Магнитное реле: Электромагнитное реле — устройство, принцип действия и область применения

Электромагнитное реле — Практическая электроника

Электромагнитное реле представляют из себя изделие радиотехнической промышленности, которое используется для коммутации электрического тока.

Простейший электромагнит

Думаю, все уже в курсе , что поле — это не только гектары земли с пшеницей, картошкой, коноплей 🙂

В нашей жизни существуют еще и другие виды полей, невидимые для человеческого глаза. Это может быть гравитационное, электрическое или даже магнитное поле. Давайте рассмотрим, что же из себя представляет магнитное поле?

Магнитное поле образуется вокруг любого куска магнита. Не зависимо от размеров этого кусочка, этот магнит всегда будет иметь два полюса: северный (N — North) и южный (S — South). Стрелки магнитного поля начинаются с Севера и заканчиваются на Юге, но они  нигде не разрываются. Даже в самом магните (доказано наукой).  Как вы знаете, Земля — это тот же самый кусочек магнита очень большого размера. Она также имеет эти два полюса, покрытые льдинами. На полюсах Земли, как вы знаете, компас не работает.

Но самый смак заключается в том, что провод, по которому течет электрический ток,  вокруг себя образует то же самое магнитное поле как и простой магнит.  Буквой I отмечают направление тока, а В — это линии магнитного поля. Они представляют собой замкнутые круги.

Направление линий магнитного поля определяется правилом буравчика

Даже не знаю,  кто первый придумал навернуть провод пружиной и пропустить через него электрический ток, но это того стоило.

В результате этого получили нечто иное, как соленоид. Если на концы такого соленоида подать электрический ток, то он будет обладать магнитными свойствами! Правильнее было бы его назвать электромагнит. Смотрите, сколько силовых  линий образуется в соленоиде, при подаче на его концы электрического тока!

Это возможно будет интересно: Свойства магнитного поля.

 

А если обмотать какую-нибудь железяку этими витками и подать на них напряжение, то эта железяка станет электромагнитом и будет притягивать к себе металлические предметы.

Внешний вид электромагнитного реле

Дело как раз в том, что принцип электромагнита используется в очень важном электротехническом изделии: в электромагнитном реле.

Возьмем простое электромагнитное  реле

Давайте же посмотрим, что на нем написано:

TDM ELECTRIC — видимо производитель. РЭК 78/3 — название реле. Дальше идет самое интересное. Мы видим какие то полоски и цифры.  Контакты с 1 по 9  — это и есть  коммутационные контакты реле, 10 и 11 — это катушка реле.

Теперь обо всем по порядку.  Реле состоит из коммутационных контактов. Что значит словосочетание «коммутационные контакты»? Это контакты, которые осуществляют переключение. Катушка — это медный провод, намотанный на цилиндрическую железку. В результате, соленоид превращается в электромагнит, если на его концы подать напряжение.

Еще чуть ниже мы видим такие надписи, как 5А/230 В~ и 5А 24 В=. Это максимальные параметры, которые могут коммутировать контакты реле. Эти параметры желательно не превышать и брать с большим запасом. Иначе при превышении допустимых параметров контакты реле  могут обгореть, либо полностью выгореть, что в свою очередь приведет к полному выходу из строя электромагнитного реле.

[quads id=1]

Когда напряжение на катушку мы НЕ подаем, то контакт 1 соединяется с 7, 2 с 8, 3 с 9

Иными словами, если достать мультиметр, то можно прозвонить контакты 1 и 7, 2 и 8, 3 и 9. Мультиметр должен показать 0 Ом.

Если же мы подаем напряжение на катушку, то группа контактов перебрасывается. В результате соединяется 4 с 7, 5 с 8, 6 с 9. 

Какое же напряжение подавать на катушку? На катушке уже есть ответ. Написано 12 VDC. DC — это постоянный ток, АС — переменный. Значит, на катушку  подаем 12 Вольт постоянного тока.

С другой стороны мы видим те самые контакты. Слева-направо и сверху-вниз идет нумерация контактов:

Как работает электромагнитное реле

Но как же так оно работает? Все оказывается очень просто. Давайте внимательно рассмотрим фото ниже:

При подаче на катушку напряжения, ярмо притягивается к электромагниту. На ярме находится коммутационный контакт и он движется вслед за ярмом. В результате этого, «пипочка» на коммутационном контакте  перебрасывается на нижний контакт и происходит переключение.

