Acionamento eletromagnético: tipos, finalidade, princípio de operação

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Na aplicação de mecanismos de acionamento compactos, produtivos e funcionais hoje, quase todas as áreas da atividade humana, da indústria pesada aos transportes e residências, estão interessadas. Esta é também a razão do constante aprimoramento dos conceitos tradicionais de unidades de potência, que, embora estejam melhorando, não alteram o dispositivo fundamental. Os sistemas básicos mais populares deste tipo incluem um acionamento eletromagnético, cujo mecanismo de trabalho é usado tanto em equipamentos de grande formato quanto em pequenos dispositivos técnicos.

Atribuição do Drive

Em quase todas as aplicações alvo, este mecanismo atua como o corpo executivo do sistema. Outra coisa é que a natureza da função desempenhada e o grau de sua responsabilidade dentro da estrutura do processo geral de trabalho podem mudar. Por exemplo,nas válvulas de corte, este acionamento é responsável pela posição atual da válvula. Em particular, devido ao seu esforço, a sobreposição assume a posição de um estado normalmente fechado ou aberto. Tais dispositivos são usados em vários sistemas de comunicação, o que determina tanto o princípio de operação quanto as características de proteção do dispositivo. Em particular, o acionamento eletromagnético de exaustão de fumaça está incluído na infraestrutura do sistema de segurança contra incêndio, acoplando estruturalmente aos dutos de ventilação. A carcaça do acionamento e suas peças críticas de trabalho devem ser resistentes a altas temperaturas e contatos nocivos com gases termicamente perigosos. Quanto ao comando a ser executado, a automação geralmente funciona quando são detectados sinais de fumaça. A unidade neste caso é um meio técnico de regular o fluxo de fumaça e queima.

Uma configuração mais complexa para o uso de atuadores eletromagnéticos ocorre em válvulas multivias. Trata-se de uma espécie de sistema coletor ou de distribuição, cuja complexidade reside no controle simultâneo de grupos inteiros de unidades funcionais. Em tais sistemas, é utilizado um atuador de válvula eletromagnética com a função de comutação de fluxos através de bicos. O motivo para fechar ou abrir o canal pode ser determinados valores do meio de trabalho (pressão, temperatura), intensidade do fluxo, configurações do programa para tempo, etc.

Design e componentes

O elemento central de trabalho do acionamento é o bloco solenoide, que é formado por uma bobina oca enúcleo magnético. As conexões eletromagnéticas de comunicação deste componente com outras peças são fornecidas por pequenos encaixes internos com válvulas de controle de impulso. No estado normal, o núcleo é suportado por uma mola com uma haste que repousa sobre a sela. Além disso, um dispositivo de acionamento eletromagnético típico prevê a presença de um chamado substituto manual da parte de trabalho, que assume as funções do mecanismo em momentos de mudanças bruscas ou ausência completa de tensão. Funcionalidades adicionais podem ser fornecidas, fornecidas por meio de sinalização, elementos auxiliares de travamento e fixadores da posição do núcleo. Mas como uma das vantagens desse tipo de unidade é seu tamanho reduzido, para otimizar, os desenvolvedores tentam evitar a saturação excessiva do design com dispositivos secundários.

Princípio de funcionamento do mecanismo

Em ambos os dispositivos de energia magnética e eletromagnética, o papel do meio ativo é desempenhado pelo fluxo magnético. Para sua formação, é utilizado um ímã permanente ou um dispositivo similar com a possibilidade de uma conexão pontual ou desconexão de sua atividade alterando o sinal elétrico. O corpo executivo começa a funcionar a partir do momento em que a tensão é aplicada, quando a corrente começa a fluir pelos circuitos do solenóide. Por sua vez, o núcleo, à medida que a atividade do campo magnético aumenta, inicia seu movimento em relação à cavidade do indutor. Na verdade, o princípio de funcionamento do acionamento eletromagnético se resume à conversão de energia elétrica emmecânica por meio de um campo magnético. E assim que a tensão cai, as forças da mola elástica entram em ação, o que retorna o núcleo ao seu lugar e a armadura de acionamento assume sua posição normal original. Além disso, para regular os estágios individuais da transmissão de força em acionamentos complexos de vários estágios, acionamentos pneumáticos ou hidráulicos podem ser ligados adicionalmente. Em particular, possibilitam a geração primária de eletricidade a partir de fontes alternativas de energia (água, vento, sol), o que reduz o custo do fluxo de trabalho do equipamento.

