Elektromagnetische Aktuatoren: Typen und Anwendungen

In der Produktion und im Alltag wird die Automatisierung aktiv eingesetzt. Hierzu werden Aktuatoren verschiedener Typen verwendet, hydraulisch, pneumatisch und elektrisch. Solche Geräte umfassen, deaktivieren, ändern die Funktionsweise von Mechanismen, Systemen und Geräten. In diesem Artikel werden einige elektromagnetische Aktuatoren vorgestellt.

Aktoren

Verschiedene Mechanismen mit Elektromotoren und elektromagnetischen Aktuatoren antreiben. Beispielsweise werden Elektromotoren zur automatischen oder halbautomatischen Steuerung von Ventilen verwendet, die sogenannten Absperrventile an Rohrleitungen wie Gas, Pneumatik, Wasserversorgung und anderen.

Das Funktionsprinzip des elektromagnetischen Aktuators besteht darin, Arbeiten mit einem Magnetfeld durchzuführen, um den mit Aktuatoren verbundenen Kern zu bewegen.

Allgemeines Gerät

Wenn wir elektromagnetische Aktuatoren in einer allgemeinen Form betrachten, dann besteht sie aus:

1. Spulen.

2. Der Magnetkern.

3. Verwandte Arbeitsmechanismen und -systeme.

Unter der Spule ist ein elektromagnetisches Gerät gemeint - eine Spule, die mit einem Kupferdraht auf einen Dorn gewickelt ist, in dessen Inneren sich ein Kern befindet. Ein anderer Name ist ein Magnet. Gleiches Gerät hat ein Relais.

Außerhalb des Magneten kann sich ein Magnetkreis befinden, der sogenannte ferromagnetisches Joch, es wird benötigt, um magnetische Kräfte zu verstärken und zu lenken.

Wenn ein elektrischer Strom durch die Spule fließt, erscheint ein Magnetfeld, die Metallelemente des Exekutivteils (Anker oder Kern) werden eingezogen und bestimmte Arbeiten ausgeführt. Somit wird der elektrische Strom in eine Translationsbewegung umgewandelt, und solche Aktuatoren können als translatorischer elektrischer Antrieb bezeichnet werden.

Es ist erwähnenswert, dass die Industrie beide Geräte für den Betrieb in Gleichstrom- und Wechselstromkreisen herstellt. Im Prinzip werden elektromagnetische Aktuatoren, die Gleichrichter in ihrer Konstruktion enthalten, häufig in Wechselstromkreisen verwendet. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass Gleichstrom-Elektromagnete bei gleichen Abmessungen wie ein Wechselstrom-Elektromagnet mehr Traktion entwickeln und eine größere Stabilität aufweisen und auch billiger herzustellen sind.

Es ist auch erwähnenswert, dass die meisten Vertreter des elektromagnetischen Antriebs auf zwei Endpositionen des Kerns beschränkt sind, wie z. B. Ein / Aus.

Schauen wir uns an, wo sich solche Aktuatoren befinden, beginnen wir mit dem, was im Alltag am häufigsten vorkommt, und betrachten wir dann Industriedesigns.

ICE-Anlassermagnetrelais

In Autos wird ein Anlasser verwendet, um den Motor zu starten - ein leistungsstarker Gleichstromantrieb. Es gibt zwei Aufgaben, die für den Betrieb gelöst werden müssen:

1. Ein Anlasser ist ein ziemlich leistungsstarker Elektromotor. Seine Leistung kann je nach gestartetem Motor von 0,5 kW bei Rollern und leichten Motorrädern bis zu 10 kW bei Spezialausrüstungen mit Dieselmotoren variieren. Diese Leistung wird benötigt, um genügend Moment zum Anlassen der Motorkurbelwelle zu erzeugen.

Dies wirft das Problem auf, einen Strom dieser Größenordnung durchzulassen. Hierfür können Sie ein Relais verwenden. In Wirklichkeit wird jedoch alles etwas anders ausgeführt. Später werden wir dieses Problem betrachten.