При пропадании напряжения на катушке, пружинка оттягивает ярмо назад и реле принимает свой первозданный вид.

Как проверить электромагнитное реле

Давайте же проверим реле с помощью мультиметра  и блока питания. Прозваниваем контакт 1 и 7 и смотрим, что у нас они звонятся, значит эти контакты соединены. Видно даже визуально.

Подаем напряжение на катушку  12 Вольт  с блока питания и смотрим, что у нас получилось.

В результате у нас ярмо «приклеилось» к электромагниту (катушке)  и потянула за собой коммутационный контакт. Цепь 1 и 7 у нас оборвалась, но зато восстановилась цепь контактов 7 и 4. Вот таким образом проверяются контакты реле.

Если контакты с налетом, то следует протереть их карандашным ластиком. Если прилично поджарились, а другого реле под рукой нет, то здесь поможет только шкурка-микронка. Но этот случай уже критический, так как наждачная бумага сдирает тонкий слой из благородного металла, которым покрыты «пипочки».

Целостность катушки реле проверяется с помощью мультиметра в режиме омметра. Для этого проверяем сопротивление катушки. Оно  зависит от самого реле. У всех  оно разное. Если сопротивления нет или оно очень маленькое  — порядка пару Ом, то значит в катушке либо обрыв, либо короткое замыкание.

На схемах электромагнитные реле обозначаются вот так:

Также контакты обозначают уже просто цифрами. В данном случае:

11 — это общий контакт

11-12 — это нормально замкнутые контакты

11-14 — нормально разомкнутые контакты

Прямоугольником обозначается сама катушка реле, а выводы катушки обозначаются буквами A1 и A2.

При подаче напряжения на катушку в данном реле у нас контакт перекинется, то есть картина будет выглядеть следующим образом:

Без подачи напряжения:

После подачи напряжения:

Плюсы и минусы электромагнитного реле

Плюсы

• Управляемое напряжение и управляющее напряжение никак не связаны между собой. Выражаясь домашним языком — напряжение на катушке никак не связано с напряжением на контактах реле. Они гальванически развязаны, что делает реле безопасным устройством для человека  и самой аппаратуры в электро- и радиопромышленности.
• коммутируемые токи могут достигать сотни ампер у промышленных видов реле (пускатели, контакторы)
• большой срок службы при правильной эксплуатации. До сих пор на некоторых зарубежных станках ЧПУ стоят реле 70-ых годов, чьи коммутационные контакты выглядят почти как новые.
• неприхотливость в работе и надежность. Реле до сих пор используются в средствах автоматического управления (САУ), так как они неприхотливы и готовы работать безотказно, хотя уже давненько разработаны твердотельные реле (ТТР), которые опережают простые электромагнитные реле по многим параметрам.

Минусы

• время задержки срабатывания, в течение которого коммутационный контакт «летит» с одного контакта до другого. В очень быстродействующей аппаратуре реле не применяются.  Производители обеспечивают электротехническую промышленность различными видами реле и других устройств на их принципе.
  
• щелкающий звук при переключении. Кого-то он может раздражать, особенно если реле будет очень часто срабатывать.
• габариты даже самого маленького электромагнитного реле достаточно много занимают место на печатной плате.

Не знаете, где можно купить нужное вам электромагнитное реле?  Вот каталог, где вы найдете подходящее по параметрам реле для своих нужд 😉

Реле электромагнитные для стартеров

Реле втягивающее выпускаемое ОАО «МИАССЭЛЕКТРОАППАРАТ» Применяемость реле таблица скачать

Каждый из существующих этапов производства реле стартера осуществляется с применением целого ряда новейших технологий, последних достижений в области науки и техники. Безупречность, высокая степень прочности и соответствующий уровень качества приборов обеспечивается профессиональной работой специалистов электротехнического предприятия «МиассЭлектроАппарат».

Устройство и принцип действия прибора

Любой стартер состоит из цельного корпуса, двух крышек, якоря с обгонной муфтой и шестерней привода, тягового электромагнитного реле. При этом крышки и корпус стартера прочно стянуты в единое целое при помощи двух шпилек, изолированных от обмоток статора специальными пластмассовыми трубками. Между передней крышкой стартера и корпусом имеется перегородка с уплотнительным резиновым кольцом.  Якорь стартера включает в себя вал, сердечник с обмоткой и коллектора.

