Как выбрать грузоподъемный электромагнит

Проблема выбора встаёт перед каждым человеком ежедневно и не всегда этот выбор легко сделать. Хорошо, когда есть четкое понимание того, каким критериям должен соответствовать предмет поиска или когда выбор осуществляется из нескольких наименований продукта. А как быть тогда, когда на рынке представлено множество аналогов и рекламные плакаты производителей один красочнее другого, а рекламные проспекты обещают решение всех ваших проблем разом? Именно в таких случаях нужна непредвзятая консультация специалиста, рассказ обо всех параметрах приобретаемого оборудования, а также о «подводных камнях», которые могут ожидать вас при эксплуатации.

Грузоподъемные электромагниты используются для механизации погрузочно-разгрузочных и подъемно-транспортных работ различных изделий из ферромагнитных материалов на металлургических заводах, механизированных складах, пунктах переработки металлолома и т.д. Электромагнит грузоподъемный монтируется на кран (железнодорожный, автомобильный, мостовой и др.), оборудованный источником постоянного тока для питания электромагнита. Грузоподъемные электромагниты — удобный и производительный механизм, так как для строповки груза не нужен подсобный рабочий, всеми операциями управляет крановщик и обеспечивается большая безопасность в работе.

В Советском Союзе выпускалось всего несколько типов круглых магнитов с медным проводом (М22 диаметром 780 мм, М42 диаметром 1170 мм, М62 диаметром 1650 мм)  и прямоугольных (ПМ-15, ПМ-25).  Сейчас же на рынке предлагается большое количество круглых и прямоугольных специализированных электромагнитов с медными и алюминиевыми катушками. Круглые электромагниты ЭМГ серий СКРАП-Л, СКРАП-С, СКРАП-Т различных диаметров  (от 780 до 2300 мм) предназначены для работы с металлоломом, скрапом, металлической стружкой.

Прямоугольные электромагниты предназначены в основном для транспортировки стальных и чугунных длинномерных грузов (рельсов, балок, труб и т. д.) температурой до 650 °C. Обычно применяются несколько таких электромагнитов, работающих на  траверсе.

Для других видов грузов также применяются специальные электромагниты:

• Серия ЭМГС — для переноски слябов, листовой стали в пачках или поштучно, прямоугольных труб в пачках или поштучно.
• Серия ЭМГК — для переноски бунтов и пачек большого диаметра из арматуры, круга, катанки, труб.
• Серия ЭМГП — для переноски пачек среднего диаметра из арматуры, круга, катанки, труб.
• Серия ЭМГТ — для перегрузки труб большого диаметра.

*Электромагниты данных серий могут использоваться на траверсе.

Электромагниты серии ЭМГР и ЭМГБ предназначены для перегрузки рулонной стали с торцевой и боковой стороны.

Такое обилие грузоподъемного оборудования, конечно, не может не радовать покупателя. Сложность, однако, в том, как приобрести именно то, что нужно, на какие характеристики в первую очередь обратить внимание,  что нужно учитывать при выборе электромагнита для решения задач, которые стоят перед вами.

Основные параметры, на которые нужно обратить внимание при выборе качественного электромагнита.

Грузоподъемность электромагнита

Она зависит от величины магнитного потока Ф в сердечнике, который тем больше, чем больше намагничивающая сила F (равна произведению числа витков W обмотки электромагнита на величину тока I, протекающего по ней- F=W•I) и чем меньше магнитное сопротивление цепи Rµ : Ф=F/ Rµ. Магнитное сопротивление цепи зависит от суммарной величины воздушных промежутков в цепи магнитного потока, от сечения этого пути, магнитной проницаемости материала и длины силовых линий магнитного потока. Наименьшее Rµ имеется при подъеме плоской стальной плиты, при этом воздушный зазор между полюсами электромагнита и грузом мал (в этом случае большое значение имеет неплоскостность поверхности плиты и, равноценно, неплоскостность полюсов электромагнита). При подъеме скрапа Rµ велико и грузоподъемность составляет 3-10% от максимальной, в этом случае неплоскостность полюсов не имеет большого значения. Нагрев электромагнита приводит к уменьшению намагничивающей силы и, как следствие, к пропорциональному падению грузоподъемности при работе со скрапом и незначительному падению грузоподъемности на плите.

