ребёнок

Электросхема мостового крана
для чайников

Часть третья. Грузоподъёмный электромагнит

Описание электросхемы механизма подъёма мостового крана здесь

Описание электросхемы механизма передвижения мостового крана здесь

Скачать скан электросхемы крана, по которой сделана эта работа, можно отсюда (5 мегабайт).

Благодарен всем, чьи картинки использовал.

Принцип действия электромагнита

магнит и груз при различном направлении тока

Сначала разберём принцип действия кранового грузоподъёмного электромагнита постоянного тока (а иных я не встречал). Частицы, из которых состоят железо и его сплавы, представляют собой микроскопические магниты (их называют диполями). Однако, если железо не намагничено, направления магнитного поля этих магнитов направлены в разные стороны и магнитные поля нейтрализуют друг друга (их суммарное магнитное поле равно нулю). У катушки электромагнита имеется железный сердечник, кроме того, у электромагнита имеются и другие стальные или чугунные детали - корпус, подошва. Когда через катушку магнита начинает проходить ток, диполи в железе, стали, чугуне поворачиваются так, что их магнитное поле совпадает с магнитным полем катушки. Катушка же расположена так, что её поле направлено перпендикулярно подошве магнита. Общее магнитное поле катушки и повернувшихся под её действием диполей многократно превышает магнитное поле одной катушки. В чём состоит действие этого поля? У каждого магнита имеются два полюса - северный (на рисунке обозначен буквой N) и южный (S). Северный полюс стремится притянуть южные и оттолкнуть северные полюса других магнитов. Магнитное поле тем сильнее, чем меньше расстояние. Если противоположный полюс другого магнита находится ближе, чем одноимённый, сила притяжения превысит силу отталкивания, и этот магнит будет притягиваться.

электромагнит в работе

Что произойдёт, если подошва электромагнита приблизится к железному грузу? Смотрим левую половину рисунка выше. Диполи в грузе повернутся под действием магнитного поля электромагнита, причём повернутся так, что их магнитное поле будет притягивать груз к магниту.

Что будет, если поменять направление тока в катушке электромагнита? Смотрим рисунок, ту половину, что справа. Направление магнитного поля поменяется на противоположное. Диполи под действием изменившегося поля снова повернутся, но уже в противоположном направлении. И в грузе диполи повернутся в противоположном направлении. Однако их магнитное поле будет, как и прежде, притягивать груз к магниту.

Для чего я это так подробно здесь описываю? Чтобы подвести к выводу: действие электромагнита постоянного тока не зависит от направления тока, а следовательно, от полярности подключения. Надеюсь, вам стало понятно, почему не имеет значения и полярность подключения катушек контактров постоянного тока.

Не знаю, как вам, а мне стало понятно, почему грузоподъёмные магниты работают на постоянном токе. Если бы ток был переменным, диполи и в магните, и в грузе поворачивались бы туда - сюда вслед за каждым изменением направления тока. Вместе с положением диполей изменялось бы и направление их магнитного поля. Изменение магнитного поля является причиной возникновения тока. И в магните, и в грузе циркулировали бы токи (их называют блуждающими токами). От них и магнит, и груз нагревались бы. Перемещение диполей, блуждающие токи имели бы следствием бесполезную трату энергии, поэтому расход электроэнергии был бы больше. Кроме того, поскольку направление магнитного поля всё время менялось бы, менялась бы и его сила, проходя через нулевую точку при каждом изменении направления. Поэтому сила притяжения магнита была бы меньше, чем у эквивалентного магнита постоянного тока. Вероятно, в том числе по этим же причинам в кранах чаще используются контакторы постоянного, а не переменного тока.

Что будет, когда подача тока на катушку электромагнита прекратится? Диполи вернутся в своё прежнее разнонаправленное положение. Но не все и не в полной мере. Некоторые сохранят положение, в той или иной степени совпадающее с направлением магнитного поля, которое было у катушки. В результате у магнита будет иметь место "остаточный" магнетизм, то есть он будет продолжать притягивать груз, хотя и не так сильно, как во время прохождения тока. Чтобы остаточный магнетизм исчез, через катушку магнита кратковременно пропускают ток в противоположном направлении.

Кстати, у контактора постоянного тока тоже имеет место остаточный магнетизм, хотя, может быть, незначительный. Но контактор устроен подобно весам, где на одной чашке тяжёлый груз, а на другой лёгкий. Контактор отключается под действием силы тяжести, несмотря на остаточный магнетизм.
диамагнитная пластинка Имеет место остаточный магнетизм и у реле РЭВ. На детали, которая притягивается к катушке (не знаю, как её правильно назвать: коромысло? рычаг?), на той её стороне, которая соприкасается с катушкой имеется пластинка из медного сплава, который не намагничивается (диамагнитная пластинка). Поскольку сила остаточного магнитного поля очень невелика, а само поле с расстоянием ослабевает, толщины этой пластинки оказывается достаточно, чтобы реле не "залипало". Эта пластинка от постоянных ударов при срабатывании реле изнашивается. За её целостностью надо следить, при необходимости менять. Посмотреть же на неё удобно с помощью зеркальца.

Как работает схема подключения электромагнита.

схема подключения грузоподъёмного электромагнита

Главными рабочими инструментами крана, схему которого я описывал в двух предыдущих частях были два электромагнита, подвешеные на траверсе. К сожалению, я не имею доступа к схеме подключения магнитов этого крана. Вместо неё я использовал схему, которая встречается в интернете. Схемы кранов, с которыми я имел дело, были похожи на неё.

Когда кранощик замыкает контакт контроллера К, подаётся питание на катушку контактора В. Замыкаются В(1) и В(2). На катушку электромагнита начинает поступать напряжение. одновременно размыкается В(3). Ток идёт не только через катушку электромагнита, но и через сопротивления R1, R2, R3. Однако ток, идущий через сопротивления незначительный, как я думаю.

Крановщик размыкает контакт К. Через катушку В ток больше не идёт. Размыкаются В(1) и В(2). Постоянное напряжение на катушку магнита больше на поступает. Одновременно замыкается В(3). Поскольку в катушке магнита имеется запас индуктивной энергии, через цепочку 1: магнит, R1, R2, контактор Н, В(3), R3, (а также в обход Н и В(3) через R2-R3) начинает течь ток. Направление его в катушке магнита то же, что и было до размыкания В(1) и В(2). Величина его такова, что срабатывает катушка Н и замыкаются контакты Н(1) и Н(2) контактора Н. Это имеет неколько следствий. По цепочке Н(1), R1, магнит, R(3), Н(2) через катушку магнита начинает протекать ток в уже противоположном направлении, который нейтрализует остаточную намагниченность. Одновременно по цепочке Н(1), R2, Н, R(3), Н(2) через катушку контактора Н течёт ток, который препятствует её отключению. Однако сопротивления R2 и R3 настроены таким образом, что ток этот уменьшается, и в конце концов контакты Н(1) и Н(2) размыкаются. Ток в катушке электромагнита прекращается, хотя, как я думаю, не сразу, поскольку в ней накопился запас индуктивной энергии от тока противоположного направления.

Об ошибках сообщайте по электронной почте obuchmat@mail.ru

Повторите материал, ответив на вопросы к нему

Описание электросхемы механизма подъёма мостового крана.

Описание электросхемы механизма передвижения мостового крана.

На домашнюю страницу