Ограничение тока электромагнита

Содержание

Основные понятия про электромагниты

Существуют определенные природные материалы и объекты, которые сами по себе обладают магнитными свойствами. Их называют естественными магнитами. Примерами естественного магнитного материала могут служить железные руды, насыщенные магнитными свойствами. Примером же естественного магнитного объекта выступает наша с вами планета Земля.

Естественные, они же постоянные, магниты обладают высокой остаточной магнитной индукцией, что позволяет им сохранять магнитные свойства на протяжении длительного времени.

Однако, более широкое распространение в промышленности, медицине и других отраслях нашли электромагниты – электрические аппараты, в которых магнитным полем можно управлять. В электроэнергетике применяются, кроме прочего, в реле, выключателях, генераторах.

При определенных условиях магнитные поля способны создавать поля электрические. Верно и обратное утверждение. В этом и кроется суть электромагнитов.

Классификация электромагнитов

Принято классифицировать электромагниты (ЭМ) по способу питания на электромагниты постоянного и переменного тока. ЭМ постоянного тока в свою очередь классифицируются на постоянного тока нейтральные и поляризованные. Также существуют ЭМ выпрямленного тока.

В нейтральных электромагнитах постоянного тока магнитный поток создается обмоткой постоянного тока. Величина магнитного потока зависит лишь от обмотки, не зависит от направления. Если величина тока равна нулю, то магнитный поток и сила притяжения также опускаются практически до величины нуля.

Поляризованные ЭМ постоянного тока характеризуются наличием двух независимых магнитных потоков – рабочего и поляризующего. Поляризующий поток создается постоянными магнитами или электромагнитами. Рабочий же поток создается под действием намагничивающей силы рабочей обмотки. При отсутствии тока на якорь магнита будет действовать сила притяжения от поляризующего потока. В отличие от нейтральных, в поляризованных электромагнитах их действие зависит не только от величины рабочего потока но и от его направления.

В электромагнитах переменного тока обмотка питается от источника переменного тока. Величина и направление магнитного потока изменяется во времени от нуля до максимума.

Далее другие возможные классификации

  • с последовательными (мало витков большого сечения) и параллельными (много витков малого сечения) обмотками
  • работающие в длительном, кратковременном или прерывистом режимах
  • быстродействующие, замедленно действующие и нормально действующие
  • с внешним притягивающим якорем, со втягивающимся якорем, с внешним поперечно движущимся якорем

Устройство электромагнитов

Несмотря на обширное, судя по описанной выше классификации, количество разнообразных вариантов электромагнитов, существуют определенные однотипные узлы, которые встречаются у всех ЭМ.

  • Катушка с расположенной на ней намагничивающей обмоткой
  • Подвижная часть электромагнита – якорь
  • Неподвижная часть – ярмо и сердечник

Между якорем и неподвижными частями существуют воздушные промежутки. Так вот, воздушные промежутки бывают полезными и паразитными. Полезные промежутки располагаются по возможному пути движения якоря. Паразитные промежутки лежат за пределами движения якоря.

Также существует понятие полюса. Полюсами называют поверхности магнитопровода, которые ограничивают полезный воздушный промежуток.

Конструктивные формы электромагнитов переменного тока не имеют множества вариантов, за счет того, что сердечник набирается из листов электротехнической стали. Это необходимо для борьбы с вихревыми токами.

Как работает электромагнит

Сам цикл работы ЭМ представляет собой следующую последовательность действий. Сначала в обмотку подается ток такой величины, при которой магнитные силы станут больше, чем силы удерживающие якорь в покое.

Далее произойдет отрыв якоря из состояния покоя и движение якоря в конечную точку полезного промежутка. Это первый этап.

На втором этапе якорь ЭМ подтянут и через него протекает ток. Как известно, ток создает термическое воздействие с течением времени. Поэтому время работы не должно превышать допустимое. На этом этапе сила тяги электромагнита максимальная.

Последний, Третий этап – аналогичен первому – ток уменьшается до нуля, магнитные силы становятся меньше сил, возвращающих якорь в состояние покоя, якорь отпадает. Далее электромагнит остывает.

Если характер его работы периодически повторяющийся, то за время до следующего цикла, ему необходимо успеть остыть.

Сравнение ЭМ постоянного и переменного тока

При выборе между электромагнитами на постоянном или переменном токе следует учитывать следующие особенности:

    Сила тяги. При одинаковом сечении полюсов средняя величина силы тяги в ЭМ на переменном токе (“ЭМ

тока”) будет вдвое меньше, чем в аналогичном на постоянном токе. То есть железо более эффективно используется в ЭМ на постоянном токе (“ЭМ = тока”)

  • Вес. Если же заданными константами являются сила тяги и ход якоря, то для получения электромагнита переменного тока потребуется вдвое больше железа и размеров, чем для ЭМ постоянного тока
  • Реактивная мощность. Если необходимо уменьшить потребляемую мощность “ЭМ = тока”, то достаточно увеличить его размеры. В случае же с “ЭМ

    тока” потребляемая при пуске реактивная мощность не может быть уменьшена путем увеличения размеров ЭМ
    Вихревые токи. В случае с “ЭМ

    тока” магнитопроводы выполняют шихтованными и разрезными для уменьшения влияния вихревых токов. Само же наличие потерь на вихревые токи и перемагничивание вызывает увеличение потребления электроэнергии и лишний нагрев. В случае же с “ЭМ = тока” данный пункт отсутствует

  • Быстродействие. Если взять ЭМ постоянного и переменного тока, то вторые будут более быстродействующие. Однако для “ЭМ = тока” внедряют специальные меры, которые могут сделать их более быстродействующими. При этом “ЭМ = тока” будут потреблять меньше энергии
  • Однако, в промышленности, вышеописанные недостатки “ЭМ

    тока” не вызывают особых препятствий на пути их использования.

    Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

    Магнитное поле катушки с током. Электромагниты

    Мы продолжаем изучение вопросов электромагнитных явлений. И на сегодняшнем уроке рассмотрим магнитное поле катушки с током и электромагнит.

    Представление о катушке

    Наибольший практический интерес представляет собой магнитное поле катушки с током. Чтобы получить катушку, надо взять изолированный проводник и намотать его на каркас. Такая катушка содержит в себе большое количество витков провода. Обратите внимание: эти провода намотаны на пластмассовый каркас и у этого провода есть два вывода (рис. 1).

    Магнитное поле катушки с током

    Исследованием магнитного поля катушки занимались два известных ученых: Андре-Мари Ампер и Франсуа Араго. Они выяснили, что магнитное поле катушки полностью соответствует магнитному полю постоянного магнита (рис. 2).

    Рис. 2. Магнитное поле катушки и постоянного магнита

    Почему магнитные линии катушки имеют такой вид

    Если через прямой проводник протекает постоянный ток, вокруг него возникает магнитное поле. Направление магнитного поля можно определить по «правилу буравчика» (рис. 3).

    Рис. 3. Магнтное поле проводника

    Сгибаем этот проводник по спирали. Направление тока остается таким же, магнитное поле проводника так же существует вокруг проводника, поле разных участков проводника складывается. Внутри катушки магнитное поле будет сосредоточено. В итоге получим следующую картину магнитного поля катушки (рис. 4).

    Рис. 4. Магнитное поле катушки

    Вокруг катушки с током имеется магнитное поле. Его, как и поле прямого проводника, можно обнаружить при помощи опилок (рис. 5). Линии магнитного поля катушки с током являются также замкнутыми.

    Рис. 5. Расположение металлических опилок около катушки с током

    Если катушку с током подвесить на тонких и гибких проводниках, то она установится так же, как магнитная стрелка компаса. Один конец катушки будет обращен к северу, другой – к югу. Значит, катушка с током, как и магнитная стрелка, имеет два полюса – северный и южный (рис. 6).

    Рис. 6. Полюса катушки

    Применение катушки с током в технике

    На электрических схемах катушка обозначается следующим образом:

    Рис. 7. Обозначение катушки на схемах

    Катушки с током широко используют в технике в качестве магнитов. Они удобны тем, что их магнитное действие можно изменять в широких пределах.

    Магнитное поле катушки велико по сравнению с магнитным полем проводника (при одинаковой силе тока).

    При пропускании тока через катушку вокруг нее образуется магнитное поле. Чем больший ток протекает по катушке, тем сильнее будет магнитное поле.

    Его можно фиксировать с помощью магнитной стрелки или металлической стружки.
    Также магнитное поле катушки зависит от количества витков. Магнитное поле катушки с током тем сильнее, чем больше число витков в ней. То есть мы можем регулировать поле катушки, изменяя количество ее витков или электрический ток, протекающий по катушке.

    Электромагнит

    Но самым интересным оказалось открытие английского инженера Стёрджента. Он продемонстрировал следующее: ученый взял и надел катушку на железный сердечник. Дело все в том, что, пропуская электрический ток по виткам этих катушек, магнитное поле многократно увеличивалось – и все железные предметы, которые находились вокруг, стали притягиваться к этому устройству (рис. 8). Это устройство получило название «электромагнит».

    Рис. 8. Электромагнит

    Когда сообразили сделать железный крючок и присоединить его к этому устройству, получили возможность перетаскивать различные грузы. Итак, что такое электромагнит?

    Читайте также:  Импульсный блок питания умзч

    Электромагнит – это катушка с большим количеством витков обмотки, надетая на железный сердечник, которая обретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока.

    Электромагнит на схеме обозначается как катушка, а сверху располагается горизонтальная линия (рис. 9). Эта линия обозначает железный сердечник.

    Рис. 9. Обозначение электромагнита

    Когда мы изучали электрические явления, то говорили, что у электрического тока есть разные свойства, в том числе магнитные. И один из экспериментов, которые мы обсуждали, был связан с тем, что мы берем проволоку, присоединенную к источнику тока, наматываем на железный гвоздь и наблюдаем, как к этому гвоздю начинают притягиваться различные железные предметы (рис. 10). Вот это и есть простейший электромагнит. И теперь мы понимаем, что простейший электромагнит нам обеспечивают протекание тока в катушке, большое количество витков и обязательно – металлический сердечник.

    Рис. 10. Простейший электромагнит

    Применение электромагнитов

    На сегодняшний день электромагниты очень широко распространены. Электромагниты работают практически везде и всюду. Например, если нам надо перетащить достаточно большие грузы, мы используем электромагниты. И, регулируя силу тока, мы будем, соответственно, силу либо увеличивать, либо уменьшать. Еще одним примером использования электромагнитов является электрический звонок.