Ação do atuador eletromagnético

O padrão de movimento do núcleo de acionamento e sua capacidade de funcionar como uma unidade de potência de saída determinam as características das ações que o mecanismo pode realizar. Deve-se notar imediatamente que, na maioria dos casos, são dispositivos com o mesmo tipo de movimentos elementares da mecânica executiva, raramente complementados com funções técnicas auxiliares. Com base nisso, o acionamento eletromagnético é dividido nos seguintes tipos:

• Rotary. No processo de aplicação de corrente, um elemento de potência é ativado, o que faz uma volta. Tais mecanismos são usados em válvulas de esfera e macho, bem como em sistemas de válvulas borboleta.
• Reversível. Além da ação principal, é capaz de proporcionar uma mudança na direção do elemento de potência. Mais comum em válvulas de controle.
• Empurrando. Este atuador eletromagnético realiza uma ação de empurrar, que também é utilizada na distribuição eválvulas de retenção.

Do ponto de vista da solução estrutural, o elemento de potência e o núcleo podem ser peças diferentes, o que aumenta a confiabilidade e durabilidade do dispositivo. Outra coisa é que o princípio da otimização exige a combinação de várias tarefas dentro da funcionalidade de um componente técnico para economizar espaço e recursos energéticos.

Acessórios eletromagnéticos

Os órgãos executivos do drive podem trabalhar em diferentes configurações, realizando determinadas ações necessárias para a operação de uma determinada infraestrutura de trabalho. Mas em qualquer caso, a função do núcleo ou elemento de força por si só não será suficiente para fornecer um efeito suficiente em termos de cumprimento da tarefa final, com raras exceções. Na maioria dos casos, também é necessário um link de transição - uma espécie de tradutor da energia mecânica gerada da mecânica acionada diretamente para o dispositivo alvo. Por exemplo, em um sistema de tração nas quatro rodas, uma embreagem eletromagnética atua não apenas como um transmissor de força, mas como um motor que conecta rigidamente as duas partes do eixo. Mecanismos assíncronos ainda têm sua própria bobina de excitação com pólos pronunciados. A parte principal desses acoplamentos é feita de acordo com os princípios do enrolamento do rotor de um motor elétrico, o que confere a esse elemento as funções de conversor e tradutor de força.

Em sistemas mais simples com ação direta, a tarefa de transmissão de força é realizada por dispositivos padrão de rolamento de esferas, unidades giratórias e de distribuição. Específicoa execução e configuração da ação, bem como a interligação com o sistema de acionamento, é implementada de diferentes formas. Freqüentemente, são desenvolvidos esquemas individuais para fazer a interface de componentes entre si. Na mesma embreagem de acionamento eletromagnético, toda uma infraestrutura é organizada com seu próprio eixo metálico, anéis coletores, coletores e barras de cobre. E isso sem contar o arranjo paralelo de canais eletromagnéticos com pólos e contornos da direção das linhas do campo magnético.

Parâmetros de operação do inversor

O mesmo projeto com um esquema de operação típico pode exigir a conexão de diferentes capacidades. Além disso, os modelos típicos de sistemas de acionamento diferem na carga de energia, tipo de corrente, tensão, etc. O atuador de válvula solenoide mais simples opera em 220 V, mas também podem existir modelos com design semelhante, mas exigindo conexão a redes industriais trifásicas em 380 V. Os requisitos de alimentação são determinados pelo tamanho do dispositivo e pelas características do essencial. O número de rotações do motor, por exemplo, determina diretamente a quantidade de energia consumida e, com ela, as propriedades de isolamento, enrolamentos e parâmetros de resistência. Concretamente falando sobre a infraestrutura elétrica industrial, o projeto de integração de acionamentos pesados deve considerar a força de tração, características do circuito de aterramento, diagrama de implementação do dispositivo de proteção do circuito, etc.

