve saját fémtengelyekkel, csúszógyűrűkkel, kollektorokkal és rézrudakkal. És ez nem számít bele az elektromágneses csatornák párhuzamos elrendezésébe a pólusdarabokkal és a mágneses erővonalak irányának körvonalaival.

A meghajtó működési paraméterei

Ugyanaz a kialakítás egy tipikus működési sémával különböző kapacitások csatlakoztatását igényelheti. Ezenkívül a meghajtórendszerek tipikus modelljei különböznek a teljesítményterheléstől, az áram típusától, a feszültségtől stb. A legegyszerűbb mágnesszelepes szelepmozgató 220 V-on működik, de létezhetnek hasonló felépítésű, de háromfázisú ipari hálózatokhoz 380 V-on történő csatlakozást igénylő modellek is. A tápellátási igényeket a készülék mérete és a készülék jellemzői határozzák meg. mag. A motor fordulatszáma például közvetlenül meghatározza az elfogyasztott teljesítmény mennyiségét, és ezzel együtt a szigetelési tulajdonságokat, a tekercselést és az ellenállás paramétereit. Konkrétan az ipari elektromos infrastruktúráról szólva, a nagy teherbírású hajtások integrációs projektjének figyelembe kell vennie a vonóerőt, a földelési hurok jellemzőit, az áramkörvédelmi eszköz megvalósítási diagramját stb.

Moduláris hajtásrendszerek

Leggyakoribbaz elektromágneses működési elven alapuló hajtószerkezetek gyártásának szerkezeti alaktényezője a blokk (vagy aggregált). Ez egy független és némileg elszigetelt eszköz, amely a célszerkezet testére vagy egy külön működtető egységre van felszerelve. Az ilyen rendszerek közötti alapvető különbség abban rejlik, hogy felületük nem érintkezik az átmeneti tápkapcsok üregeivel, sőt a célberendezés végrehajtó szerveinek munkaelemeivel. Az ilyen kapcsolatok legalábbis nem teszik szükségessé mindkét építmény védelmét szolgáló intézkedések elfogadását. Az elektromágneses hajtás blokktípusát olyan esetekben használják, amikor a funkcionális egységeket el kell szigetelni a munkakörnyezet negatív hatásaitól - például a korróziós károsodástól vagy a hőmérsékleti expozíciótól. A mechanikai kötés biztosításához ugyanazt a szigetelt armatúrát, mint egy szárat használnak.

Integrált meghajtó funkciók

Egyfajta elektromágneses meghajtók, amelyek a működő rendszer szerves részeként működnek, egyetlen kommunikációs infrastruktúrát alkotva vele. Az ilyen eszközök általában kompakt méretekkel és kis tömeggel rendelkeznek, ami lehetővé teszi, hogy különféle mérnöki szerkezetekbe integrálhatók anélkül, hogy jelentősen befolyásolnák funkcionális és ergonómiai jellemzőiket. Másrészt a méretoptimalizálás és a kötözési lehetőségek bővítésének igénye (közvetlen kapcsolódás a berendezéshez) korlátozza az alkotókat abban, hogyaz ilyen mechanizmusok magas szintű védelme. Ezért olyan tipikus pénztárcakímélő szigetelési megoldásokon gondolkodnak, mint a hermetikus csövek elválasztása, amelyek segítenek megvédeni az érzékeny elemeket a munkakörnyezet agresszív hatásaitól. Ez alól kivételt képeznek az elektromágneses meghajtású fémházas vákuumszelepek, amelyekhez nagy szilárdságú műanyagból készült szerelvények csatlakoznak. De ezek már speciális, nagyított modellek, amelyek átfogó védelmet nyújtanak a mérgező, termikus és mechanikai tényezők ellen.

Az eszköz alkalmazási területei

Ennek a meghajtónak a segítségével a különböző szintű erőgépészeti támogatás feladatai oldódnak meg. A legkritikusabb és legösszetettebb rendszerekben tömszelence nélküli szerelvényeket használnak az elektromágneses eszközök vezérlésére, ami növeli a berendezések megbízhatóságának és teljesítményének fokát. Ebben a kombinációban az egységeket közlekedési és kommunikációs csővezeték-hálózatokban, kőolajtermék-tárolók karbantartásában, vegyiparban, feldolgozó állomásokon és különféle iparágakban működő üzemekben használják. Ha egyszerű eszközökről beszélünk, akkor a háztartási szférában elterjedt az elektromágneses ventilátorhajtás az ellátó- és kipufogórendszerekhez. A kis formátumú mechanizmusok a vízvezeték-szerelvényekben, szivattyúkban, kompresszorokban stb. is megállják a helyüket.

Következtetés

Feltéve, hogy a hajtás szerkezetét megfelelően megtervezték, az elektromágneses elemek alapján meglehetősen jövedelmező lehetmechanikai erő forrása. A legjobb változatokban az ilyen eszközöket magas műszaki erőforrás, stabil működés, minimális energiafogyasztás és rugalmasság jellemzi a különféle működtetőelemekkel való kombinációban. Ami a jellegzetes gyengeségeket illeti, az alacsony zajtűrésben nyilvánulnak meg, ami különösen hangsúlyos a megszakító elektromágneses meghajtásának működésében a 10 kV feszültségű nagyfeszültségű vezetékeken. Az ilyen rendszerek definíció szerint különleges védelmet igényelnek az elektromágneses interferencia ellen. Ezenkívül a tolókarral és a kapcsolóban lévő tartóretesszel ellátott csuklós karos mechanizmus műszaki és szerkezeti bonyolultsága miatt további elektromos védőeszközök csatlakoztatása szükséges az áramkörökben előforduló rövidzárlatok kockázatának kiküszöbölésére.