    Открытие и закрытие дверей и тормоза некоторых транспортных средств (например, трамвая) тоже обеспечиваются электромагнитами.

    1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. – М.: Мнемозина.
    2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
    3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

    Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

    1. Инернет-портал «interneturok.ru» (Источник)
    2. Инернет-портал «interneturok.ru» (Источник)
    3. Инернет-портал «class-fizika.narod.ru» (Источник)
    1. Что представляет собой катушка?
    2. У любой ли катушки есть магнитное поле?
    3. Опишите простейший электромагнит.

    Время срабатывания и отпускания электромагнита

    Для того чтобы ток в катушке электромагнита и магнитный поток в магнитопроводе могли изменяться до своего установившегося значения, необходимо определенное время. То время, которое проходит с момента подачи напряжения на катушку до момента начала движения якоря на включение, называется временем срабатывания электромагнита, или временем трогания на включение; время, которое проходит с момента снятия напряжения с катушки до момента начала движения якоря на отключение, называется временем отпускания электромагнита, или временем трогания на отпадание.

    При включении электромагнита уравнение переходного процесса в общем случае имеет вид

    При подаче напряжения на катушку ток и магнитный поток сначала нарастают до тех пор, пока не начнется движение якоря. При неподвижном якоре L = const, и уравнение (5.60) принимает вид уравнения (5.28):

    Аналогично уравнение переходного процесса при отключении электромагнита при неподвижном якоре:

    Для (5.60а): и – напряжение на катушке, В; г – активное сопротивление катушки, Ом; /- ток катушки, А. Для (5.61) L – индуктивность катушки, Гн; t – текущее время, с.

    Решая дифференциальное уравнение (5.60а) относительно тока, получаем зависимость i = f(t), т. е.

    где Гэм – электромагнитная постоянная, характеризующая скорость нарастания тока и магнитного потока электромагнита. Ее величина равна отношению индуктивности к активному сопротивлению:

    Тогда время до начала движения якоря, или выдержка времени на включение, определяется по формуле

    где /уст = и/г – установившееся значение тока в катушке.

    Решая дифференциальное уравнение (5.61) относительно тока, получаем зависимость i = f[t), т. е.

    где R – сопротивление контура, по которому проходит ток после отключения катушки.

    Время до начала отпадания якоря электромагнита, или выдержка времени на выключение

    Таким образом, величина выдержки времени прямо пропорциональна электромагнитной постоянной Гэм. Так как Тэм =L/R [см. (5.63)] и, в свою очередь, L= Gw 2 [см. (5.12)], R& г и, следовательно, R = p/cpw 2 / кгм ah, то электромагнитная постоянная

    Поскольку проводимость магнитной цепи при притянутом якоре обычно в десятки раз больше, чем при непритянутом, то и выдержка времени при отпадании получается значительно больше, чем при включении. Заметим, что вычисленные величины времени по уравнениям (5.64) и (5.66), как правило, значительно меньше действительных времен. Это объясняется появлением вихревых токов в стали магнитопровода при переходных процессах, которые препятствуют изменению основного магнитного потока.

    В практике конструирования электрических аппаратов возможны случаи, когда требуется либо увеличить время срабатывания или отпускания электромагнита, либо, наоборот, уменьшить его. Как известно, наибольшую величину выдержки времени можно получить при отпадании якоря, что обычно и используется в конструкциях. Однако если просто оборвать цепь катушки, то в величину сопротивления контура, обтекаемого разрядным током катушки (5.65), входит и сопротивление дуги, в которой запасенная электромагнитная энергия весьма быстро расходуется, и значительной величины выдержки времени не получается. Поэтому в момент выключения концы катушки закорачиваются, и энергия расходуется в омическом сопротивлении полученного контура.

    При отключении катушки переходной процесс описывается уравнением (5.61)

    откуда

    Поскольку Ldi = wdO, где w – число витков катушки, то

    В (5.61) рассмотрено аналитическое решение дифференциального уравнения в предположении постоянства L, но его можно выполнить и графически с учетом непостоянства L. Из уравнения (5.68) находим

    При изменении потока изменяются ток катушки и ее МДС, поскольку они связаны между собой кривой намагничивания электромагнита. Умножая и деля правую часть уравнения (5.69) на w и учитывая, что iw = F, имеем

    Интегрируя уравнение (5.70) в пределах от значения установившегося потока 06й6 до значения потока отпускания Oi6, получаем

    величину выдержки времени

    Поскольку зависимость потока от МДС выразить аналитически трудно, интеграл берется графически (рис. 5.17). Время выдержки электромагнита

    Рис. 5.17. График для расчета выдержки времени отпадания якоря

    Величину потока, при которой якорь отпадает, можно определить по формуле (5.21) по известному усилию механической характеристики при притянутом якоре. Весь интервал от Фуст до

    Фот делится на ряд произвольных участков ДФ1? ДФ2, . , ДФ„. Очевидно, что чем больше участков, тем точнее произведен расчет. Для середины каждого участка определяется соответствующая МДС; F<, F2, . Fn. Тогда время выдержки электромагнита

    Для получения выдержки времени часто применяют простой и надежный способ магнитного демпфирования. При этом способе электромагнит имеет две катушки, одна из которых является обычной рабочей, а вторая – демпфирующей. Демпфирующая катушка выполняется в виде массивного короткозамкнутого витка, представляющего собой медную или латунную (реже алюминиевую) гильзу (или кольцо), надеваемую на сердечник (реже на ярмо) магнитопровода. Часто витком служит массивный медный или латунный каркас катушки.

