Accionamiento electromagnético: tipos, finalidad, principio de funcionamiento

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

En la aplicación de mecanismos de accionamiento compactos, productivos y funcionales hoy en día, casi todas las áreas de la actividad humana, desde la industria pesada hasta el transporte y los hogares, están interesadas. Esta es también la razón de la mejora constante de los conceptos tradicionales de las unidades de potencia, que, si bien van mejorando, no cambian el dispositivo fundamental. Los sistemas básicos más populares de este tipo incluyen un accionamiento electromagnético, cuyo mecanismo de trabajo se utiliza tanto en equipos de gran formato como en pequeños dispositivos técnicos.

Asignación de unidad

En casi todas las aplicaciones de destino, este mecanismo actúa como el órgano ejecutivo del sistema. Otra cosa es que la naturaleza de la función desempeñada y el grado de su responsabilidad en el marco del proceso general de trabajo pueden cambiar. Por ejemplo,en las válvulas de cierre, este accionamiento es responsable de la posición actual de la válvula. En particular, debido a su esfuerzo, la superposición asume la posición de un estado normalmente cerrado o abierto. Dichos dispositivos se utilizan en varios sistemas de comunicación, lo que determina tanto el principio de funcionamiento como las características de protección del dispositivo. En particular, el accionamiento electromagnético de extracción de humos está incluido en la infraestructura del sistema de seguridad contra incendios, acoplado estructuralmente con los conductos de ventilación. La carcasa del variador y sus piezas de trabajo críticas deben ser resistentes a altas temperaturas y contactos dañinos con gases térmicamente peligrosos. En cuanto al comando a ejecutar, la automatización suele funcionar cuando se detectan señales de humo. El accionamiento en este caso es un medio técnico para regular el flujo de humo y la quema.

En las válvulas multivía tiene lugar una configuración más compleja para el uso de actuadores electromagnéticos. Estos son una especie de sistemas colectores o de distribución, cuya complejidad radica en el control simultáneo de grupos completos de unidades funcionales. En tales sistemas, se usa un actuador de válvula electromagnético con la función de cambiar los flujos a través de las boquillas. La razón para cerrar o abrir el canal puede ser ciertos valores del medio de trabajo (presión, temperatura), intensidad del flujo, configuración del programa por tiempo, etc.

Diseño y componentes

El elemento de trabajo central del accionamiento es el bloque de solenoides, que está formado por una bobina hueca ynúcleo magnético. Las conexiones electromagnéticas de comunicación de este componente con otras partes son proporcionadas por pequeños accesorios internos con válvulas de control de impulso. En estado normal, el núcleo está soportado por un resorte con un vástago que descansa sobre la silla. Además, un dispositivo de accionamiento electromagnético típico prevé la presencia de un llamado suplente manual de la parte de trabajo, que asume las funciones del mecanismo en momentos de cambios repentinos o ausencia total de voltaje. Se podrá aportar funcionalidad adicional, proporcionada mediante señalización, elementos auxiliares de bloqueo y fijadores de la posición del núcleo. Pero como una de las ventajas de este tipo de discos es su pequeño tamaño, para optimizarlos, los desarrolladores tratan de evitar la saturación excesiva del diseño con dispositivos secundarios.

El principio de funcionamiento del mecanismo

En los dispositivos de potencia tanto magnéticos como electromagnéticos, el papel del medio activo lo realiza el flujo magnético. Para su formación se utiliza ya sea un imán permanente o un dispositivo similar con posibilidad de conexión puntual o desconexión de su actividad al cambiar la señal eléctrica. El cuerpo ejecutivo comienza a operar desde el momento en que se aplica el voltaje, cuando la corriente comienza a fluir a través de los circuitos del solenoide. A su vez, el núcleo, a medida que aumenta la actividad del campo magnético, comienza su movimiento con respecto a la cavidad del inductor. En realidad, el principio de funcionamiento del accionamiento electromagnético se reduce a la conversión de energía eléctrica enmecánico por medio de un campo magnético. Y tan pronto como cae el voltaje, entran en juego las fuerzas del resorte elástico, que devuelve el núcleo a su lugar y la armadura de accionamiento toma su posición normal original. Además, para regular las etapas individuales de la transmisión de fuerza en accionamientos multietapa complejos, se pueden conectar adicionalmente accionamientos neumáticos o hidráulicos. En particular, posibilitan la generación primaria de electricidad a partir de fuentes de energía alternativas (agua, viento, sol), lo que reduce el costo del flujo de trabajo de los equipos.

