אלקטרו מגנט הינו רכיב חשמלי.
קיימים 2 סוגי אלקטרו מגנט:
אלקטרו מגנט לאחיזה – רק כאשר מחברים אותו למתח ההפעלה, הוא הופך למגנט, וכאשר מפסיקים את מתח המקור המיגנוט נעלם.
אלקטרו מגנט קבוע למערכות רעבות אנרגיה – המגנט פועל ללא מתח.
כאשר מחברים את המתח לאלקטרו מגנט, המיגנוט נעלם.
אלקטרו מגנט מורכב מארבעה חלקים עיקריים:
בית האלקטרו מגנט, עשוי מתכת ברזלית בעלת תכונות מגנטיות משופרות.
סליל עשוי מחוטי ליפוף נחושת עם בידוד התואם לתחום טמפרטורת העבודה של האלקטרו מגנט, כשבסופו, חוטי יציאה מגוף האלקטרו מגנט, לצורך ההפעלה החשמלית.
חומר יציקה – פולימר סינטטי אפוקסי, פוליאסטר.
ליבה פרו מגנטית עם מוליכות מגנטית יחסית גבוהה ועקומת איסטרזיס צרה.
הערה: באלקטרו מגנט למערכות רעבות אנרגיה – Permanent E.M יתווסף גם מגנט קבוע בתוך בית האלקטרו מגנט.
א. אלקטרו מגנט לאחיזה – Holding Electro Magnet
חיבור המתח יוצר זרימה של זרם בסליל ובונה שדה מגנטי שסימונו באות “H”.
שדה מגנטי זה ממגנט את הליבה והופך אותה למגנט זמני, כאשר צפיפות השטף המגנטי – שמסומנת באות “B” הינה יחסית לשטח הפנים.
הקופסה והליבה יוצרים יחיד מעגל מגנטי שלם, וכוח האחיזה של האלקטרו מגנט מחושב רק כאשר החלק הנצמד מכסה את כל פני השטח של האלקטרו מגנט ולא רק את הליבה.
לכן, כאשר אלקטרו מגנט מסופק על ידינו, אנו מצרפים לו גם את חלק המתכת הנגדי בכדי לקבל את הכוחות הרשומים בקטלוג.
מספר כללים פשוטים לבחירת אלקטרו מגנט:
השדה המגנטי הנוצר בסליל שסימונו H נוסחתו הכללית פרופורציונאלית למספר הליפופים (T), הזרם הזורם בהם (A),
ואורכו של הסליל (L). כלומר, מכפלת הליפופים בזרם, מחולקת באורך הסליל במטרים. מכאן שגודלו של האלקטרו מגנט, בהתאם לאורך הסליל הינו פרמטר מרכזי בקביעת הכוח.
כוח האחיזה – Holding Force – על פני המגנט מחושב בק”ג או בניוטונים – 1Kg ≈10N.
שיקולים ותכונות נוספות הראויים להתייחסות –
זליגת שטפים מצידי האלקטרו מגנט.
זמן שחרור / נפילת השדה המגנטי.
אטימות האלקטרו מגנט.
חומרים נוספים לבית האלקטרו מגנט לדוגמא – נירוסטה מגנטית לסביבה קורוזיוית.
חיבור וריתום.
משקל ופרופורציות של גודל לכוח האחיזה.
באלקטרו מגנט לאחיזה – שהוא האלקטרו מגנט הקלאסי, כוח האחיזה קיים רק כאשר הוא מחובר למקור מתח.
ב. אלקטרו מגנט למערכות רעבות אנרגיה Permanent E. Magnet מערכות רעבות אנרגיה הינו מונח בשימוש סוכנות החלל האמריקאית – NASA.
ההגדרה הכללית מתייחסת למערכת המוגבלת בכמות האנרגיה העומדת לרשותה, ללא יכולת טעינה או חידוש מקור האנרגיה בזמן הקצר של רמת מינימום האנרגיה הנדרשת. לכל תת מערכת ניתנת כמות אנרגיה מדודה שלא ניתן לחרוג ממנה.
מדובר בעיקר במערכות של מל”ט, מזל”ט, רחפנים, מערכות תצפית מבודדות, מערכות ניידות נטענות, ועוד.
אחת המשימות הנדרשת ממערכת כזו, הינה “החזק , נשא, שחרר” – Hold, Release Mission – כלומר, להחזיק את העומס, לשאת אותו, ולשחרר אותו במהירות ובמינימום אנרגיה.
ולכן, כאן השימוש באלקטרו מגנט עם מגנט קבוע – Permanent Electro Magnet – או בקיצור PMEM, הינו המתאים ביותר. PMEM מאופיין בכך שמתחת לליבת הברזל באלקטרו מגנט הקלאסי, מוסיפים מגנט קבוע שתפקידו לאחוז ללא מקור אנרגיה חיצוני.
לצורך שחרור – ביטול השדה המגנטי – נדרש פולס חשמלי קצר, היוצר בסליל שדה מגנטי H עם קוטביות הפוכה לקוטביות המגנט הקבוע, כך שהמגנוט מתבטל והחלק הצמוד משתחרר.
סיכום:
באלקטרו מגנט למערכות רעבות אנרגיה – PMEM – כוח האחיזה קיים כל הזמן, ורק כאשר נותנים פולס מתח קצר, הוא משתחרר.
ג. חשיבות הארמטורה- Target or Armature or Strike Plated – כפי שכבר כתבנו לעיל, כוח האחיזה של האלקטרו מגנט נמדד בק”ג או בניוטון.
מדידת כוח האחיזה של אלקטרו מגנט, כפי שנרשם בקטלוג, מתבצעת במעבדה.
המדידה נעשית בעזרת פלטה מתכתית עבה מאד – מינימום של 10 מ”מ (לפי תקן גרמני ישן) – עם איכות מגנטית מאד גבוהה, פני טיב שטח טובים מאד, וכאשר המתכת מכסה במלואה את כל פני האלקטרומגנט.
במציאות בשטח, קשה מאד ליישם תנאים אלו, וכדי להגיע באמת לנתוני כוח האחיזה הרשומים בקטלוג, מסופק האלקטרו מגנט עם דיסקית מתכת שהותאמה במיוחד לגודל האלקטרו מגנט.
דיסקה זו נקראת דיסקת מטרה, או Armature או Strike Plate. היא בנויה ממתכת ברזלית רכה, פרו מגנטית, בעובי המותאם למניעת רוויה מגנטית עם טיב פני שטח מעולה, ציפוי נגד קורוזיה, וחור עם פאזה לבורג פאזה.
היתרונות בשימוש בארמטורה (TARGET) –
- כוח אחיזה הקטלוגי מתואם עם הארמטורה, כך שניתן לחשב ולקבל את הכוח האמיתי הנדרש.
- עובי הארמטורה מונע רוויה מגנטית, ומהווה מעיון סיכוך מגנטי לחלקים הנמצאים מסביבו.
- מאפשר חיבור לחלקים שאינם מתכתיים ו/או לא מתכות פרו מגנטיות, ועדיין לקבל את כוחות האחיזה הקטלוגיים.
- חשוב לציין כי השימוש בארמטורה אינו חובה אלא רק המלצה.