    При выключении катушки изменяющийся магнитный поток наводит в короткозамкнутом витке ЭДС, создающую в нем ток, препятствующий изменению основного потока. Суммарный поток при этом изменяется медленнее, и время отпадания увеличивается. Для такой катушки можно считать, что основное значение электромагнитной постоянной определяется короткозамкнутым витком, и тогда, поскольку кз м = 1, на основании формулы (5.67) получаем

    где G – проводимость магнитной цепи, Гн; аК и hK размеры коротко- замкнутого витка, см; р – удельное сопротивление материала, Ом-см; /ср – средняя длина короткозамкнутого витка, см.

    Расчет времени отпадания можно провести по формуле (5.66) или более точно по формуле (5.72).

    Все изложенное относится только к выдержке времени на отпадание в электромагнитах постоянного тока. В процессах включения вследствие малой проводимости магнитной цепи увеличение выдержки времени, как и абсолютная ее величина, очень малы и практического значения не имеют. В электромагнитах переменного тока все эти способы неприменимы, так как магнитный поток является переменной величиной. Получение выдержки времени в электромагнитах переменного тока возможно только за счет увеличения времени движения якоря механическим путем, что может осуществляться посредством связи якоря с часовым механизмом, воздушным или масляным демпфером и др.

    Для увеличения быстродействия электромагнита в первую очередь необходимо уменьшить величину вихревых токов, образующихся во время переходных процессов в стали магнитопровода. Магнитопроводы таких электромагнитов, несмотря на постоянный ток, выполняются шихтованными; недопустимо наличие на магнитопроводе деталей, образующих короткозамкнутые витки.

    Быстродействие электромагнита можно увеличить и схемным путем (рис. 5.18). Электромагнитная постоянная одной катушки Т ш = L l r K • При введении последовательно катушке добавочного сопротивления и соответствующего увеличения напряжения (рис. 5.18,а) электромагнитная постоянная равна ^эм2

    Магнитная цепь

    Магнитной цепью называется устройство, отдельные участки которого выполнены из ферромагнитных материалов, по которым замыкается магнитный поток. Примерами простейших цепей могут служить магнитопроводы кольцевой катушки и электромагнита, изображенного на рис. 6.11, а. Электрические машины и трансформаторы, электромагнитные аппараты и приборы имеют обычно магнитные цепи более сложной формы.

    Рис. 6.11 Магнитные цепи (а — неразветвленная, б — разветвленная)

    Если магнитная цепь выполнена из одного и того же материала и имеет по всей длине одинаковое сечение, то цепь называется однородной.

    Если же отдельные участки цепи изготовлены из различных ферромагнитных материалов и имеют различные длины и сечения, то цепьнеоднородная.

    Магнитные цепи, так же как и электрические, бывают разветвленные (рис. 6.11,6) и неразветвленные (рис. 6.11,а).

    В неразветвленных цепях магнитный поток Ф во всех сечениях имеет одно и то же значение.

    Разветвленные цепи могут быть симметричными и несимметричными. Цепь, представленная на рис. 6.11,6, считается симметричной, если правая и левая части ее имеют одинаковые размеры, выполнены из одного и того же материала и если МДС I1W1 и I2W2 одинаковы. При невыполнении хотя бы одного из указанных условий цепь будет несимметричной.

    Разобьем неразветвленную магнитную цепь, например, на рис 6.11, а на ряд однородных участков, каждый из которых выполнен из определенного материала и имеет одинаковое поперечное сечение S вдоль всей своей длины. Длину каждого участка L будем считать равной длине средней магнитной линии в пределах этого участка. Из сказанного выше следует, что магнитные потоки всех участков неразветвленной цепи равны, т. е.

    Читайте также:  Демонстрационный вв генератор

    и поле на каждом участке можно считать однородным, т. е. Ф= BS; поэтому

    Где n — число участков цепи. Магнитное напряжение на любом из участков магнитной цепи

    Где H — Напряженность, (измеряется в ампер на метр А/М).

    B — Магнитная индукция (измеряется в теслах Тл).

    L — Длинна средне силовой линии проходящей через центр поперечного сечения магнитопровода.

    S — площадь поперечного сечения магнитопровода.

    — Магнитная постоянная.

    При заданном направлении тока в обмотке направление потока и МДС IW определяется по правилу буравчика.

    Магнитное сопротивление и закон Ома для магнитной цепи.

    По аналогии с электрической цепью величину

    называют магнитным сопротивлением участка магнитной цепи (измеряется в 1/Гн).

    Таким образом, магнитное напряжениеВыражение (3) по аналогии с электрической цепью часто называют законом Ома для магнитной цепи Однако вследствие нелинейности цепи, вызванной непостоянством магнитной проницаемости μr ферромагнетиков, оно практически не применяется для расчета магнитных цепей.

