כונן אלקטרומגנטי: סוגים, מטרה, עקרון הפעולה

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

ביישום של מנגנוני הנעה קומפקטיים, פרודוקטיביים ופונקציונליים כיום, מתעניינים כמעט בכל תחומי הפעילות האנושית מהתעשייה הכבדה ועד לתחבורה ומשקי בית. זו גם הסיבה לשיפור המתמיד של תפיסות מסורתיות של יחידות כוח, שלמרות שהן משתפרות, אינן משנות את המכשיר הבסיסי. המערכות הבסיסיות הפופולריות ביותר מסוג זה כוללות כונן אלקטרומגנטי, שמנגנון העבודה שלו משמש הן בציוד בפורמט גדול והן במכשירים טכניים קטנים.

Drive Assignment

כמעט בכל יישומי היעד, מנגנון זה פועל כגוף המבצע של המערכת. דבר נוסף הוא שאופי התפקיד המבוצע ומידת האחריות שלו במסגרת תהליך העבודה הכולל עשויים להשתנות. לדוגמה,בשסתומי סגירה, כונן זה אחראי על המיקום הנוכחי של השסתום. בפרט, בשל המאמץ שלה, החפיפה תופסת את המיקום של מצב סגור או פתוח בדרך כלל. מכשירים כאלה משמשים במערכות תקשורת שונות, הקובע הן את עקרון הפעולה והן את מאפייני ההגנה של המכשיר. בפרט, כונן פליטת העשן האלקטרומגנטי כלול בתשתית של מערכת בטיחות האש, עגינה מבנית עם תעלות האוורור. בית הכונן וחלקי העבודה הקריטיים שלו חייבים להיות עמידים לטמפרטורות גבוהות ולמגעים מזיקים עם גזים מסוכנים תרמית. באשר לפקודה לביצוע, האוטומציה פועלת בדרך כלל כאשר מתגלים סימני עשן. הכונן במקרה זה הוא אמצעי טכני לוויסות זרימת העשן והשריפה.

תצורה מורכבת יותר לשימוש במפעילים אלקטרומגנטיים מתרחשת בשסתומים רב-כיווניים. מדובר במעין מערכות אספנים או הפצה, שמורכבותן טמונה בשליטה בו זמנית של קבוצות שלמות של יחידות פונקציונליות. במערכות כאלה, מפעיל שסתום אלקטרומגנטי משמש עם הפונקציה של מיתוג זרימות דרך חרירים. הסיבה לסגירה או פתיחת הערוץ יכולה להיות ערכים מסוימים של מדיום העבודה (לחץ, טמפרטורה), עוצמת זרימה, הגדרות תוכנית לזמן וכו'.

עיצוב ורכיבים

אלמנט העבודה המרכזי של הכונן הוא בלוק הסולנואיד, שנוצר על ידי סליל חלול וליבה מגנטית. תקשורת חיבורים אלקטרומגנטיים של רכיב זה עם חלקים אחרים מסופקים על ידי אביזרים פנימיים קטנים עם שסתומי דחף בקרה. במצב רגיל, הליבה נתמכת על ידי קפיץ עם גבעול המונח על האוכף. בנוסף, מכשיר כונן אלקטרומגנטי טיפוסי מספק נוכחות של מה שנקרא לימוד ידני של החלק העובד, המשתלט על הפונקציות של המנגנון ברגעים של שינויים פתאומיים או היעדר מוחלט של מתח. ניתן לספק פונקציונליות נוספת, הניתנת באמצעות איתות, אלמנטים נעילה עזר ומקבעים של מיקום הליבה. אבל מכיוון שאחד היתרונות של כוננים מסוג זה הוא גודלם הקטן, על מנת לבצע אופטימיזציה, מפתחים מנסים להימנע מרוויה מוגזמת של העיצוב עם מכשירים משניים.

עקרון הפעולה של המנגנון

במכשירי כוח מגנטי וגם אלקטרומגנטי, תפקידו של המדיום הפעיל מתבצע על ידי השטף המגנטי. לצורך היווצרותו משתמשים במגנט קבוע או במכשיר דומה עם אפשרות לחיבור נקודתי או ניתוק פעילותו על ידי שינוי האות החשמלי. הגוף המבצע מתחיל לפעול מרגע הפעלת המתח, כאשר הזרם מתחיל לזרום דרך המעגלים של הסולנואיד. בתורו, הליבה, ככל שפעילות השדה המגנטי עולה, מתחילה את תנועתה ביחס לחלל המשרן. למעשה, עקרון הפעולה של הכונן האלקטרומגנטי מסתכם רק בהמרה של אנרגיה חשמלית למכני באמצעות שדה מגנטי. וברגע שהמתח יורד, נכנסים לפעולה כוחות הקפיץ האלסטי, המחזיר את הליבה למקומה ואבזור ההנעה תופס את עמדתו הרגילה המקורית. כמו כן, כדי לווסת את השלבים הבודדים של העברת הכוח בכוננים מורכבים רב-שלביים, ניתן להפעיל בנוסף כוננים פניאומטיים או הידראוליים. בפרט, הם מאפשרים ייצור ראשוני של חשמל ממקורות אנרגיה חלופיים (מים, רוח, שמש), מה שמפחית את העלות של זרימת העבודה של הציוד.

