Составные грузоподъемные электромагниты.

«Кировский завод электромагнитов «ДимАл», занимаясь разработкой и изготовлением грузоподъемного электромагнитного оборудования для металлургических заводов и комбинатов, а так же для всех ломозаготовительных и ломоперабатывающих предприятий, представляет иной, новый подход к изготовлению грузоподъемных электромагнитов. Основываясь на опыте и практических испытаниях, основными недостатками ранее применяемых грузоподъемных электромагнитов, в частности М22, М42, М62 и их модификаций, являются неравномерный нагрев катушки электромагнита и неравномерное распределение магнитного поля по всей рабочей зоне электромагнита в процессе работы.

Неравномерный нагрев катушки электромагнита складывается из того, что использующиеся на данный момент конструкции катушек обладают высокой концентрацией магнитного потока по внутреннему полюсу электромагнита – в результате того, что здесь расположено наибольшее число витков катушки, которые значительно ухудшают условия теплоотвода. Температура у витков расположенных вблизи от полюсов, через которые происходит отвод тепла, – ниже, чем у витков расположенных в центре катушки.

Наши технические специалисты решили данную проблему следующим образом: катушка электромагнита выполняется из трех частей, причем первая и третья выполнены из медного провода и размещены соответственно вдоль внутреннего и наружного полюса, а вторая размещена между первой и третьей частями и выполнена из алюминиевого провода большего сечения. Сущность разработки поясняется чертежом, где на рисунке «1» показан общий вид электромагнита. Грузоподъемный электромагнит состоит из магнитопровода, образованного основанием 1, внутренним полюсом 2 и наружным полюсом 3, а также катушки, состоящей из трех частей 4, 5 и 6, размещенной в полости магнитопровода 7. При этом внутренняя часть катушки 4 расположена вдоль внутреннего полюса 2, наружная часть 6 – вдоль наружного полюса 3, а средняя часть 5 занимает все пространство в средней части полости, расположенное между частями 4 и 6. Части 4 и 6 выполнены из медного провода, а часть 5 – из алюминиевого провода большего сечения.

Выполнение из меди внутренней части 4 катушки, где средняя длина и вес витка невелики, позволяет разместить в небольшом объеме и при небольшой массе довольно много витков и создать значительную магнитодвижущую силу. Охлаждение этой части катушки производится преимущественно передачей тепла на магнитопровод через внутренний полюс. Наружная часть 6 катушки имеет большую длину витков и большее активное сопротивление, поэтому в ней выделяется больше тепла. В то же время эта часть катушки охлаждается лучше благодаря отводу тепла через наружный полюс, имеющий хорошее воздушное охлаждение. Средняя часть 5 катушки выполнена из алюминиевого провода большого сечения, что компенсирует меньшую электропроводность алюминия. Так как активное сопротивление этой части катушки при замене меди на алюминий не возросло, то и выделение в ней тепловой энергии осталось на прежнем уровне. Однако, за счет увеличения объема этой части катушки и площади ее поверхностей, удельное выделение тепла, приходящееся на единицу объема и на единицу поверхности охлаждения, уменьшилось, что привело к снижению температуры в этой части катушки, находящейся в наихудших условиях по отводу тепла.

Так же при теоретических расчетах, а затем и при практических испытаниях грузоподъемных электромагнитов с данным типом обмотки, было установлено, что значительное влияние на равномерный нагрев катушки, не превышающий допустимую рабочую температуру изоляции электромагнита, оказывает оптимальное соотношение витков в частях катушки 6 и 4 относительно общего числа витков катушки. Инженеры ООО «КЗЭ ДимАл», используя многолетний опыт работы в сфере производства и модернизации грузоподъемного электромагнитного оборудования, добились оптимизации данных значений.

Грузоподъемные электромагниты, выполненные с учетом вышеупомянутых требований, способны работать непрерывно неограниченное время, поскольку установившееся значение температуры в них не превышает допустимой для изоляции величины. Неравномерное распределение магнитного поля по всей рабочей зоне ранее применяемых электромагнитов приводит к тому, что при работе электромагнита со скрапом различной плотности, самая высокая его концентрация наблюдается в области внутреннего полюса, где площадь магнитного взаимодействия небольшая. На остальной части площади электромагнита магнитный поток значительно слабее, поэтому и грузоподъемность для скрапа различной плотности низкая. Такая конструкция электромагнита обеспечивает высокую грузоподъемность при работе с массивными предметами, не имеющими развитых плоских поверхностей, соприкасающихся с электромагнитом в одной точке, т.е в зоне наибольшей концентрации магнитного потока.

Для обеспечения оптимальной работы грузоподъемного электромагнита с сыпучими грузами – скрапом различной плотности инженерами ООО «КЗЭ ДимАл», разработана и запатентована специальная трех полюсная конструкция электромагнита, позволяющая обеспечить высокую грузоподъемность не только при работе со скрапом, но и при работе электромагнита с массивными предметами. А размещение защитной шайбы с опорой на все три полюса обеспечивает ее высокую прочность. Это достигается тем, что в грузоподъемном электромагните, содержащем магнитопровод с основанием, внутренним, средним и наружным полюсами, наружную катушку управления, расположенную между наружным и средним полюсами, выполняют из алюминиевого провода, а внутреннюю катушку управления, расположенную между внутренним и средним полюсами выполняют из медного провода меньшего сечения.

Сущность разработки поясняется чертежом, где на рисунке «2» показан общий вид электромагнита. Электромагнит состоит из магнитопровода с основанием 1, внутреннего полюса 2, наружного полюса 3, среднего полюса 4, наружной катушки управления 5, выполненной из изолированного алюминиевого провода, внутренней катушки управления 6, выполненной из изолированного медного провода меньшего сечения, защитной шайбы 7, расположенной между внутренним и наружной полюсами, и опирающейся на средний полюс 4, а также заливочной массы 8, заполняющей зазоры вокруг катушек управления 5 и 6. Выполнение катушки 5 из более легкого и обладающего высокой теплопроводностью алюминиевого провода уменьшает вес электромагнита, улучшает его тепловой режим. Выполнение катушки 6 из медного провода небольшого сечения позволяет сконцентрировать в полости между внутренним и средним полюсам достаточно много витков. Кроме того, применение среднего полюса, позволило увеличить суммарный магнитный поток и обеспечить равномерное распределение магнитного поля по всей рабочей зоне электромагнита. Совокупность всех изложенных выше конструктивных решений и позволила обеспечить высокую грузоподъемность электромагнита для плиты, для шара и для реального скрапа переменной плотности.