    Законы Кирхгофа для магнитной цепи

    При расчетах разветвленных магнитных цепей пользуются двумя законами Кирхгофа, аналогичными законам Кирхгофа для электрической цепи.

    Первый закон Кирхгофа непосредственно вытекает из непрерывности магнитных линий, т.е. и магнитного потока; алгебраическая сумма магнитных потоков в точке разветвления равна нулю:

    Например, для узла а на рис. 6.11,б

    Второй закон Кирхгофа для магнитной цепи основывается на законе полного тока: алгебраическая сумма магнитных напряжений на отдельных участках цепи равна алгебраической сумме МДС:

    Например, для левого контура и а рис. 6.11, бКак следует из закона Ома, для получения наибольшего магнитного потока при наименьшей МДС у магнитной цепи должно быть возможно меньшее магнитное сопротивление. Большая магнитная проницаемость ферромагнитных материалов обеспечивает получение малых магнитных сопротивлений магнитопроводов из этих материалов. Поэтому магнитные цепи электрических машин выполняют преимущественно из ферромагнетиков, а участки цепей из неферромагнитных материалов, то есть неизбежные или необходимые воздушные зазоры, делают, как правило, возможно малыми.

    Схема устройства магнитной цепи двухполюсной машины с явно выраженными полюсами показана на рис. 6.12.

    Рис. 6.12 Магнитная цепь электрической машины с явно выраженными полюсами

    Плоскость 00′, проведенная через середины полюсов N и S и ось машины, делит магнитную цепь на две симметричные части. В каждой из них магнитный поток Ф/2 замыкается через полюсы П, полюсные наконечники ПН, воздушные зазоры, якорь Я и станину машины С. Магнитодвижущая сила создается током в обмотке возбуждения ОВ, расположенной на полюсах N и S. Из северного полюса N магнитные линии выходят и в южный полюс S входят.

    Рис, 6.13. Магнитная цепь электрической машины с неявно выраженными полюсами

    Схема устройства магнитной цепи двухполюсной машины с неявно выраженными полюсами показана на рис. 6.13. Здесь обмотка возбуждения заложена в пазы ротора Р — вращающейся части машины, укрепленной на валу. Как и в предыдущем случае, плоскость 00′, проведенная через середины полюсов N и S, делит магнитную цепь машины на две симметричные части, в каждой из которых магнитный поток Ф/2. Магнитный поток замыкается через ротор машины, воздушные зазоры и станину машины С, представляющую собой неподвижный наружный стальной цилиндр — статор машины.

    Подключение электромагнитного замка

    Преимущества и недостатки обычных замков забудете, купив электромагнитный. Затрате мощности 5 Вт создают усилие 350 кг (Falcon EyE). Потрудитесь лишь правильно поставить оборудование. Давайте скорее посмотрим, как происходит подключение электромагнитного замка.

    Устройство электромагнитного замка

    Видели в пункте приема работу магнитного подъемного крана. 5 Вт энергии удержат более трети тонны, как поверить? Атлеты тренируются годами, большинство в становой тяге неспособно поднять вес, мощность требуется 5 Вт… 5 Дж/с, чуть больше 1 кал, ежечасно выходит 4 ккал… 1 грамм сахара. Здорово? 1 грамм сахара держит треть тонны час! Сверхъестественные способности электромагнитного замка налицо. Затраты энергии столь малы, несравнимы с тусклой лампочкой, освещающей лестничную клетку. Светодиодная отдыхает…

    Интересен принцип действия электромагнитного замка! – Первый вопрос, бурящий мозг. Начнем изучением конструкции, создающей усилие. Внутри электромагнитного замка стоит катушка, обвивающая сердечник в форме буквы Ш, грани выступают наружу, каждый может потрогать, открыв дверь подъезда кнопкой. Утроба электромагнитного замка залита компаундом, внутри стоит катушка. Внутреннее устройство электромагнитного замка исчерпано. Формула указывает: сила, удерживающая неподвижной пластину стали, закрепленную на двери, зависит от:

    • Взаимной площади контакта сердечника и пластины;
    • Количества витков намотанной проволоки;
    • Тока.

    Поскольку сопротивление катушки электромагнитного замка чисто омическое, получается, сила зависит определена напряжением. Увеличением вольтажа повышает ток, согласно закону Ома (I = U / R). Питание большинства электромагнитных замков идет сетью 12 вольт. Некоторые производители рисуют графики зависимости силы удержания от вольтажа. Видно: кривая быстро растет до 10 вольт, потом плавно загибается, становится параллельной оси абсцисс (горизонталь). Чрезмерное повышение питания обмотку сильно греет. Компаунд мешает остывать, мешает сервисному обслуживанию.