Главным предназначением устройства является эффективный и правильный запуск стартера, который в свою очередь приводит в движение двигатель автомобиля. Это осуществляется за счет возникновения магнитного поля в электромагнитной катушке, расположенной в корпусе реле. При этом времени работы стартера вполне достаточно, чтобы произвести запуск электродвигателя.

При рассмотрении представленного процесса более детально можно увидеть, что данный элемент устройства автомобиля несет в себе следующие функции:

• вводит в зацепление специальную шестерню привода с характерным зубчатым венцом маховика коленчатого вала;
• гарантирует подключение питания самого электродвигателя стартера.

При этом следует отметить, что при устанавливании ключа зажигания в положение «стартер», происходит планомерная подача напряжения на удерживающую и втягивающую обмотки тягового устройства. Происходит это благодаря дополнительному реле. После того как все контакты тягового элемента замкнуты, происходит отключение втягивающей обмотки. Работа этого устройства должна протекать при напряжении не более 9В, при температуре 15–25 ºС. В противном случае существует большой риск неисправности в приводе либо в самом приборе. Для осуществления проверки состояния привода следует разобрать стартер, после чего провести его основательный, тщательный осмотр.

При определении любой неисправности, реле должно подвергаться обязательной замене.

Как уже упоминалось ранее, современный прибор предусматривает наличие двух обмоток: удерживающей, основной. Удерживающая или дополнительная обмотка представляет собой необходимый элемент, обеспечивающий планомерное уменьшение подаваемого тока в реле на момент срабатывания. При этом дополнительная обмотка направлена на всяческое снижение потребляемого тока, что впоследствии способствует немалой экономии батареи аккумулятора.

Стартеры современного нового образца оснащаются дополнительным неразборным тяговым, которое в случае неисправности или поломки с легкостью снимается и заменяется новым. В то время как стартерам старого образца свойственны устройства, которые могут подвергаться разборке. Это позволяет устранять практически любую неисправность.

Обращаем ваше внимание на то, что вся работа конструкторского бюро завода «МиассЭлектроАппарат» направлена на максимальное усовершенствование выпускаемой продукции. Производство подвергается регулярной модернизации, которая давно является неотъемлемой частью внутренней политики предприятия. Постоянное внедрение всех существующих новейших технологий и достижений современной науки способствует высокой степени конкурентоспособности выпускаемой продукции. Изготавливаемые приборы в полной мере соответствуют всем известным российским, мировым стандартам. Кроме того, каждое изделие подвергается обязательным испытаниям, и только после этого отправляется на рынок.

Купить реле от производителя в Челябинске, Троицке, Миассе, Магнитогорске, Златоусте, Копейске можно на нашем сайте.  

Всю продукцию завода «МиассЭлектроАппарат» можно приобрести как оптом, так и в розницу. Своим клиентам мы гарантируем предоставление всех существующих и необходимых сертификатов, подтверждающих соответствие высокому качеству. Система контроля предприятия подкреплена государственной сертификацией.

Завод специализируется на производстве автозапчастей для автомобилей ВАЗ, ГАЗ, УАЗ. Также мы производим комплектующие для предпускового подогревателя ПЖД  и электроспуски ЭЛС-1, ЭЛС-3, используемые для комплектации различных пусковых и запорных систем, а также ряда другой незаменимой в современном мире электротехнической продукции, соответствующих российским и общемировым стандартам.

Только у нас вы найдете высококачественную продукцию нового поколения!

 

Электромагнитное реле — OMCH

Введение

Реле можно найти почти в любой машине, имеющей электрическую систему.

От бытовых приборов, таких как стиральные машины и холодильники, до промышленных устройств, таких как топливные насосы, системы управления двигателем и многое другое. Реле используются для управления высоковольтными и сильноточными устройствами.

В этой статье мы подробно рассмотрим электромагнитные реле, их принцип работы, характеристики и типы реле, которые используются в приложениях промышленной автоматизации.

Что такое электромагнитное реле?

Электромагнитное реле — это переключающее устройство, в котором для включения или выключения переключателя используется магнит. Они относятся к категории электромеханических устройств.