Acción del actuador electromagnético

El patrón de movimiento del núcleo de transmisión y su capacidad para funcionar como una unidad de potencia de salida determinan las características de las acciones que puede realizar el mecanismo. Cabe señalar de inmediato que en la mayoría de los casos se trata de dispositivos con el mismo tipo de movimientos elementales de la mecánica ejecutiva, que rara vez se complementan con funciones técnicas auxiliares. Sobre esta base, el accionamiento electromagnético se divide en los siguientes tipos:

• rotativo. En el proceso de aplicación de corriente, se activa un elemento de potencia, que realiza un giro. Dichos mecanismos se utilizan en válvulas de bola y macho, así como en sistemas de válvulas de mariposa.
• Reversibles. Además de la acción principal, puede proporcionar un cambio en la dirección del elemento de poder. Más común en válvulas de control.
• Empujar. Este actuador electromagnético realiza una acción de empuje, que también se utiliza en distribución yválvulas de retención.

Desde el punto de vista de la solución estructural, el elemento de potencia y el núcleo bien pueden ser partes diferentes, lo que aumenta la confiabilidad y durabilidad del dispositivo. Otra cosa es que el principio de optimización requiere la combinación de varias tareas dentro de la funcionalidad de un componente técnico para ahorrar espacio y recursos energéticos.

Accesorios electromagnéticos

Los órganos ejecutivos del variador pueden funcionar en diferentes configuraciones, realizando determinadas acciones necesarias para el funcionamiento de una determinada infraestructura de trabajo. Pero en cualquier caso, la función del núcleo o elemento de fuerza por sí solo no será suficiente para proporcionar un efecto suficiente en términos de cumplir con la tarea final, con raras excepciones. En la mayoría de los casos, también se requiere un enlace de transición, una especie de traductor de la energía mecánica generada desde la mecánica impulsada directamente al dispositivo de destino. Por ejemplo, en un sistema de tracción total, un embrague electromagnético actúa no solo como un transmisor de fuerza, sino como un motor que conecta rígidamente las dos partes del eje. Los mecanismos asíncronos incluso tienen su propia bobina de excitación con polos pronunciados. La parte principal de tales acoplamientos se realiza de acuerdo con los principios del devanado del rotor de un motor eléctrico, lo que le da a este elemento las funciones de convertidor y traductor de fuerza.

En sistemas más simples con acción directa, la tarea de transmitir la fuerza se realiza mediante dispositivos estándar de rodamientos de bolas, unidades giratorias y de distribución. Específicola ejecución y configuración de la acción, así como la interconexión con el sistema de accionamiento, se implementa de diferentes formas. A menudo, se desarrollan esquemas individuales para interconectar componentes entre sí. En un mismo embrague de accionamiento electromagnético se organiza toda una infraestructura con su propio eje metálico, anillos rozantes, colectores y barras de cobre. Y esto sin contar la disposición paralela de canales electromagnéticos con piezas polares y contornos de la dirección de las líneas del campo magnético.

Parámetros de funcionamiento del variador

Un mismo diseño con un esquema de funcionamiento típico puede requerir la conexión de diferentes capacidades. Además, los modelos típicos de sistemas de accionamiento difieren en carga de potencia, tipo de corriente, voltaje, etc. El actuador de válvula solenoide más simple funciona con 220 V, pero también puede haber modelos con un diseño similar, pero que requieren conexión a redes industriales trifásicas a 380 V. Los requisitos de alimentación eléctrica están determinados por el tamaño del dispositivo y las características del mismo. centro. El número de revoluciones del motor, por ejemplo, determina directamente la cantidad de energía consumida y, con ella, las propiedades de aislamiento, los devanados y los parámetros de resistencia. Concretamente hablando de la infraestructura eléctrica industrial, el proyecto de integración de unidades de servicio pesado debe considerar la fuerza de tracción, las características del bucle de puesta a tierra, el diagrama de implementación del dispositivo de protección del circuito, etc.