    Отчаялись найти питание 12 вольт постоянного тока, ставьте ограничительный резистор. Цель уменьшить нагрузку на электромагнитный замок. Тестером измерим сопротивление катушки (на выводах). После зададимся расчетом, исходя из простой пропорции: Uзамка / Uрезистора = Rзамка / Rрезистора. Помните, в сумме Uзамка, Uрезистора дают напряжение питания, Uзамка в конечном итоге равняется 12 вольт. Разберем примером:

    1. Допустим, плата контроллера, домофон питаются 24 вольтами постоянного тока.
    2. Измерения тестером показали: сопротивление обмотки электромагнитного замка равно 30 Ом.
    3. Решаем пропорцию: 12 / 12 = 30 / Rрезистора. Uзамка + Uрезистора = 24 вольта.
    4. Откуда находим: резистор потребуется на 30 Ом. Берем сопротивление ряда Е24 (см. обзор про маркировку сопротивлений и емкостей, например, здесь). Точность номинала составляет 5%. Если возьмем 33 Ом, сила удержания замка упадет на 5%. Поэтому пусть лучше работает под более высокими напряжением, если сопротивление имеет уклон в нижнюю сторону.
    5. Пришло время рассчитать мощность рассеяния. Делим 12 вольт в квадрате на 30 Ом, получается 4,8 Вт, грубо говоря, 5. Резисторы схем помечаются латинской цифрой V. Поищите товар здесь http://www.eliron.ru/catalog/rezistory/. Штудируйте Алиэкспресс. За полтысячи возьмёте несколько сотен штук. Вышлют до отделения почты РФ.

    Комплект электромагнитного замка

    Электромагнитные замки допускается ремонтировать. Компаунд отсутствует, катушку выньте и замените. Сердечник, склеен из полосок листовой электротехнической стали. Призвано уменьшить эффекта остаточного намагничивания. Встречаются цельные сердечники из магнитомягких материалов. Остаточный эффект выше. Нагрева не происходит, ток постоянный. Выделение тепла обусловлено двумя явлениями:

    1. Перемагничивание стали переменным полем. Формируется остаточный эффект после выключения тока в электромагнитном замке.
    2. Вихревые токи (Фуко).

    Оба явления устраняются специальными мерами. Токи блокируются лаковой изоляцией меж пластинами, электротехническая сталь слабо намагничивается. Не устраняет остаточный эффект напрочь. Если сердечник сплошной. Часто внутри электромагнитного замка параллельно индуктивности катушки включается конденсатор большой емкости (выше 200 мкФ). После отключения напряжения образуется колебательный контур, генерирующий переменный ток, разряжаясь через обмотку.

    Направление поля меняет направление быстро. Ток затухает, энергия уходит на перемагничивание сердечника. Напряженность быстро падает, дверь открывается без проблем. В противном случае явления остаточного намагничивания может здорово попортить жизнь людям. Не только слабым физически. Конденсатор вышел из строя, дверь стала открываться только бодибилдерами – время пришло поставить новую неполярную емкость, параллельно клеммам замка.

    Цена вещицы достигает 250 рублей. Смотря, какую модель конденсатора брать. Осталось добавить: явление самоиндукции при выключении питания вызывает сильную само-ЭДС (напоминает коллекторный двигатель), провоцируя искрение на внешних кнопках, реле. Избегая снижения срока службы сопрягаемой техники, выбирайте контроллеры, оборудованные выходными каскадами электронных ключей: транзисторов, тиристоров различного типа. Блокировку эффекта обеспечивает диак (DIAC – диодный симметричный тиристор), ограничивающий ток в обе стороны (сглаживает колебания), искрение в корне пресекается.

    Установка электромагнитного замка

    Во-первых, встречаются замки, работающие на замыкание и размыкание напряжения. Предлагается выставить правильно переключатель-перемычку. Количество выходных клемм увеличивается до пяти:

    • Два контакта используется для подведения питания (например, 12 вольт).
    • Три контакта послужат переключателем, полагается использовать два из них. COM (общий) работает всегда, состояние другого определено правилом: будут ли кнопка, контроллер в нормальном положении замкнуты или разомкнуты.

    Сообразно выбираем контроллер. Тип замка, описанный предыдущим подразделом, выпускается заводом ОЛЭВС, попросту управляется наличием питания. Перед установкой выясним:

    1. Имеется ли гасящий двухсторонний ограничительный тиристор.
    2. Встроена ли внутрь электрическая емкость блокировки остаточного намагничивания.
    3. Поведение замка, методы управление, варианты.

    Монтаж дверного замка

    Не забывайте, оборудование частенько требуется сопрягать с домофоном. Контроллер снабжают входом отпирания замка нажатием единственной кнопки (включая стоящую у двери на улицу). Часто замок эксплуатируется в кромешной тьме, хорошо, если стоит клемма питания светодиода подсветки на фронтальной панели управления домофоном. Посетитель сразу видит, куда приложить магнитный ключ.

    Обратите внимание: по соображениям низкого намагничивания стальная пластина, монтируемая на дверь, практически лишена легирующих добавок. Практически беззащитна перед коррозией. Завод наносит защитное покрытие:

    • Лак является самым дешевым вариантом. Слой толстый, недолговечный. Увеличивающееся расстояние меж стальной пластиной и замком снижает силу притяжения.
    • Цинк назовем компромиссным вариантом. Слой получается долговечный, красивый. Сила прижатия электромагнитного замка падает, сниженная увеличившимся зазором.
    • Наиболее дорогим, качественным покрытием считают никель. Красив, противостоит ржавчине. Являясь ферромагнетиком, никель притягивается замком. Поэтому мало снижает силы прижатия.
    Читайте также:  Детектор потопа на pic-микроконтроллере

    Сталь покрылась ржавчиной – избегайте тянуть, ожидая, пока начнутся проблемы. Берите мелкую шкурку, счищайте следы коррозии, покрывайте лаком. Разумеется, имейся знакомый, эксплуатирующий домашнюю установку анодирования металла, обратитесь. Достать хлорид цинка – вопрос техники. Можете разжиться никелем, выделив финансы. Существуют народные средства, наподобие эмульсии, получаемой добавлением парафиновой свечки в керосин.