2. Der Anlasser treibt den ICE an, indem er das Schwungrad dreht, an dem die Krone getragen wird - einen Zahnkranz. Der Anlasser ist über einen Anhang mit dem Schwungrad verbunden (dies ist eine Überholkupplung). Er wird benötigt, um die Übertragung des Drehmoments vom Motor auf die Anlasserwelle zu verhindern.

Wenn Sie den Anlasserstromkreis einschalten, wird der Anhang mit den Zähnen der Schwungradkrone verbunden und beginnt sich zu drehen, wenn der Motor startet und Sie den Anlasserstromkreis ausschalten - er kehrt in seine ursprüngliche Position zurück.

Um diese beiden Probleme mit einem Gerät zu lösen, ist am Starter ein Pull-Up-Relais installiert. Zum einen schließt dieses Relais die Leistungskontakte (1), durch die die Anlauf- und Betriebsströme des Anlassers fließen. Zweitens ist eine spezielle Stange (2) mit dem beweglichen Teil des Relais verbunden, die den Anhang (3) drückt und ihn mithilfe der Feder (4) zurückgibt.

Elektromagnetische Verriegelung

Mit einem elektromagnetischen Schloss können Sie verschiedene Sicherheitssysteme implementieren, Türen automatisch entriegeln, wenn Sie sich dem Eigentümer nähern oder wenn Sie den Wert des RFID-Tags, des NFC oder anderer Kommunikations- und Identifikationstechnologien lesen.

Betrachten Sie beispielsweise die Merkmale einer der Optionen. Dies ist eine elektromechanische Verriegelung.

Technische Daten sind sehr interessant, es kann einer Kraft von bis zu 1000 kg standhalten, bei einem Stromverbrauch von 0,32 A und einer Spannung von 12 V ist dies etwas mehr als 4 W Leistung. Solche Sperren sind nützlich für die Organisation von ACS oder Smart-Home-Projekte.

Es gibt andere Optionen für elektromagnetische Schlösser, die nach dem gleichen Prinzip arbeiten.

Sie werden zusammen verwendet mit Gegensprechanlagen an den Eingangstüren der Eingänge.

Magnetventil

In den Rohrleitungen sind Ventile installiert, um den Durchgang des Arbeitsmediums (Gas oder Flüssigkeit) zu steuern. Sie sind normalerweise offen (lassen Sie Flüssigkeit / Gas durch, wenn keine Spannung anliegt) und normalerweise geschlossen (nur durch, wenn Spannung anliegt).

In diesem Fall werden normalerweise geschlossene Ventile häufig strukturell mit elastischer Fixierung hergestellt, wodurch eine Beschädigung der Rohrleitung während einer starken Druckänderung, d. H. es passiert das Arbeitsmedium leicht, um eine starke Druckänderung auszugleichen.

Darüber hinaus steuert das elektromagnetische Ventil in Hochdruckleitungen die Öffnung nicht der Hauptleitung, sondern des pneumatischen oder hydraulischen Systems, wodurch der Hauptleistungsteil der Absperrventile entriegelt wird.

Somit ist es möglich, den Öffnungsgrad des Ventils oder Ventils anzuordnen. Die Implementierung ist recht einfach - das abwechselnde Öffnen des Vorschubs oder des Rückwärtshubs der Steuersubstanz (Pneumatik oder Hydraulik) in die Kammer.

Nach dem Handlungsprinzip werden sie unterschieden:

• direkte Wirkung, ausgelöst durch Differenzdruck Null;

• Pilot (indirekte Aktion), die mit einem minimalen Druckabfall arbeiten.

Und auch auf:

• Verriegelung (2/2 Weg);

• Verteilen in drei Richtungen (3/2 Wege);

• Schaltventile (2/3 Weg).

Pilotmagnetventil

Unten sehen Sie ein Diagramm eines normalerweise geschlossenen Ventils.

