Elektromagnetischer Antrieb: Arten, Zweck, Wirkungsweise

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

An der Anwendung kompakter, produktiver und funktionaler Antriebsmechanismen sind heute nahezu alle Bereiche menschlicher Tätigkeit von der Schwerindustrie über den Verkehr bis hin zum Haush alt interessiert. Dies ist auch der Grund für die ständige Verbesserung traditioneller Antriebskonzepte, die zwar besser werden, aber das grundlegende Gerät nicht verändern. Zu den beliebtesten Grundsystemen dieser Art gehört ein elektromagnetischer Antrieb, dessen Wirkungsweise sowohl in großformatigen Geräten als auch in kleinen technischen Geräten zum Einsatz kommt.

Laufwerkzuweisung

In fast allen Zielanwendungen fungiert dieser Mechanismus als ausführendes Organ des Systems. Zum anderen können sich die Art der wahrgenommenen Funktion und der Grad ihrer Verantwortung im Rahmen des gesamten Arbeitsprozesses ändern. Zum Beispiel,bei absperrventilen ist dieser antrieb für die aktuelle stellung des ventils verantwortlich. Insbesondere nimmt die Überlappung aufgrund ihrer Kraftanstrengung die Position eines normalerweise geschlossenen oder geöffneten Zustands ein. Solche Geräte werden in verschiedenen Kommunikationssystemen verwendet, was sowohl das Funktionsprinzip als auch die Schutzeigenschaften des Geräts bestimmt. Insbesondere der elektromagnetische Rauchabzugsantrieb wird in die Infrastruktur des Brandschutzsystems eingebunden und baulich an die Lüftungskanäle angedockt. Das Antriebsgehäuse und seine kritischen Arbeitsteile müssen gegen hohe Temperaturen und schädlichen Kontakt mit thermisch gefährlichen Gasen beständig sein. Was den auszuführenden Befehl betrifft, funktioniert die Automatisierung normalerweise, wenn Anzeichen von Rauch erkannt werden. Der Antrieb ist in diesem Fall ein technisches Mittel zur Regulierung des Rauchflusses und der Verbrennung.

Eine komplexere Konfiguration für den Einsatz elektromagnetischer Aktuatoren findet in Mehrwegeventilen statt. Dabei handelt es sich um eine Art Sammel- oder Verteilsysteme, deren Komplexität in der gleichzeitigen Steuerung ganzer Gruppen von Funktionseinheiten liegt. In solchen Systemen wird ein elektromagnetischer Ventilbetätiger mit der Funktion verwendet, Strömungen durch Düsen zu sch alten. Grund für das Schließen oder Öffnen des Kanals können bestimmte Werte des Arbeitsmediums (Druck, Temperatur), Strömungsstärke, Programmeinstellungen für Zeit etc. sein.

Design und Komponenten

Das zentrale Arbeitselement des Antriebs ist der Magnetblock, der durch eine Hohlspule gebildet wird undmagnetischer Kern. Die elektromagnetischen Kommunikationsverbindungen dieser Komponente mit anderen Teilen werden durch kleine interne Armaturen mit Steuerimpulsventilen bereitgestellt. Im Normalzustand wird der Kern von einer Feder mit einem Schaft getragen, der auf dem Sattel aufliegt. Darüber hinaus sieht eine typische elektromagnetische Antriebsvorrichtung das Vorhandensein einer sogenannten manuellen Zweitbesetzung des Arbeitsteils vor, die die Funktionen des Mechanismus in Momenten plötzlicher Änderungen oder eines vollständigen Spannungsausfalls übernimmt. Zusätzliche Funktionalität kann bereitgestellt werden, bereitgestellt durch Signalisierung, Hilfsverriegelungselemente und Fixatoren der Position des Kerns. Da einer der Vorteile dieser Art von Laufwerken jedoch ihre geringe Größe ist, versuchen Entwickler zur Optimierung, eine übermäßige Sättigung des Designs mit sekundären Geräten zu vermeiden.

Das Funktionsprinzip des Mechanismus

Bei magnetischen und elektromagnetischen Leistungsgeräten wird die Rolle des aktiven Mediums vom magnetischen Fluss übernommen. Zu seiner Bildung wird entweder ein Permanentmagnet oder ein ähnliches Gerät mit der Möglichkeit einer Punktverbindung oder Unterbrechung seiner Aktivität durch Änderung des elektrischen Signals verwendet. Das ausführende Organ beginnt zu arbeiten, sobald die Spannung angelegt wird, wenn der Strom durch die Stromkreise des Solenoids zu fließen beginnt. Der Kern wiederum beginnt mit zunehmender Aktivität des Magnetfelds seine Bewegung relativ zum Hohlraum des Induktors. Eigentlich läuft das Funktionsprinzip des elektromagnetischen Antriebs einfach auf die Umwandlung von elektrischer Energie inmechanisch durch ein Magnetfeld. Und sobald die Spannung abfällt, kommen die Kräfte der elastischen Feder ins Spiel, die den Kern an seinen Platz zurückführt und der Antriebsanker seine ursprüngliche Normalposition einnimmt. Auch zur Regelung der einzelnen Stufen der Kraftübertragung in komplexen mehrstufigen Antrieben können zusätzlich pneumatische oder hydraulische Antriebe zugesch altet werden. Insbesondere ermöglichen sie die primäre Stromerzeugung aus alternativen Energiequellen (Wasser, Wind, Sonne), was die Kosten für den Anlagenworkflow reduziert.