    «Если контактная площадка двери заклеена пластырем, вполне возможно, подъезд помечен готовящими ограбление. Методика нещадно эксплуатируется ворами для незаконного проникновения на чужую территорию. Будет правильным, минуя управляющую компанию, позвонить полиции, задать необходимые вопросы. Копы разберутся. Самостоятельно снимать пластырь бесполезно, наклеят заново. Увеличение зазора между контактной площадкой, замком снижает силу притяжения. Ворам удастся открыть дверь голыми руками.»

    Электромагнитный замок может быть установлен на косяке. Чтобы было удобно, смотрелось красиво. Для лучшего прилегания используют под каждый винт две шайбы, от косяка – стальная, поверх – резиновая. Позволит контактной площадке слегка покачиваться, плотно прилегая к сердечнику. Винты с шестигранными головками TORX дольше не срываются. Перед тем, как подключить электромагнитный замок, выберите вариант монтажа:

    1. Замок ставится на верхний косяк с внутренней части, сердечником к двери. Контактная площадка монтируется напротив. Дополнительных креплений не требуется.
    2. Если дверь стеклянная, прозрачная, допустимо монтировать замок контактной площадкой внутрь. Стальная пластина заменяется Z-образным уголком. Предполагается, дверь открывается внутрь помещения.
    3. При слишком узком косяке, если не удается поставить электромагнитный замок за дверью, разрешается расширить поверхность уголком. Вести монтаж поверх, как в первом варианте.
    4. Иногда приходится дверь открывать на сторону, с которой стоит замок. Контактная площадка должна расположиться горизонтально, вдоль верха. Осуществляется при помощи уголка. Аналогичным образом пластина ставится горизонтально. Зазор минимальный. Понятно, сложно рассчитать, зато удобно использовать подстроечные шайбы. Обратите внимание: дверь перекосит, работоспособность системы нарушается.
    5. Последний описанный метод возможно дополнить декоративным ПВХ-профилем по периметру. Расположить его так, чтобы электромагнитный замок был скрыт.

    С любой из методик легко комбинировать подключение видеодомофона с электромагнитным замком. Но чаще всего применяется первая. Схема подключения электромагнитного замка целиком и полностью зависит от контроля (как это уже должно быть понятно), а на некоторых ещё и имеется переключатель для выбора напряжения питания. Так что будет, над чем голову поломать.

    Затем проводится привязка (подключение) электромеханического замка к ключам абонентов. Это делается через контроллер. Для упрощения процесса используется мастер-ключ, но это уже другая история. Это все, что хотели сказать про подключение домофона с электромагнитным замком.

    Выбираем электромагнитный замок на дверь – управление и питание замка

    Замок, установленный на входную дверь, является первым охранником любого помещения. Туда может попасть только тот, кто имеет ключ или знает код. В современных квартирах или офисах вместо привычного механического замка или в дополнение к нему, в дверь устанавливается электронное устройство. Существует несколько разновидностей таких замков. Электромагнитный замок на дверь можно считать наиболее простой конструкцией среди устройств подобного типа.

    Из материала вы узнаете:

    Конструкция электромагнитного замка

    Электромагнитный замок предназначендля ограничения входа в жилые, служебные или производственные помещения. Принцип работы замка основан на удержании сильным магнитным полем металлического якоря. Электромагнит устанавливается на неподвижную часть двери, а пластина-якорь жёстко фиксируется на дверном полотне. Кроме того в запирающую систему обязательно входит дверной доводчик. Питание замка осуществляется от низковольтного источника постоянного тока.

    Когда на электромагнит подано напряжение, то сильное магнитное поле, образующееся вокруг катушки, удерживает якорь, а вместе с ним и дверь в закрытом состоянии. Для того чтобы войти в помещение, достаточно на короткое время снять напряжение с обмотки.

    Замок состоит из следующих частей:

    • Электромагнит
    • Пластина-якорь
    • Блок питания
    • Устройство управления

    Электромагнит представляет собой прямоугольный корпус из алюминиевого сплава, внутри которого запрессован сердечник с обмоткой из изолированного провода.

    Для снижения потерь от паразитных вихревых токов сердечник набирается из Ш-образных пластин электротехнической стали.

    Якорь выполнен из стали, а его передняя плоскость зашлифована для более плотного прилегания к электромагниту.

    Для подачи напряжения на электромагнит используются компактные блоки питания, специально предназначенные для любых видов электронных замков. Такие устройства рассчитаны на подключение к бытовой сети напряжением 190-240 вольт. На выходе такой источник выдаёт постоянное напряжение 12 В. Для обеспечения работы электромагнита, ток должен быть не менее 2 ампер. Поскольку электромагнитный замок при отключении напряжения оказывается открытым, то его лучше подключать к источнику бесперебойного питания. Аккумулятор, который входит в комплект такого устройства, может обеспечить работу замка в течение некоторого времени.