Электромеханические устройства используют физические контакты для переключения выходов. Из-за движений, происходящих внутри переключателя, во время работы они издают характерный «тикающий» звук.

Реле используются для управления большой электрической нагрузкой с помощью слабого входного сигнала. Например, ввод с маленькой кнопки может активировать реле и тем самым управлять большим асинхронным двигателем; где одной кнопки недостаточно для непосредственного включения/выключения двигателя.

Реле в основном состоит из катушки и набора подпружиненных подвижных контактов. Существует несколько типов реле в зависимости от их конструкции и принципа действия. Давайте рассмотрим основные функции электромагнитного реле.

Как работают электромагнитные реле?

Существует множество типов реле. Из-за простоты конструкции давайте рассмотрим реле с притягиваемым якорем и принцип его работы. На приведенной ниже схеме показана типичная конструкция такого реле с однополюсной конфигурацией на два направления (SPDT).

Основными компонентами реле являются соленоид/электромагнит , узел якорь-пружина и контакты . Давайте обсудим их индивидуальные задачи и то, как они работают вместе, чтобы действовать как переключатель.

Соленоид (также известный как электромагнит) представляет собой медную катушку, намотанную на ферромагнитный материал. Обычно это твердый железный сердечник. Когда на катушку подается напряжение, вокруг катушки создается магнитное поле.

Железный сердечник концентрирует это магнитное поле, превращаясь в магнит до тех пор, пока не будет снято напряжение с катушки.

Соленоиды обычно работают от постоянного тока и не совместимы с источниками переменного тока. Однако также доступны реле, работающие от переменного тока.

Реле переменного тока имеют дополнительный компонент в электромагните, который называется «затеняющее кольцо». Это предотвращает размагничивание электромагнита всякий раз, когда питание переменного тока пересекает нулевую точку. Следовательно, якорь может оставаться притянутым к электромагниту до тех пор, пока на катушку подается питание.

Узел якорь-пружина — это подвижный компонент, который находится в реле. Якорь расположен так, что при включении электромагнита он может отклонять якорь к себе.

Возвратная пружина гарантирует возврат якоря в исходное положение, когда на катушку не подается питание. Якорь является проводящим, так как он должен проводить коммутационный ток от общей клеммы к выходным клеммам.

Контакты являются следующими наиболее важными и наиболее часто используемыми частями реле. При переключении нагрузки якорь перемещает контакты между неподвижными контактами. Это приводит к возникновению искр. Если коммутируемая нагрузка является высокоиндуктивной нагрузкой, такой как двигатель, иногда также можно увидеть дуги.

Поэтому материал контактов выбирается так, чтобы он выдерживал электрическую коррозию. Обычно они изготавливаются из серебряного никеля, серебряного оксида кадмия и серебряного оксида олова.

Когда на катушку подается питание, срабатывает электромагнит. Это заставляет якорь притягиваться к электромагниту, что, в свою очередь, обеспечивает соединение между общим контактом и нормально разомкнутым контактом.

При этом разрывается связь между нормально замкнутым контактом и общим контактом.

Существует несколько типов электромагнитных реле. Некоторые из них используются для управления тяжелыми нагрузками, а другие используются в основном в качестве защитных устройств.

Типы электромагнитных реле

• Реле с притянутым якорем
  • Реле с притянутым якорем — простейший тип электромагнитных реле. Реле с притягивающимся якорем бывают двух типов: с навесным якорем и плунжерного типа. Шарнирная арматура типа является наиболее распространенной.

• Когда на катушку подается питание, контакты размыкаются/замыкаются в зависимости от нормально разомкнутого/замкнутого режима выхода.
• Реле с втянутым якорем обычно работают на постоянном токе, и после активации контакты не возвращаются в исходное положение. Их необходимо сбросить вручную.
• Электромагнитные реле с втянутым якорем используются в устройствах безопасности в качестве реле защиты от перегрузки по току, перенапряжения и пониженного напряжения, а иногда также используются в качестве вспомогательных реле.

• Индукционное реле дискового типа
  • Следуя принципу электромагнитной индукции и принципу Феррари, индукционные дисковые реле в основном используются в качестве защитных реле в системах переменного тока.
  • При подаче питания диск внутри реле начинает вращаться. Подвижный контакт также вращается вместе с диском и может соприкасаться с полевым контактом, замыкая цепь. Обесточивание реле заставляет пружину вращать диск в противоположном направлении и возвращаться в исходное положение.