פעולת מפעיל אלקטרומגנטי

דפוס התנועה של ליבת הכונן והיכולת שלה לעבוד כיחידת כוח פלט קובעים את תכונות הפעולות שהמנגנון יכול לבצע. יש לציין מיד כי ברוב המקרים מדובר במכשירים בעלי אותו סוג של תנועות אלמנטריות של מכניקת המנהלים, אשר לעיתים רחוקות מתווספים להם פונקציות טכניות עזר. על בסיס זה, הכונן האלקטרומגנטי מחולק לסוגים הבאים:

• רוטרי. בתהליך של הפעלת זרם, אלמנט כוח מופעל, אשר עושה סיבוב. מנגנונים כאלה משמשים בשסתומי כדור ותקע, כמו גם במערכות שסתומי פרפר.
• הפיך. בנוסף לפעולה העיקרית, הוא מסוגל לספק שינוי בכיוון של אלמנט הכוח. נפוץ יותר בשסתומי בקרה.
• דוחף. מפעיל אלקטרומגנטי זה מבצע פעולת דחיפה, המשמשת גם בהפצה ושסתומי סימון.

מנקודת המבט של הפתרון המבני, אלמנט הכוח והליבה עשויים בהחלט להיות חלקים שונים, מה שמגביר את האמינות והעמידות של המכשיר. דבר נוסף הוא שעקרון האופטימיזציה דורש שילוב של מספר משימות בתוך הפונקציונליות של רכיב טכני אחד על מנת לחסוך במשאבי מקום ואנרגיה.

אביזרים אלקטרומגנטיים

הגופים המנהלים של הכונן יכולים לעבוד בתצורות שונות, ולבצע פעולות מסוימות הנדרשות לתפעול של תשתית עבודה מסוימת. אבל בכל מקרה, תפקוד הליבה או אלמנט החוזק לבדו לא יספיק כדי לספק אפקט מספיק מבחינת מילוי המשימה הסופית, למעט חריגים נדירים. ברוב המקרים נדרש גם קישור מעבר - מעין מתרגם של האנרגיה המכנית שנוצרת מהמכניקה המונעת ישירות למכשיר היעד. לדוגמה, במערכת הנעה לכל הגלגלים, מצמד אלקטרומגנטי פועל לא רק כמשדר כוח, אלא כמנוע המחבר בצורה נוקשה את שני חלקי הציר. למנגנונים אסינכרוניים יש אפילו סליל עירור משלהם עם קטבים בולטים. החלק המוביל של צימודים כאלה נעשה על פי העקרונות של סלילה הרוטור של מנוע חשמלי, מה שנותן לאלמנט זה את הפונקציות של ממיר ומתרגם כוח.

במערכות פשוטות יותר עם פעולה ישירה, משימת העברת הכוח מתבצעת על ידי התקני מיסבים כדוריים סטנדרטיים, יחידות סיבוב וחלוקה. ספֵּצִיפִיהביצוע והתצורה של הפעולה, כמו גם החיבור עם מערכת ההנעה, מיושמים בדרכים שונות. לעתים קרובות, מפותחות תוכניות בודדות להתממשקות רכיבים זה עם זה. באותו מצמד הנעה אלקטרומגנטית מאורגנת תשתית שלמה עם גל מתכת משלה, טבעות החלקה, אספנים ומוטות נחושת. וזה לא סופר את הסידור המקביל של תעלות אלקטרומגנטיות עם חתיכות קוטב וקווי מתאר של כיוון קווי השדה המגנטי.

פרמטרי הפעלה של כונן

אותו עיצוב עם סכימת פעולה טיפוסית עשוי לדרוש חיבור של יכולות שונות. כמו כן, דגמים טיפוסיים של מערכות הנעה נבדלים בעומס הכוח, סוג הזרם, המתח וכו'. מפעיל השסתום הסולנואיד הפשוט ביותר פועל על 220 וולט, אך עשויים להיות גם דגמים עם עיצוב דומה, אך דורשים חיבור לרשתות תעשייתיות תלת פאזיות במתח של 380 וולט. דרישות אספקת החשמל נקבעות על פי גודל המכשיר והמאפיינים של המכשיר. הליבה. מספר הסיבובים של המנוע, למשל, קובע ישירות את כמות הכוח הנצרכת, ואיתו תכונות הבידוד, הפיתולים ופרמטרי ההתנגדות. אם מדברים באופן קונקרטי על תשתית החשמל התעשייתית, פרויקט שילוב הכוננים הכבדים צריך לשקול את כוח המתיחה, מאפייני לולאת הארקה, דיאגרמת יישום התקן הגנת המעגל וכו'.