    По сути, электромагнитный замок на входную дверь является простейшим устройством, для которого важны только два состояния – есть напряжение, и нет напряжения, поэтому самым важным элементом системы является устройство управления, которое и отвечает за работу замка.

    С электромагнитным замком можно использовать любые источники питания, с соответствующим напряжением и практически любые устройства управления.

    Работа электромагнитного замка

    Для установки электромагнитного замка на входную дверь частного дома, квартиры или офиса очень удобно использовать автономный контроллер Z-5R.Это небольшая плата с дискретными элементами и энергонезависимой памятью на 8 кб.

    К контроллеру можно подключить следующие устройства:

    • Считыватель электронных ключей «TouchMemory»
    • Блок питания 12 В
    • Электромагнитный замок
    • Внутренняя кнопка открытия двери
    • Герконовый датчик «Дверь открыта»
    • Внешний светодиод
    • Зуммер

    Снаружи управление электромагнитным замком осуществляется с помощью электронного ключа с кодом. В память контроллера можно записать мастер-ключ, простые ключи и блокирующий ключ. На самой плате установлен зуммер, сигнализирующий о том, что дверь открыта, поэтому вместо геркона, часто подключают внешнюю кнопку звукового вызова.

    Из помещения электромагнитный замок можно открыть кнопкой.

    Автономный контроллер можно использовать как для управления электромагнитным, так и электромеханическим замком. В одном случае используется режим питание отключить, в другом питание включить. Нужный режим выбирается установкой перемычки «Инверсия питания». Устройство можно использовать для программирования новых ключей и удаления старой базы данных. Контроллер допускает подключение бесконтактного считывателя MatrixII.

    Установка и подключение

    Электромагнитный замок имеет некоторые особенности, которые ограничиваю его применение. Обычно такие замки устанавливаются на двери, которые открываются «на себя». Гораздо сложнее установить такой замок на дверь, которая открывается «от себя». Это связано, прежде всего, с механическим доводчиком. И совершенно не пригодны для установки электромагнитных замков двери, которые открываются в обе стороны. Так же мало пригодны для установки электромагнитных замков, лёгкие межкомнатные двери, выполненные из дерева. Основная сфера применения – это металлопластиковые двери офисного типа и входные металлические двери.

    Перед установкой замка необходимо тщательно разметить места крепления электромагнита и якоря. Поскольку эти два элемента, при закрытой двери, должны быть плотно прижаты друг к другу, никакие зазоры не допускаются. Обычно электромагнит и удерживающая пластина монтируются на верхней части дверной конструкции, причём допускается как горизонтальная, так и вертикальная установка.

    Одновременно с электромагнитным замком на входную дверь устанавливается механический доводчик и выполняется его регулировка.

    Если дверной косяк слишком узкий, то установку электромагнита выполняют на стальном уголке соответствующего размера.

    Внутри помещения выбирается место для размещения блока питания и платы контроллера. Их можно установить в любом удобном месте. Для этой цели подойдёт настенный металлический или пластиковый бокс. Внутри помещения, рядом с дверным косяком, устанавливается кнопка ручного открывания двери. С внешней стороны монтируется считыватель магнитных карт или электронных ключей и кнопка вызова.

    Достоинства и недостатки

    К достоинствам электромагнитного замка можно отнести его низкую стоимость и простоту установки. Недостатками таких систем является необходимость в дополнительном источнике питания и не слишком высокая надёжность. Электромагнитные замки варьируются по силе удержания.

    Так замки, устанавливаемые на металлопластиковые двери в офисные помещения должны выдерживать усилие в 100-150 кг, а тяжелые входные металлические конструкции должны быть оборудованы замками с усилием 300-500 кг.

    Поэтому при выборе электромагнитного замка следует обращать внимание именно на этот параметр.

    Несмотря на достаточно большую силу удержания, электромагнитные замки можно легко открыть, если наклеить на удерживающую пластину незаметную полоску прозрачного скотча. Магнитное поле ослабнет и сильным нажатием на дверь её можно открыть. Для большинства дверей с такими замками потребуются источники питания с резервным аккумулятором, но электромагнитные замки, устанавливаемые на запасные и аварийные выходы должны работать только от сети. Это связано с тем, что во время пожара электросеть отключается и люди, находящиеся у аварийных выходов могут беспрепятственно покинуть помещение.

    Заключение

    Очень часто электромагнитные замки устанавливают на калитки оград частных домов. Это самый оптимальный вариант, так как у электромеханического замка может загустеть смазка в холодное время года, а электромагнит может без проблем работать в любых погодных условиях. Поскольку обмотка электромагнита залита эпоксидным компаундом, ему не страшен дождь и постоянная повышенная влажность.

    Если рассматривать систему безопасности жилища по отдельным элементам, то первым рубежом, который встаёт на пути злоумышленника является входная .

    За много веков своего существования дверные замки претерпели множество изменений. Сначала единственным инструментом открывающим замок был конкретный .

    Системы безопасности жилища постоянно усовершенствуются. В дополнение к металлической двери добавились сложные замки с несколькими ригелями, затем .

    Пока комментариев нет. Напишите первый комментарий.

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Загрузка ...
    Adblock
    detector