Sistemas de accionamiento modulares

Más comunesel factor de forma estructural para la producción de mecanismos de accionamiento basados en el principio de operación electromagnético es bloque (o agregado). Este es un dispositivo independiente y algo aislado que está montado en el cuerpo del mecanismo de destino o también una unidad de accionamiento separada. La diferencia fundamental entre tales sistemas radica en el hecho de que sus superficies no entran en contacto con las cavidades de los enlaces de energía de transición y, además, con los elementos de trabajo de los órganos ejecutivos del equipo de destino. Al menos, tales contactos no requieren la adopción de ninguna medida para proteger ambas estructuras. El tipo de bloque de un accionamiento electromagnético se utiliza en los casos en que las unidades funcionales deben aislarse de la influencia negativa del entorno de trabajo, por ejemplo, de los riesgos de daño por corrosión o exposición a la temperatura. Para proporcionar una unión mecánica, se utiliza la misma armadura aislada como un vástago.

Características integradas de la unidad

Un tipo de unidades de potencia electromagnética que actúan como parte integral del sistema de trabajo, formando con él una única infraestructura de comunicación. Como regla general, dichos dispositivos tienen dimensiones compactas y bajo peso, lo que les permite integrarse en una variedad de estructuras de ingeniería sin un impacto significativo en sus características funcionales y ergonómicas. Por otro lado, la optimización del dimensionamiento y la necesidad de ampliar las posibilidades de tying (conexión directa al equipo) limita a los creadores a la hora de ofrecer alto grado de protección de tales mecanismos. Por ello, se están pensando soluciones típicas de aislamiento económico, como tubos herméticos separadores, que ayudan a proteger los elementos sensibles de los efectos agresivos del entorno de trabajo. Las excepciones incluyen válvulas de vacío con accionamiento electromagnético en una carcasa de metal, a las que se conectan accesorios hechos de plástico de alta resistencia. Pero estos ya son modelos ampliados especializados que tienen protección integral contra factores tóxicos, térmicos y mecánicos.

Áreas de aplicación del dispositivo

Con la ayuda de esta unidad, se resuelven las tareas de soporte mecánico de potencia de varios niveles. En los sistemas más críticos y complejos, se utilizan racores sin casquillo para controlar dispositivos electromagnéticos, lo que aumenta el grado de fiabilidad y rendimiento de los equipos. En esta combinación, las unidades se utilizan en redes de tuberías de transporte y comunicación, en el mantenimiento de instalaciones de almacenamiento con productos derivados del petróleo, en la industria química, en estaciones y plantas de procesamiento en diversas industrias. Si hablamos de dispositivos simples, entonces, en el ámbito doméstico, es común un ventilador electromagnético para sistemas de suministro y escape. Los mecanismos de pequeño formato también encuentran su lugar en griferías, bombas, compresores, etc.

Conclusión

Siempre que la estructura del mecanismo de accionamiento esté diseñada correctamente, sobre la base de elementos electromagnéticos, puede obtener bastante rentabilidadfuente de fuerza mecánica. En las mejores versiones, dichos dispositivos se distinguen por un alto recurso técnico, un funcionamiento estable, un consumo mínimo de energía y flexibilidad en términos de combinación con varios actuadores. En cuanto a las debilidades características, se manifiestan en una baja inmunidad al ruido, que es especialmente pronunciada en el funcionamiento del accionamiento electromagnético del interruptor automático en líneas de alta tensión con una tensión de 10 kV. Dichos sistemas, por definición, necesitan una protección especial contra las interferencias electromagnéticas. Además, debido a la complejidad técnica y estructural debido al uso de un mecanismo de palanca articulada con un empujador y un pestillo de retención en el interruptor, se requiere la conexión adicional de dispositivos eléctricos de protección para eliminar los riesgos de cortocircuitos en los circuitos.