Electroimán 2,5kg, 25N, 20x15mm
Electroimán de calidad industrial totalmente encapsulado con una fuerza de retención de 25N.
Electroimán de calidad industrial totalmente encapsulado.
Fuerza de sujeción 2,5kg / 25N
3W de potencia
temperatura límite 103°C
tamaño 20x20x15 mm
Tamaño de la rosca M4
longitud del cable 200 mm
precio por 1 unidad
La superficie adhesiva debe limpiarse antes de su primer uso
Krok 1. Definujte aplikační požadavky
Účel použití:
- Určete, zda elektromagnet použijete ke zajištění dveří, uchycení nákladu či v automatizaci.
- Specifikujte, jaký objekt a jakou hmotnost budete uchycovat.
Provozní prostředí:
- Vyhodnoťte teplotní podmínky – v uzavřených strojních prostorech může dojít k výraznému zahřívání.
- Zohledněte další vlivy, jako jsou vibrace, prach nebo vlhkost.
Bezpečnostní rezervy:
- Stanovte potřebnou přídržnou sílu (v newtonech) s dostatečnou rezervou, aby zařízení fungovalo spolehlivě i při odchylkách.
Krok 2. Stanovte technické a elektrické parametry
- Napájecí napětí:
- Určete dostupné napětí (např. 3 V, 5 V, 12 V, 24 V) a vyberte elektromagnet odpovídající tomuto napětí.
- Proud a výkon:
- Ověřte, že při daném napětí zařízení generuje dostatečný proud k vyvolání potřebného magnetického pole.
- Uvědomte si, že příliš vysoké napětí může vést ke zvýšenému zahřívání cívky (podle vztahu P = I²R), což může ovlivnit výkon.
Krok 3. Vyberte typ elektromagnetu
Výběr správného typu elektromagnetu je zásadní, neboť se jedná o zařízení, jehož chování (magnetická síla, rychlost zapínání/vypínání, tepelná stabilita) se výrazně liší podle konstrukce. V této fázi je třeba zvážit následující aspekty:
3.1. Magnetizující vs. demagnetizující elektromagnety
Magnetizující elektromagnety (standardní typ):
- Princip: Při připojení proudu se cívka naplní elektrickou energií, která vytvoří magnetické pole. Toto pole pak přitahuje feromagnetický materiál (např. kotvu), čímž se uzavře magnetický obvod.
- Aplikace: Používají se například pro bezpečnostní systémy, držení nákladu nebo uzamykací mechanismy, kdy je třeba, aby zařízení v aktivním režimu pevně drželo.
- Provoz: Při napájení fungují stabilně a drží přitahovaný předmět. Po odpojení proudu však dochází ke ztrátě magnetické síly, což je důležité při návrhu řídicího systému.
Demagnetizující elektromagnety:
- Princip: Tyto elektromagnety jsou navrženy tak, že jejich magnetické pole je „potlačeno“ během normálního provozu – magneticky aktivní stav se dosáhne pouze při odpojení napájení. Jinými slovy, v napájeném stavu je přitažlivost minimalizována, a po odpojení proudu se uvolní magnetické pole, které přitáhne předmět.
- Aplikace: Často se využívají u uzamykacích systémů, kde je potřeba, aby se dveře nebo jiné prvky v případě nouze (například při výpadku napájení) automaticky uvolnily. Tento princip se uplatňuje také u bistabilních elektromagnetů, kde je jeden stav zajištěn permanentním magnetem a druhý – při aplikaci proudu – dočasně rušen.
3.2. Další konstrukční varianty a specifika
Solenoidové elektromagnety:
- Struktura: Jsou tvořeny navinutou cívkou a pohyblivou částí (kotvou, nebo plunžrem), která se při průchodu proudu přitahuje k cívce.
- Rychlost odezvy: Solenoidové elektromagnety mají často velmi rychlou reakci, což je důležité například v průmyslových automatizovaných systémech nebo v elektromagnetických zámcích.
- Možnost řízení: Díky své konstrukci je možné přesně řídit dobu zapnutí a vypnutí, což se hodí u aplikací, kde je třeba přesně načasovat uvolnění nebo uchycení.
Variabilní řízení magnetické síly:
- Některé moderní systémy umožňují modulaci proudu, a tím i regulaci magnetické síly v reálném čase. Tato funkce se může hodit, když se mění podmínky v aplikaci (např. postupné ohřívání elektromagnetu během dlouhodobého provozu).
- Řídicí jednotka může být integrována přímo do systému a pomocí senzorů (např. měření teploty) upravovat napájecí proud, aby byla zachována konstantní přídržná síla.
Kombinovaná řešení s permanentními magnety:
- V některých aplikacích se k elektromagnetům přidávají permanentní magnety, aby byl dosažen tzv. bistabilní stav. V tomto uspořádání elektromagnet drží předmět i bez proudu – po jeho přepnutí však dochází k rychlému uvolnění, což je vhodné například pro bezpečnostní systémy nebo nouzové uvolňovací mechanismy.
3.3. Možnosti integrace a kompatibilita s řídicím systémem
- Řídicí signály:
- Ujistěte se, že vybraný typ elektromagnetu je kompatibilní s vaším řídicím systémem. To zahrnuje možnosti řízení zapojení, modulaci proudu, časování zapínání a vypínání a integraci s dalšími bezpečnostními prvky.
- Modulace a přesnost:
- V aplikacích, kde je třeba přesně ovládat intenzitu magnetického pole (například při diferenciálním řízení magnetického přitahování), může být vhodné volit elektromagnety s možností modulace proudu. Tato funkce umožňuje dosáhnout přesné kontrolované magnetické síly podle aktuálních požadavků aplikace.