• Индукционное реле дискового типа специально разработано для работы с системами переменного тока и не работает с постоянными источниками постоянного тока.

• Реле индукционного типа
  • Индукционные реле чашечного типа аналогичны индукционным реле дискового типа. Основное отличие состоит в том, что в реле дискового типа вращающийся диск заменен алюминиевой чашкой С-образной формы. Это снижает инерцию диска и позволяет работать быстрее.

• Реле индукционного типа используются в высокоскоростных приложениях, например, в приложениях направленного или фазового сравнения. Это возможно благодаря их высокой чувствительности, виброустойчивости и меньшей инерционности.
• Существует два основных типа реле индукционного типа: реле реактивного сопротивления или реле типа Mho (для измерения реактивного сопротивления в цепях), направленное или силовое реле (обеспечивают максимальный крутящий момент для срабатывания контактов в условиях неисправности).

• Реле балансирного типа
  • Электромагнитные реле балансного типа также относятся к типу реле с притягивающимся якорем. У них шарнир расположен в середине арматуры, а не на конце. Два конца имеют независимые электромагниты, один обеспечивает удерживающий/удерживающий крутящий момент (слева), а другой обеспечивает рабочий крутящий момент (справа).

• При нормальной работе силы притяжения, создаваемой удерживающим электромагнитом, достаточно, чтобы якорь оставался притянутым к нему. В этот момент поле рабочей катушки нейтрализуется ею. В условиях неисправности, когда рабочий ток высок, сила притяжения от управляющего электромагнита становится больше, чем от удерживающего электромагнита. Это заставляет луч отклоняться и входит в контакт с контактами цепи отключения.
• Эти реле, как правило, быстрее, однако любые переходные процессы постоянного тока (всплески) также могут вызывать их срабатывание. Поэтому эти реле обычно не используются.

• Реле с подвижной катушкой
  • Среди семейства электромагнитных реле реле с подвижной катушкой являются наиболее чувствительными. Они используются в приложениях дистанционной и дифференциальной защиты из-за их высокой чувствительности и работают только с системами постоянного тока. Для систем переменного тока их можно дооснастить дополнительными цепями выпрямителей.

• В этом типе реле подвижная катушка может быть типа осевой или поворотной . Осевой тип имеет в два раза большую чувствительность, чем роторный тип. Катушка намотана на подвижную часть (шпиндель), как показано на рисунке выше. Подача тока через катушку заставляет ее вращаться из-за отталкивания, вызванного полюсами постоянного магнита. Вращение приводит к тому, что подвижный контакт замыкает контакты цепи отключения.

• Реле с поляризованным подвижным магнитом
  • Реле поляризованного типа, как следует из названия, имеют поляризованную катушку. Это означает, что реле будет работать только при определенной полярности напряжения, подаваемого на катушку. Реле этого типа особенно подходят для высокочувствительных приложений, где системы работают от источников постоянного тока.
  • Конструкция этих реле аналогична конструкции реле с подвижной катушкой, но поляризующие реле также содержат в себе постоянные магниты, обеспечивающие полярность катушки.

Электромагнитное реле Символ

Электромагнитные реле представлены на электрических схемах различными способами. Некоторые из них содержат общие символы, а некоторые схемы могут иметь сложные символы, указывающие на тип срабатывания и количество полюсов/выходов реле. Давайте посмотрим на некоторые из наиболее распространенных символов реле, встречающихся на электрических чертежах.

• Реле — электромагнитное — SPST
  • Это реле имеет только один замыкающий или размыкающий контакт. Левая часть представляет собой катушку, а правая часть представляет собой два контакта переключателя. Иногда катушку изображают так, как показано на правом изображении. Реле SPST имеют 4 контакта.

• Реле – SPDT – однополюсное, двухпозиционное
  • Это реле аналогично модели SPST, но имеет два выхода. Пока он не активен, вход COM соединен с выходом NC. При подаче питания реле размыкает контакт с НЗ и замыкает контакт с НР выходом. Всего у него 5 контактов.

• Реле — DPST — двухполюсное однопозиционное
  • Это реле имеет два изолированных переключателя, которые можно использовать для двух разных задач. Он имеет 6 контактов, включая 2 контакта для катушки.