Wenn keine Spulenleistung zugeführt wird, bleibt das Ventil in der geschlossenen Position. Ein Kolben oder eine Membran wird unter Federdruck fest gegen ihren Sitz gedrückt.

Wenn die Stromversorgung mit der Spule verbunden ist, wirken die auftretenden Kräfte der Feder entgegen und das Ventil öffnet sich. Bitte beachten Sie, dass in der Beschreibung einige Details fehlen, die sich nicht auf Elektrizität beziehen.

Unten ist ein normalerweise offenes Ventil.

Wenn die Spule nicht mit Spannung versorgt wird, ist sie offen, und wenn Sie Spannung anlegen, schließt sie. Dieses Ventil muss wie das vorherige Ventil die Versorgungsspannung an der Spule halten, um sie aufrechtzuerhalten.

Neben der Leistung müssen Sie auch berücksichtigen, dass sie nur bei Druckdifferenz funktionieren. Es kann in Heizungs-, Wasserversorgungs- und pneumatischen Systemen eingesetzt werden.

Direkt wirkendes Magnetventil

Der Hauptunterschied besteht darin, dass zum Öffnen / Schließen kein Druckabfall vor und nach dem Ventil erforderlich ist. Dies bedeutet, dass sie sowohl in Rohrleitungen mit als auch ohne druckentleerende Flüssigkeiten aus Behältern und Empfängern eingesetzt werden können. Sie haben normalerweise zu wenig oder keinen Druck.

Bistabiles Ventil

Ein anderer Name für bistabiles Ventil ist Impuls.Zum Halten im offenen / geschlossenen Zustand ist das Halten der Steuerspannung nicht erforderlich. Zum Umschalten von Zuständen wird ein Spannungsimpuls einer bestimmten Polarität angelegt. Sie arbeiten in Gleichstromkreisen.

Diese Ventile erfordern eine Druckdifferenz.

Ein elektromagnetisches oder Magnetventil ist ein zuverlässiges Rohrleitungsventil mit einer langen Lebensdauer (etwa eine Million Schaltvorgänge).

Darüber hinaus zeichnen sie sich durch eine hohe Drehzahl (30-500 ms, je nach Durchmesser) aus, die nicht von Ventilen bereitgestellt werden kann, die von einem Elektromotor angetrieben werden. Darüber hinaus erfordert es keine solche Wartung und regelmäßige Anpassung, Installation Endschalter wie die gleichen Absperrschieber.

Magnet

Elektromagnete werden häufig in der Metallurgie, Herstellung und Deponierung eingesetzt. Dies ist eine großartige Option zum Heben und Transportieren von Altmetall und Metallprodukten.

Es gibt solche Arten von Elektromagneten:

• neutrale Elektromagnete - arbeiten mit Gleichstrom;

• polarisierte Elektromagnete arbeiten in Gegenwart von zwei unabhängigen Magnetflüssen - arbeiten und polarisieren;

• Wechselstrom-Elektromagnet - ein pulsierender Magnetfluss von Null bis Maximum, Schwingung des Ankers ist charakteristisch.

Wie bei einigen Arten von Elektromotoren unterscheidet sich die Einbeziehung von Wicklungen:

• sequentiell, wenn die Wicklungen mit einem dicken Draht mit einer kleinen Anzahl von Windungen hergestellt sind;

• parallel, wenn die Wicklungen aus dünnem Draht und einer großen Anzahl von Windungen bestehen.

Also die Funktionsweise:

• Langlebig;

• Kurzfristig;

• Zeitweise.

Fazit

Ein elektromagnetischer Antrieb ist eine schnelle und kostengünstige Option für Aktuatoren. Außerdem hat es zum größten Teil eine längere Lebensdauer als ein Elektromotorantrieb, da rotierende Arbeitsteile und Getriebe fehlen.

Siehe auch: Wie man einen Elektromagneten mit eigenen Händen macht