מערכות הנעה מודולריות

הנפוץ ביותרגורם הצורה המבני לייצור מנגנוני הנעה המבוססים על עקרון הפעולה האלקטרומגנטי הוא בלוק (או מצטבר). מדובר במכשיר עצמאי וקצת מבודד שמותקן על גוף מנגנון המטרה או גם יחידת הפעלה נפרדת. ההבדל המהותי בין מערכות כאלה טמון בעובדה שהמשטחים שלהן אינם באים במגע עם החללים של קישורי הכוח המעבריים, ויתרה מכך, מרכיבי העבודה של הגופים המבצעים של ציוד המטרה. לפחות, מגעים כאלה אינם מחייבים נקיטת אמצעים כלשהם להגנה על שני המבנים. סוג הבלוק של כונן אלקטרומגנטי משמש במקרים שבהם יש לבודד יחידות פונקציונליות מההשפעה השלילית של סביבת העבודה - למשל, מהסיכונים של נזקי קורוזיה או חשיפה לטמפרטורה. כדי לספק קשר מכני, נעשה שימוש באותו אבזור מבודד כמו גזע.

תכונות כונן משולבות

סוג של כונני כוח אלקטרומגנטיים הפועלים כחלק בלתי נפרד מהמערכת העובדת, ויוצרים איתה תשתית תקשורת אחת. ככלל, למכשירים כאלה יש ממדים קומפקטיים ומשקל נמוך, המאפשרים לשלבם במגוון מבנים הנדסיים ללא השפעה משמעותית על המאפיינים הפונקציונליים והארגונומיים שלהם. מצד שני, אופטימיזציה של מידות והצורך להרחיב את אפשרויות הקשירה (חיבור ישיר לציוד) מגבילים את היוצרים במתןרמה גבוהה של הגנה על מנגנונים כאלה. לכן, חושבים על פתרונות בידוד אופייניים לתקציב, כמו הפרדת צינורות הרמטיים, המסייעים בהגנה על אלמנטים רגישים מההשפעות האגרסיביות של סביבת העבודה. חריגים כוללים שסתומי ואקום עם הנעה אלקטרומגנטית במארז מתכת, שאליו מחוברים אביזרי פלסטיק בעל חוזק גבוה. אבל אלה כבר דגמים מוגדלים מיוחדים שיש להם הגנה מקיפה מפני גורמים רעילים, תרמיים ומכניים.

אזורי יישום של המכשיר

בעזרת כונן זה, נפתרות המשימות של תמיכה מכאנית כוח ברמות שונות. במערכות הקריטיות והמורכבות ביותר, משתמשים באביזרים ללא בלוטות לשליטה במכשירים אלקטרומגנטיים, מה שמגביר את מידת האמינות והביצועים של הציוד. בשילוב זה משמשות היחידות ברשתות צנרת הובלה ותקשורת, בתחזוקת מתקני אחסון במוצרי נפט, בתעשייה הכימית, בתחנות עיבוד ובמפעלים בתעשיות שונות. אם אנחנו מדברים על מכשירים פשוטים, אז בתחום הביתי, כונן מאוורר אלקטרומגנטי למערכות אספקה ופליט נפוץ. מנגנוני פורמט קטן מוצאים את מקומם גם במתקני אינסטלציה, משאבות, מדחסים וכו'.

מסקנה

בתנאי שמבנה מנגנון ההנעה מתוכנן כראוי, על בסיס אלמנטים אלקטרומגנטיים, אתה יכול להיות רווחי למדימקור כוח מכני. בגרסאות הטובות ביותר, מכשירים כאלה נבדלים על ידי משאב טכני גבוה, פעולה יציבה, צריכת חשמל מינימלית וגמישות במונחים של שילוב עם מפעילים שונים. באשר לחולשות האופייניות, הן מתבטאות בחסינות רעש נמוכה, אשר בולטת במיוחד בהפעלת הכונן האלקטרומגנטי של מפסק החשמל בקווי מתח גבוה במתח של 10 קילו-וולט. מערכות כאלה, בהגדרה, זקוקות להגנה מיוחדת מפני הפרעות אלקטרומגנטיות. כמו כן, בשל המורכבות הטכנית והמבנית עקב שימוש במנגנון מנוף ציר עם דוחף ותפס אחיזה במתג, נדרש חיבור נוסף של התקני מיגון חשמליים לביטול סיכוני הקצר במעגלים.