Sistemas de acionamento modular

Mais comumo fator de forma estrutural para a produção de mecanismos de acionamento com base no princípio eletromagnético de operação é bloco (ou agregado). Este é um dispositivo independente e um tanto isolado que é montado no corpo do mecanismo alvo ou também em uma unidade de atuação separada. A diferença fundamental entre tais sistemas reside no fato de que suas superfícies não entram em contato com as cavidades dos enlaces de energia de transição e, além disso, com os elementos de trabalho dos órgãos executivos do equipamento alvo. Pelo menos, tais contatos não exigem a adoção de quaisquer medidas para proteger ambas as estruturas. O tipo de bloco de um acionamento eletromagnético é usado nos casos em que as unidades funcionais precisam ser isoladas da influência negativa do ambiente de trabalho - por exemplo, dos riscos de danos por corrosão ou exposição à temperatura. Para fornecer uma ligação mecânica, é usada a mesma armadura isolada como uma haste.

Recursos de unidade integrados

Um tipo de acionamento de energia eletromagnética que atua como parte integrante do sistema de trabalho, formando uma única infraestrutura de comunicação com ele. Como regra, tais dispositivos têm dimensões compactas e baixo peso, o que permite que sejam integrados a uma variedade de estruturas de engenharia sem impacto significativo em suas características funcionais e ergonômicas. Por outro lado, a otimização do dimensionamento e a necessidade de ampliar as possibilidades de amarração (conexão direta ao equipamento) limita os criadores em fornecer alto grau de proteção de tais mecanismos. Por isso, estão sendo pensadas soluções isolantes típicas e econômicas, como a separação de tubos herméticos, que ajudam a proteger os elementos sensíveis dos efeitos agressivos do ambiente de trabalho. As exceções incluem válvulas de vácuo com acionamento eletromagnético em uma caixa de metal, às quais são conectadas conexões feitas de plástico de alta resistência. Mas estes já são modelos ampliados especializados que possuem proteção abrangente contra fatores tóxicos, térmicos e mecânicos.

Áreas de aplicação do dispositivo

Com a ajuda deste drive, as tarefas de suporte mecânico de potência de vários níveis são resolvidas. Nos sistemas mais críticos e complexos, as conexões sem prensa são utilizadas para controlar os dispositivos eletromagnéticos, o que aumenta o grau de confiabilidade e desempenho dos equipamentos. Nessa combinação, as unidades são utilizadas em redes de dutos de transporte e comunicação, na manutenção de instalações de armazenamento de derivados de petróleo, na indústria química, em estações de processamento e plantas em diversos setores. Se falamos de dispositivos simples, na esfera doméstica, é comum um acionamento de ventilador eletromagnético para sistemas de suprimento e exaustão. Mecanismos de pequeno formato também encontram seu lugar em encanamentos, bombas, compressores, etc.

Conclusão

Desde que a estrutura do mecanismo de acionamento seja projetada adequadamente, com base em elementos eletromagnéticos, você pode obter bastante lucratividadefonte de força mecânica. Nas melhores versões, tais dispositivos se distinguem por um alto recurso técnico, operação estável, consumo mínimo de energia e flexibilidade em termos de combinação com vários atuadores. Quanto às fraquezas características, elas se manifestam em baixa imunidade a ruídos, que é especialmente pronunciada na operação do acionamento eletromagnético do disjuntor em linhas de alta tensão com tensão de 10 kV. Tais sistemas, por definição, precisam de proteção especial contra interferência eletromagnética. Além disso, devido à complexidade técnica e estrutural devido ao uso de um mecanismo de alavanca articulada com um empurrador e uma trava de retenção no interruptor, é necessária a conexão adicional de dispositivos elétricos de proteção para eliminar os riscos de curto-circuito nos circuitos.