При отключении грузоподъемного электромагнита его магнитный поток снижается не до нуля, а до некоторой остаточной величины. Притянутый груз также сохраняет некоторую намагниченность, поэтому мелкие частицы груза не отпадут при отключении электромагнита. Чтобы весь груз отпал полностью, необходимо на короткое время пропустить через грузоподъемный электромагнит в обратном направлении ток величиной 5-10% от рабочего тока.

Конструктивное исполнение магнитов

Как уже отмечалось, виды электромагнитов различаются в зависимости от задач, которые должны быть решены при их использовании. 

Различают два вида корпуса электромагнита: литой и сварной. Литые корпуса отличаются повышенной прочностью, износостойкостью и долговечностью, они обеспечивают пониженный нагрев электромагнита за счет ребер охлаждения.

Электромагниты, выпускаемые в сварном корпусе, могут быть изготовлены под конкретные нужды заказчика, они долговечны, позволяют эффективно реализовывать различные задачи, обеспечивают стабильность грузоподъемных параметров в процессе работы.

Нагрев катушки магнита во время работы.

Важным параметром является нагрев катушки магнита во время работы.

Для начала эффективного отвода тепла разница температур между катушкой и магнитопроводом должна составлять около 100˚С, что соответствует падению тока до уровня 77% от номинального. Такая температура катушки достигается обычно за первые 2 часа работы магнита при ПВ 60%. При дальнейшем увеличении времени работы температура катушки растет медленно и достигает установившегося значения в среднем через 6-8 часов работы. Ток в установившемся режиме работы составляет 65—70% от номинального, что соответствует средней температуре катушки 130—160˚С. Потребитель должен обращать внимание не на рекламные графики, а на паспортные технические данные, где обычно указывается мощность, рассчитанная для установившегося режима работы. Она находится, как правило, в диапазоне 65—70% от мощности холодного магнита. Следует отметить, что при повышении режима работы ПВ до 75%, нагрев должен еще больше увеличиться, это нужно учитывать и принимать меры для более эффективного отвода тепла и его рассеивания. Это легко осуществить в электромагнитах с литыми корпусами, применяя сильное оребрение корпуса.

Электроизоляционные материалы и заливочные компаунды

Для повышения надежности и срока службы электромагнитов применяются современные теплостойкие и с высокой электрической прочностью электроизоляционные материалы и заливочные компаунды с классом нагревостойкости в пределах 150-200°С. Заливочный компаунд должен иметь высокие электрические свойства, теплостойкость, морозостойкость, стабильные механические параметры при эксплуатации - отсутствие трещин и т.д. Для повышения теплопередачи и уменьшения стоимости в заливочную массу вводят специальные наполнители. Наиболее подходящим компаундом является кремнийорганический, который значительно повышает надежность электромагнита и при нагреве практически не происходит падение сопротивления изоляции.   

Аппаратура управления электромагнитом

Для обеспечения работы электромагнита применяются специально разработанные системы управления.

Современные преобразователи напряжения имеют дополнительные функциональные возможности: контроль параметров нагрузки (обрыв кабеля нагрузки, межвитковых замыканий в катушке электромагнита), контроль токов утечки в цепи нагрузки, контроль цепи размагничивания, цифровую индикацию параметров (напряжение, ток), звуковую сигнализацию возникновения аварийных ситуаций.

Часто для особо ответственных грузов используют системы бесперебойного питания (ИБПН), обеспечивающие резервное электропитание электромагнита при отключении электроэнергии.

Таким образом, при выборе качественного электромагнита нужно обращать внимание всего на несколько параметров: грузоподъемность, конструктивное исполнение, нагрев катушки во время работы, применяемый компаунд, а также наличие аппаратуры управления. Однако,  сочетание всех этих факторов при производстве электромагнитов возможно только лишь на предприятиях, ведущих поиск по их улучшению, имеющих длительный опыт в проектировании и изготовлении данного оборудования, современную испытательную базу, применяющих прогрессивные технологии и материалы с высокими техническими характеристиками

А.В. Воронцов, главный конструктор ООО "Димет"

Статья опубликована в журнале MetalRussia ноябрь-декабрь 2012