ГРУЗОПОДЪЕМНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ Российский патент 2004 года по МПК B66C1/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к грузоподъемным электромагнитам, широко применяемым на металлургических заводах для перемещения стального лома, труб, плит, слитков, скрапа и других магнитных материалов подъемно-транспортными машинами.

Известен грузоподъемный электромагнит (см. а.с. СССР № 423733, МКИ В 66 С 1/06, опубл. 15.04.74), который содержит составной магнитопровод, внутри которого находится обмотка, выполненная из нескольких секций, изолированных между собою. Обмотка закрыта герметизирующей и защитной электропроводными шайбами.

Недостатком электромагнита является наличие остаточной индукции магнитного поля в магнитопроводе, что приводит к "залипанию" транспортируемых магнитных материалов при выключении тока в катушке и невозможность применить размагничивание магнитопровода в колебательном затухающем магнитном поле при включении параллельно катушке конденсатора из-за наличия электропроводной герметезирующей и защитной шайб. При отключении источника питания эти шайбы образуют короткозамкнутые витки с сопротивлением достаточно малым для того, чтобы при переходном процессе возникал бы колебательный затухающий ток в катушке, необходимый для размагничевания магнитопровода.

Математическая модель процесса приведена в статье А.П. Нестеренко. О размагничивании грузоподъемного электромагнита //Вiсник СУДУ, № 3(18), Луганск, 1999, стр.172...175, ил.2.

Наиболее близким по сущности и достигаемому техническому результату является грузоподъемный электромагнит серии М и МП, описанный в каталоге "Грузоподъемные электромагниты М и МП" (см. Инструкцию по эксплуатации. ОТД 4641123 РЭФИН, Москва), выпускаемые серийно Московским заводом "Динамо" - прототип. Электромагнит состоит из цельнолитого Ш-образного магнитопровода цилиндрической или прямоугольной формы, на которой помещена отжимная шайба и намагничивающая катушка. Полость катушки залита изоляционной полимеризирующей массой и закрыта тонкой электропроводной герметизирующей шайбой, приваренной сплошным швом по наружному диаметру к магнитопроводу, по внутреннему диаметру - к сердечнику. Сверху укладывается защитная шайба из немагнитного электропроводного материала. Немагнитная шайба фиксируется дугами прямоугольного сечения, которые привариваются вразбежку по наружному диаметру к магнитопроводу, по внутреннему диаметру - к сердечнику.

Недостатком прототипа является наличие остаточной индукции магнитного поля при разгрузке транспортируемых магнитных материалов, в процессе которой магнитный контроллер изменяет направление тока в катушке и затем отключает катушку от источника питания. Процесс наладки разгрузки сложен, зависит от магнитных свойств и способа расположения на полюсах электромагнита транспортируемого магнитного материала. Поэтому при разгрузке, как правило, остаются "залипшие" транспортируемые материалы.

Кроме того, при отключении источника питания в катушке возникает э.д.с. самоиндукции и чтобы уменьшить напряжение от э.д.с. самоиндукции, параллельно катушке постоянно включены сопротивления, в которых выделяется 16% мощности электромагнита (если мощность электромагнита 12 кВт, то в сопротивлениях выделяется 1,92 кВт).

В прототипе невозможно применить размагничивание магнитопровода в колебательном затухающем магнитном поле из-за наличия электропроводных герметизирующей и защитной шайб. Эквивалентное сопротивление шайб настолько мало, что если параллельно катушке подключить конденсатор, то переходный процесс, возникающий при отключении источника питания, будет апериодический и, следовательно, магнитопровод не размагнитится.

Задачей изобретения является размагничивание магнитопровода в колебательном затухающем по амплитуде магнитном поле за счет обеспечения условия колебательного затухающего переходного процесса в намагничивающей катушке.

Поставленная задача достигается тем, что грузоподъемный электромагнит, содержащий магнитопровод, отжимную шайбу, намагничивающую катушку, герметизирующую электропроводную шайбу, защитную электропроводную шайбу, фиксирующие дуги, имеет конденсатор включенный параллельно намагничивающей катушке, а также изоляционную шайбу, расположенную между герметизирующей и защитной шайбами, причем герметизирующая шайба имеет щели, а защитная шайба имеет радиальные разрезы для увеличения сопротивления на пути наведенных токов в этих шайбах.