Aktion des elektromagnetischen Aktuators

Das Bewegungsmuster des Antriebskerns und seine Fähigkeit, als Ausgangsleistungseinheit zu arbeiten, bestimmen die Merkmale der Aktionen, die der Mechanismus ausführen kann. Es sei gleich darauf hingewiesen, dass es sich in den meisten Fällen um Geräte mit gleichartigen Elementarbewegungen der ausführenden Mechanik handelt, die selten durch technische Hilfsfunktionen ergänzt werden. Auf dieser Grundlage wird der elektromagnetische Antrieb in folgende Typen unterteilt:

• Rotary. Beim Anlegen von Strom wird ein Leistungselement aktiviert, das eine Wendung macht. Solche Mechanismen werden in Kugel- und Kegelventilen sowie in Absperrklappensystemen verwendet.
• Umkehrbar. Zusätzlich zur Hauptaktion kann es eine Richtungsänderung des Kraftelements bewirken. Häufiger in Regelventilen.
• Schieben. Dieser elektromagnetische Aktuator führt eine Schubwirkung aus, die auch im Verteilerverkehr verwendet wirdRückschlagventile.

Aus Sicht der konstruktiven Lösung können das Leistungselement und der Kern durchaus unterschiedliche Teile sein, was die Zuverlässigkeit und H altbarkeit des Geräts erhöht. Hinzu kommt, dass das Optimierungsprinzip die Kombination mehrerer Aufgaben innerhalb der Funktionalität einer technischen Komponente erfordert, um Platz und Energieressourcen einzusparen.

Elektromagnetische Beschläge

Die Exekutivorgane des Laufwerks können in verschiedenen Konfigurationen arbeiten und bestimmte Aktionen ausführen, die für den Betrieb einer bestimmten Arbeitsinfrastruktur erforderlich sind. Aber in jedem Fall wird die Funktion des Kern- oder Kraftelements allein nicht ausreichen, um eine ausreichende Wirkung im Hinblick auf die Erfüllung der endgültigen Aufgabe zu erzielen, mit seltenen Ausnahmen. In den meisten Fällen wird auch ein Übergangsglied benötigt – eine Art Übersetzer der erzeugten mechanischen Energie von der direkt angetriebenen Mechanik zum Zielgerät. Bei einem Allradantrieb beispielsweise fungiert eine elektromagnetische Kupplung nicht nur als Kraftübermittler, sondern als Motor, der die beiden Wellenteile starr verbindet. Asynchronmechanismen haben sogar eine eigene Erregerspule mit ausgeprägten Polen. Der vordere Teil solcher Kupplungen ist nach dem Prinzip der Rotorwicklung eines Elektromotors ausgeführt, was diesem Element die Funktionen eines Wandlers und Kraftübersetzers verleiht.

Bei einfacheren Systemen mit direkter Wirkung wird die Aufgabe der Kraftübertragung von handelsüblichen Kugellagern, Schwenk- und Verteilereinheiten übernommen. Spezifischdie Ausführung und Konfiguration der Aktion sowie die Versch altung mit dem Antriebssystem wird auf unterschiedliche Weise realisiert. Häufig werden individuelle Schemata entwickelt, um Komponenten miteinander zu verbinden. In derselben elektromagnetischen Antriebskupplung ist eine ganze Infrastruktur mit eigener Metallwelle, Schleifringen, Kollektoren und Kupferschienen organisiert. Und die parallele Anordnung elektromagnetischer Kanäle mit Polstücken und Konturen der Richtung der magnetischen Feldlinien nicht mitgerechnet.

Antriebsbetriebsparameter

Dasselbe Design mit einem typischen Betriebsschema kann den Anschluss unterschiedlicher Kapazitäten erfordern. Außerdem unterscheiden sich typische Modelle von Antriebssystemen in Leistungsbelastung, Stromart, Spannung usw. Der einfachste Magnetventilantrieb arbeitet mit 220 V, es kann aber auch Modelle ähnlicher Bauart geben, die jedoch den Anschluss an Drehstrom-Industrienetze mit 380 V erfordern. Die Anforderungen an die Stromversorgung werden durch die Größe des Geräts und die Eigenschaften des Geräts bestimmt Ader. Die Drehzahl des Motors beispielsweise bestimmt direkt die aufgenommene Strommenge und damit die Isolationseigenschaften, Wicklungen und Widerstandsparameter. Konkret in Bezug auf die industrielle elektrische Infrastruktur sollte das Projekt zur Integration von Hochleistungsantrieben die Traktionskraft, die Eigenschaften der Erdungsschleife, das Implementierungsdiagramm der Sch altungsschutzvorrichtung usw. berücksichtigen.