В зависимости от количества выводов, числа полюсов/расходов и технологии на электрических чертежах используется множество других стандартных символов. На веб-сайте Electrical-symbols есть подробное руководство по этим символам.

Применение электромагнитных реле

Электромагнитные реле используются там, где необходимо переключать большие электрические нагрузки с помощью слабого сигнала. Реле также используются для обеспечения электрической изоляции между системами высокого и низкого напряжения, чтобы обеспечить защиту систем низкого напряжения и пользователей.

Реле находят применение в

• Автомобили
  • Топливный насос, звуковые сигналы, стартеры, ветровики
• Автоматизация зданий
  • Системы контроля доступа, лифты, панели управления
• Промышленная автоматизация
  • Контроллеры двигателей, контроллеры освещения, распределение электропитания и коммутация
• Бытовые электроприборы
  • Духовки, стиральные машины, внутренние/наружные блоки кондиционирования воздуха

И многое другое.

Как долго работает электромагнитное реле?

Поскольку реле содержит движущиеся части и постоянно включается/отключается, их ожидаемый срок службы относительно меньше, чем у их полупроводниковых аналогов.

Обычно первой частью реле, которая выходит из строя, являются контакты. По данным FDA, ожидаемый срок службы реле составляет 100 000 операций для их контактов и 10 миллионов операций в целом.

Однако, если реле постоянно находятся под большой нагрузкой, ожидаемый срок их службы может быть намного ниже. Например, если реле используется для переключения нагрузок, намного превышающих его номинальное значение, контакты могут изнашиваться быстрее и в конечном итоге могут сплавиться, создавая опасную ситуацию.

Как проверить электромагнитное реле

Электромагнитные реле можно проверить с помощью нагрузки или мультиметра. Процедура проверки реле с помощью мультиметра следующая:

1. Установите режим мультиметра в режим непрерывности/зуммера . Подсоедините щупы к клеммам катушки реле. Если звучит зуммер, катушка исправна и исправна.

Проверку катушки можно также выполнить в режиме измерения сопротивления . Функциональная катушка будет иметь сопротивление около 10-500 Ом.

1. Подключите датчики к контактам NO и COM. В этот момент зуммер не должен звонить. Если звучит зуммер, реле неисправно.
2. Аналогичным образом подключите датчики к клеммам NC и COM. Теперь должен звучать зуммер (если измеритель находится в режиме сопротивления, он должен показывать 0 Ом). . Если этого не происходит, значит реле неисправно.

Сколько контактов у электромагнитного реле?

Электромагнитные реле доступны в различных формах и размерах. В зависимости от конфигурации реле может иметь количество выводов от 4, 5, 8, а иногда и больше. Есть несколько конфигураций реле, которые широко доступны:

• SPST – однополюсный, однонаправленный
• SPDT – однополюсный двухпозиционный
• DPST – двухполюсный, однонаправленный
• DPDT – двухполюсный на два направления

В дополнение к контактным клеммам имеются две дополнительные клеммы, которые подключаются к катушке.

Заключение

Электромагнитные реле являются одним из наиболее распространенных типов коммутационных элементов, встречающихся в системах автоматизации. Они используются для управления нагрузками высокого напряжения и сильного тока с использованием сигналов более низкого напряжения.

Реле используются как выключатели и устройства безопасности. В качестве альтернативы существуют твердотельные реле, которые могут заменить более надежные и долговечные электромеханические реле.

Электромагнит | инструмент | Британика

электромагнит

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Уильям Стерджен

Похожие темы:

магнитная цепь реле автоматический выключатель соленоид герконовое реле

См. все связанные материалы →

электромагнит , устройство, состоящее из сердечника из магнитного материала, окруженного катушкой, через которую проходит электрический ток для намагничивания сердечника. Электромагнит используется везде, где требуются управляемые магниты, например, в устройствах, в которых магнитный поток должен изменяться, реверсироваться или включаться и выключаться.