При отключении намагничивающей катушки в образовавшемся контуре (намагничевающая катушка-конденсатор)возникает колебательный затухающий переходный процесс при условии:

где R₁, L₁ - сопротивление и индуктивность намагчивающей катушки, R₂, L₂ - сопротивление и индуктивность, эквивалентные защитной и герметизирующей шайбам, С - емкость конденсатора. Герметизирующая и защитная шайбы образуют при переходном процессе короткозамкнутые витки, которые посредством взаимной индукции представляют собой вторичную обмотку трансформатора.

Величина сопротивления R₂ для выпускаемых электромагнитов на порядок меньше, чем критическое сопротивление из вышеприведенного неравенства, при котором возможен колебательный переходный процесс. Для увеличения сопротивления R₂ герметизирующая шайба имеет радиальные щели, а защитная шайба имеет радиальные разрезы, между герметизирующей и защитной шайбами имеется изоляционная шайба, предотвращающая шунтирование щелей и разрезов. Щелей и разрезов выполняется столько, чтобы обеспечить вышеприведенное неравенство. Колебательный переходный процесс обеспечивает колебательное затухающее магнитное поле, за счет которого происходит высококачественное размагничевание магнитопровода и транспортируемого магнитного материала.

Конструкция предложенного грузоподъемного электромагнита изображена на фиг.1. Ha фиг.2 изображена герметизирующая шайба, а на фиг.3 изображена защитная шайба.

Грузоподъемный электромагнит состоит из магнитопровода 1, отжимной шайбы 2, необходимой для извлечения катушки при ремонте, намагничивающей катушки 3, герметизирующей электропроводной шайбы 4 с радиальными щелями δ₁ и перемычками b, изоляционной шайбы 5, защитной электропроводной шайбы 6 с радиальными разрезами δ₂, фиксирующих дуг 7, которые фиксируют защитную шайбу и служат полюсами магнитной системы электромагнита. Параллельно катушке 3 включен конденсатор.

Грузоподъемный электромагнит работает следующим образом. Постоянное напряжение подается от выпрямителя. В катушке 3 возникает ток, который образует рабочее магнитное поле. Ферромагнитные предметы притягиваются к магнитопроводу 1 и транспортируются грузоподъемным механизмом в зону разгрузки. В зоне разгрузки постоянное напряжение выключается. Образуется колебательный контур, состоящий из намагничивающей катушки 3, конденсатора и вторичной цепи трансформатора, образованной герметизирующей и защитной шайбами. Конструкция герметизирующей 4 и защитной шайбы 6 при наличии изоляционной шайбы 5 обеспечивает колебательный затухающий ток в намагничивающей катушке 3. Колебательный затухающий ток в цепи намагничивающей катушки 3 поддерживается энергией магнитного поля, запасенной в намагничивающей катушке 3 и конденсаторе. После окончания переходного процесса размагниченные ферромагнитные предметы отпадают в зоне разгрузки полностью. Грузоподъемный электромагнит транспортируется в зону загрузки и цикл повторяется.

Преимуществом предложенного технического решения является обеспечение автоматического высококачественного размагничевания при отключении питания электромагнита, упрощенная схема управления грузоподъемным электромагнитом (нет блока сопротивлений и магнитного контроллера), не расходуется энергия в блоке сопротивлений, не требуется наладка момента изменения направления тока в катушке, что имеет место при наличии магнитного контроллера.

Изобретение относится к области электротехники. Техническим результатом является повышение качества размагничивания магнитопровода и транспортируемого магнитного материала. Технический результат достигается за счет того, что в известном грузоподъемном электромагните, содержащем магнитопровод, намагничивающую катушку, отжимную шайбу, герметизирующую и защитную электропроводные шайбы и фиксирующие дуги, герметизирующая электропроводная шайба выполнена с не менее чем одной радиально расположенной щелью, защитная электропроводная шайба – с не менее чем одним радиальным разрезом, а между упомянутыми герметизирующей и защитной шайбами установлена изоляционная шайба. 3 ил.

Грузоподъемный электромагнит, содержащий магнитопровод, отжимную шайбу, намагничивающую катушку, герметизирующую и защитную электропроводные шайбы, фиксирующие дуги, отличающийся тем, что герметизирующая электропроводная шайба имеет не менее одной радиально расположенной щели, а защитная электропроводная шайба имеет не менее одного радиального разреза, причем между герметизирующей и защитной электропроводными шайбами установлена изоляционная шайба.