Modulare Antriebssysteme

Am häufigstenDer strukturelle Formfaktor für die Herstellung von Antriebsmechanismen, die auf dem elektromagnetischen Funktionsprinzip basieren, ist Block (oder Aggregat). Dies ist eine eigenständige und etwas isolierte Vorrichtung, die am Körper des Zielmechanismus angebracht ist, oder auch eine separate Betätigungseinheit. Der grundlegende Unterschied zwischen solchen Systemen besteht darin, dass ihre Oberflächen nicht mit den Hohlräumen der Übergangsstromverbindungen und darüber hinaus mit den Arbeitselementen der Führungsorgane der Zielausrüstung in Kontakt kommen. Zumindest erfordern solche Kontakte keine Maßnahmen zum Schutz beider Strukturen. Die Blockbauweise eines elektromagnetischen Antriebs wird dort eingesetzt, wo Funktionseinheiten von negativen Einflüssen der Arbeitsumgebung isoliert werden müssen – beispielsweise von der Gefahr von Korrosionsschäden oder Temperaturbelastungen. Um eine mechanische Verbindung herzustellen, wird der gleiche isolierte Anker wie ein Schaft verwendet.

Integrierte Laufwerksfunktionen

Eine Art von elektromagnetischen Kraftantrieben, die als integraler Bestandteil des Arbeitssystems fungieren und mit ihm eine einzige Kommunikationsinfrastruktur bilden. Solche Geräte haben in der Regel kompakte Abmessungen und ein geringes Gewicht, wodurch sie in eine Vielzahl von Ingenieurstrukturen integriert werden können, ohne ihre funktionalen und ergonomischen Eigenschaften wesentlich zu beeinträchtigen. Auf der anderen Seite schränken die Größenoptimierung und die Notwendigkeit, die Möglichkeiten zum Binden (direkte Verbindung zum Gerät) zu erweitern, die Ersteller bei der Bereitstellung einhoher Schutzgrad solcher Mechanismen. Daher werden typische budgetfreundliche Isolierlösungen wie hermetische Trennschläuche erdacht, die dazu beitragen, empfindliche Elemente vor den aggressiven Einflüssen der Arbeitsumgebung zu schützen. Ausnahmen sind Vakuumventile mit elektromagnetischem Antrieb in einem Metallgehäuse, an die Armaturen aus hochfestem Kunststoff angeschlossen sind. Dies sind jedoch bereits spezialisierte vergrößerte Modelle, die einen umfassenden Schutz gegen toxische, thermische und mechanische Faktoren aufweisen.

Einsatzgebiete des Gerätes

Mit Hilfe dieses Antriebes werden die Aufgaben der kraftmechanischen Unterstützung auf verschiedenen Ebenen gelöst. In den kritischsten und komplexesten Systemen werden drüsenlose Armaturen verwendet, um elektromagnetische Geräte zu steuern, was den Grad der Zuverlässigkeit und Leistung der Ausrüstung erhöht. In dieser Kombination werden die Einheiten in Transport- und Kommunikationsleitungsnetzen, bei der Wartung von Lagerstätten mit Mineralölprodukten, in der chemischen Industrie, an Verarbeitungsstationen und Anlagen in verschiedenen Industrien eingesetzt. Wenn wir von einfachen Geräten sprechen, dann ist im häuslichen Bereich ein elektromagnetischer Lüfterantrieb für Zu- und Abluftsysteme üblich. Kleinformatige Mechanismen finden auch ihren Platz in Sanitärarmaturen, Pumpen, Kompressoren etc.

Schlussfolgerung

Vorausgesetzt, dass die Struktur des Antriebsmechanismus auf der Grundlage elektromagnetischer Elemente richtig ausgelegt ist, können Sie ziemlich profitabel werdenQuelle mechanischer Kraft. In den besten Versionen zeichnen sich solche Geräte durch eine hohe technische Ausstattung, stabilen Betrieb, minimalen Stromverbrauch und Flexibilität in Bezug auf die Kombination mit verschiedenen Aktoren aus. Die charakteristischen Schwächen äußern sich in einer geringen Störfestigkeit, die beim Betrieb des elektromagnetischen Antriebs des Leistungssch alters an Hochspannungsleitungen mit einer Spannung von 10 kV besonders ausgeprägt ist. Solche Systeme bedürfen per Definition eines besonderen Schutzes gegen elektromagnetische Störungen. Außerdem ist aufgrund des technischen und baulichen Aufwands durch die Verwendung eines Klapphebelmechanismus mit Drücker und H alteklinke im Sch alter ein zusätzlicher Anschluss von elektrischen Schutzgeräten erforderlich, um die Gefahr von Kurzschlüssen in den Stromkreisen zu eliminieren.