Электромагниты

Вокруг провода с электрическим током образуется магнитное поле, силовые линии которого имеют форму колец, охватывающих провод (фиг. 184, а). Чтобы создать сильное поле, необходимо провод намотать в спираль или в катушку с большим числом витков. При этом поля отдельных витков складываются и образуют общее, более сильное поле катушки (фиг. 184, б).

Это поле напоминает поле постоянного магнита, где расположение полюсов зависит от направления тока. Магнитный поток можно усилить, если в катушку вставить стальной сердечник. Такая катушка с сердечником называется электромагнитом. Электромагнит будет тем сильнее и его магнитный поток тем больше, чем больше будет число ампер-витков (произведение величины тока в амперах на число витков). Одинаковый магнитный поток можно получить, например, если взять катушку с 50 витками и с током в 10 а или если ток в 1 а пропустить через катушку с 500 витками. В обоих случаях электромагнит имеет 500 а-вит (ампер-витков).

Действие электромагнита зависит также от конструкции и материала сердечника. Если сердечник прямой (фиг. 185, а), то магнитный поток проходит по воздуху, имеющему большее магнитное сопротивление, чем стальной сердечник, и этим ослабляется. Сильнее магнитный поток получается в замкнутом сердечнике (фиг. 185, б). Площадь поперечного сечения сердечника должна соответствовать величине потока, так как при малом сечении может наступить магнитное насыщение и при дальнейшем увеличении ампер-витков поток не будет увеличиваться. Для сердечников к электромагнитам применяются специальные стали. Сердечники электромагнитов переменного тока делаются сборными из тонких листов электротехнической стали. Для уменьшения нагревания сердечников листы стали изолируются друг от друга слоем тонкой бумаги или лака.

Подъемная сила электромагнита (фиг. 186) вычисляется по формуле

F = 4*(B/10000)2*S,

где F- подъемная сила электромагнита в кг;

В - магнитная индукция в воздушном зазоре 3 между якорем 4 и сердечником 2 в гауссах (величина В определяется по кривым намагничивания для каждого сорта стали);

S- суммарная площадь торцовых частей сердечника катушки 1 электромагнита в cм2.

При пользовании этой формулой следует помнить, что с уменьшением воздушного зазора 3, по мере притягивания якоря 4, магнитная индукция возрастает и подъемная сила увеличивается (см. фиг. 186).

Электромагниты используются в электромагнитных кранах (загрузка шихты в сталеплавильные печи и т. д.), во всевозможных реле, магнитных пускателях и контакторах, при изготовлении магнитных столов для плоскошлифовальных станков и во многих других электрических аппаратах. Кроме этого, электромагниты применяются в электропневматических и электрогидравлических схемах автоматизации управления станками и машинами.