3.4. Shrnutí a doporučení k výběru typu
Při výběru typu elektromagnetu tedy zvažte následující:
- Pokud potřebujete, aby zařízení drželo předmět pevně během napájení, volte magnetizující elektromagnety.
- Pokud je pro vaši aplikaci důležité, aby se předmět uvolnil při odpojení napájení (například z bezpečnostních důvodů), zvolte demagnetizující nebo bistabilní elektromagnety.
- Zohledněte i rychlost odezvy a možnost přesného řízení magnetické síly, pokud je to klíčové pro vaši aplikaci.
- Nakonec ověřte, že vybraný elektromagnet lze bez problémů integrovat do vašeho řídicího systému, aby bylo možné zajistit správné řízení a monitorování v reálném provozu.
Krok 4. Řešení tepelného managementu
Očekávané zahřívání:
- Elektromagnety se při provozu běžně zahřívají. Například některé modely mohou dosahovat povrchové teploty až kolem 100 °C.
- Dodržujte specifikace výrobce týkající se maximální pracovní teploty.
Ochrana proti přehřátí:
- Pokud očekáváte vysoké teplotní zatížení, zvažte použití doplňkových chladicích systémů (např. ventilátorů, pasivních chladičů nebo dokonce kapalinového chlazení), které udrží povrch cívky v doporučeném teplotním rozsahu.
Krok 5. Materiálové a konstrukční aspekty – Zaměření na kotvu
Kotva představuje klíčovou součást elektromagnetu, jelikož uzavírá magnetický obvod a výrazně ovlivňuje přídržnou sílu. Zde jsou podrobnosti:
5.1. Vhodné materiály
Měkké železo a nízkouhlíkové oceli:
- Tyto materiály mají vysokou magnetickou permeabilitu a nízkou koercitivitu, což zajišťuje, že magnetický tok vede téměř bez ztrát.
Elektrická (křemíková) ocel:
- Díky přídavku křemíku se snižují ztráty způsobené vířivými proudy a hysterezí, což zlepšuje efektivitu celého magnetického obvodu.
Speciální feromagnetické slitiny:
- Například permalloy nebo supermalloy poskytují velmi vysokou permeabilitu, ale jejich použití může být omezeno vyšší cenou či specifickými mechanickými požadavky.
5.2. Nevhodné materiály
Austenitické nerezové oceli:
- Tyto materiály jsou většinou nemagnetické nebo mají nízkou permeabilitu, což je činí nevhodnými pro kotvy.
Neferritové kovy (hliník, měď):
- Jelikož nejsou feromagnetické, nelze jimi efektivně vést magnetický tok.
Materiály s nevhodnými příměsemi:
- Vysoký obsah uhlíku nebo nežádoucích prvků (chrom, mangan, měď v nesprávných poměrech) může výrazně snížit magnetickou vodivost materiálu.
5.3. Ideální tloušťka kotvy a orientační výpočet
Cílem je zajistit, aby magnetický obvod byl uzavřen co nejefektivněji. Z hlediska magnetického odporu platí:
R_air = δ⁄(μ₀A) a R_m = T⁄(μA)
kde:
- δ je minimální vzduchová mezera,
- T je tloušťka kotvy,
- A je plocha kontaktu,
- μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m je permeabilita vakua,
- μ = μ_r·μ₀ je absolutní permeabilita materiálu kotvy.
Chceme-li, aby odpor materiálu kotvy byl výrazně nižší než odpor vzduchové mezery, potřebujeme, aby platilo:
T ≪ (μ/μ₀)·δ
Příklad orientačního výpočtu:
Pokud uvažujeme materiál s relativní permeabilitou μ_r ≈ 2000 a minimální vzduchovou mezeru δ = 0,1 mm (tj. 1×10⁻⁴ m):
(μ/μ₀) = μ_r ≈ 2000
T ≪ 2000 · 1×10⁻⁴ m = 0,2 m
Tento teoretický výsledek nám ukazuje, že z hlediska magnetického odporu může být tloušťka kotvy až řádově desítek milimetrů; avšak v praxi se pro malé a středně velké elektromagnety volí hodnoty obvykle mezi 2–5 mm, aby byla zajištěna optimální rovnováha mezi uzavřením magnetického obvodu a mechanickou stabilitou. Pro větší konstrukce lze ideálně volit 10–20 mm. Konečná hodnota však závisí na konkrétní aplikaci, velikosti a geometrii kontaktu.
Krok 6. Integrační a montážní požadavky
- Montáž:
- Zajistěte pevné a přesné umístění elektromagnetu, aby byly kontaktní plochy (kotva a elektromagnet) dokonale zarovnané a aby se minimalizovala vzduchová mezera.
- Řízení a ovládání:
- Ověřte, že elektromagnet je kompatibilní s řídicím systémem a umožňuje přesné časování zapínání a vypínání, což je důležité zejména při opakovaném cyklickém provozu a při monitorování teploty.
Krok 7. Testování a validace
- Laboratorní testy:
- Před konečnou instalací proveďte měření přídržné síly v podmínkách odpovídajících reálnému provozu, včetně teplotních cyklů, abyste zjistili, zda elektromagnet dodržuje specifikace.
- Provozní simulace:
- Simulujte podmínky, kdy se cívka zahřívá, a ověřte, že přídržná síla neklesá pod požadovanou hodnotu a že nedochází k degradaci materiálu nebo izolace.
Krok 8. Revize a optimalizace návrhu
- Analýza výsledků testování:
- Pokud se během testování objeví problémy (např. nadměrné zahřívání, pokles magnetické síly kvůli nevhodné tloušťce kotvy), proveďte úpravy návrhu.
- Konzultace s výrobcem:
- V případě nejasností ohledně materiálových či konstrukčních parametrů se obraťte na technickou podporu či výrobce pro optimalizaci.