Технический проект электромагнитов систематизирован с помощью понятия магнитопровода. В магнитопроводе действует магнитодвижущая сила F, или F м, определяется как ампер-витки катушки, которая создает магнитное поле для создания магнитного потока в цепи. Таким образом, если катушка из n витков на метр несет ток ± ампер, поле внутри катушки составляет ± ампер на метр, а магнитодвижущая сила, которую она создает, составляет ± ампер-витков, где l — длина катушки. Более удобно, что магнитодвижущая сила равна Ni, где N — общее количество витков в катушке. Плотность магнитного потока B эквивалентна в магнитной цепи плотности тока в электрической цепи. В магнитной цепи магнитным эквивалентом тока является общий поток, обозначенный греческой буквой фи, ϕ , заданный как ВА, , где А — площадь поперечного сечения магнитной цепи. В электрической цепи электродвижущая сила ( E ) связана с током, i, в цепи через E = Ri, где R сопротивление цепи. В магнитопроводе F = rϕ, , где r — сопротивление магнитопровода и эквивалентно сопротивлению в электрической цепи. Сопротивление получается путем деления длины магнитного пути l на магнитную проницаемость, умноженную на площадь поперечного сечения A ; таким образом, r = л/мкА, греческая буква мю, мк, , символизирующие магнитную проницаемость среды, образующей магнитопровод. Единицы сопротивления — ампер-витки на Вебера. Эти концепции можно использовать для расчета сопротивления магнитной цепи и, следовательно, тока, необходимого через катушку, чтобы вызвать желаемый поток через эту цепь.

Несколько допущений, связанных с этим типом расчета, однако, делают его в лучшем случае лишь приблизительным руководством по проектированию. Воздействие проницаемой среды на магнитное поле можно представить себе как сжатие магнитных силовых линий внутрь себя. И наоборот, силовые линии, проходящие из области с высокой проницаемостью в область с низкой проницаемостью, имеют тенденцию расширяться, и это происходит в воздушном зазоре. Таким образом, плотность потока, которая пропорциональна количеству силовых линий на единицу площади, будет уменьшаться в воздушном зазоре из-за того, что линии выпирают или окаймляются по бокам зазора. Этот эффект будет увеличиваться для более длинных промежутков; грубые поправки могут быть сделаны для учета эффекта интерференции.

Также предполагалось, что магнитное поле полностью ограничено катушкой. На самом деле всегда существует некоторый поток рассеяния, представленный магнитными силовыми линиями вокруг внешней стороны катушки, который не способствует намагничиванию сердечника. Поток рассеяния обычно невелик, если проницаемость магнитного сердечника относительно высока.

Britannica Quiz

Электричество: короткие замыкания и постоянные токи

На практике магнитная проницаемость магнитного материала является функцией плотности потока в нем. Таким образом, расчет может быть выполнен для реального материала только в том случае, если доступна фактическая кривая намагничивания или, что более полезно, график зависимости μ от B, .

Наконец, конструкция предполагает, что магнитопровод не намагничен до насыщения. Если бы это было так, то плотность потока в воздушном зазоре в этой конструкции не могла бы быть увеличена, какой бы ток ни пропускался через катушку. Эти понятия более подробно раскрываются в следующих разделах, посвященных конкретным устройствам.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Соленоид обычно представляет собой длинную катушку, по которой течет ток, создавая магнитное поле. В более узком смысле это название стало обозначать электромеханическое устройство, которое производит механическое движение при подаче на него электрического тока. В своей простейшей форме он состоит из железного каркаса, охватывающего катушку, и цилиндрического плунжера, движущегося внутри катушки, как показано на рис. 1. Для источника переменного тока потери в железе в сплошном каркасе ограничивают КПД, и используется многослойный каркас. , который состоит из стопки тонких листов железа, нарезанных соответствующей формы и уложенных друг на друга со слоем изолирующего лака между каждым листом. Когда катушка находится под напряжением, плунжер перемещается в катушку за счет магнитного притяжения между ним и рамой, пока не коснется рамы.

Соленоиды переменного тока имеют тенденцию быть более мощными в полностью открытом положении, чем устройства постоянного тока. Это происходит из-за того, что начальный ток, высокий из-за индуктивности катушки, уменьшается за счет воздушного зазора между плунжером и корпусом. По мере закрытия соленоида этот воздушный зазор уменьшается, индуктивность катушки увеличивается, а переменный ток через нее падает. Если соленоид переменного тока заедает в открытом положении, катушка, скорее всего, сгорит.

Когда соленоид полностью открыт, он имеет большой воздушный зазор, и высокое сопротивление этого зазора поддерживает низкий поток в магнитной цепи для данной магнитодвижущей силы, и сила, действующая на плунжер, соответственно мала.