Электромагнитный замок - Electromagnetic lock

Электромагнитный замок , магнитный замок или MagLock является блокирующим устройством , которое состоит из электромагнита и якорь пластины. Есть два основных типа электрических запорных устройств. Запирающие устройства могут быть «отказоустойчивыми» или «отказоустойчивыми». Безопасное запирающее устройство остается заблокированным при отключении питания. Отказоустойчивые запорные устройства разблокируются в обесточенном состоянии. Электромагнитные замки прямого действия по своей сути отказоустойчивы. Обычно электромагнитная часть замка прикрепляется к дверной коробке, а ответная пластина якоря прикрепляется к двери. Эти два компонента находятся в контакте, когда дверь закрыта. Когда электромагнит находится под напряжением, ток, проходящий через электромагнит, создает магнитный поток, который заставляет пластину якоря притягиваться к электромагниту, создавая блокирующее действие. Поскольку площадь сопряжения электромагнита и якоря относительно велика, сила, создаваемая магнитным потоком, достаточно велика, чтобы удерживать дверь запертой даже при напряжении.

Типичные однодверные электромагнитные замки предлагаются в обоих вариантах: 600 фунтов. (2669  Н ) и 1200 фунтов. (5338  Н ) динамическая удерживающая сила. «Отказоустойчивый» магнитный замок требует питания, чтобы оставаться заблокированным, и обычно не подходит для приложений с высокой степенью защиты, поскольку можно отключить замок, отключив подачу питания. Несмотря на это, добавив к замку датчик магнитной связи и используя источник питания с возможностью резервного питания от батареи, можно реализовать некоторые специализированные приложения с более высоким уровнем безопасности. Электромагнитные замки хорошо подходят для использования на дверях аварийных выходов, которые имеют применение в пожарной безопасности, поскольку они не имеют движущихся частей и, следовательно, с меньшей вероятностью выйдут из строя, чем другие типы электрических замков, такие как электрические защелки .

Сегодняшние магнитные замки по прочности сопоставимы с прочностью обычных дверных замков, и их эксплуатация обходится дешевле, чем обычные лампочки . В типичную электромагнитную систему запирания устанавливаются дополнительные элементы разблокировки. Поскольку электромагнитные замки не взаимодействуют с рычагами или дверными ручками на двери, обычно рядом с дверью устанавливается отдельная кнопка разблокировки, которая отключает питание замка. Эта кнопка обычно имеет таймер, который после нажатия кнопки удерживает замок разблокированным в течение 15 или 30 секунд в соответствии с пожарными кодами NFPA . Кроме того, требуется второй выпуск по пожарному кодексу. Для автоматического отпирания двери со стороны выхода используется либо датчик движения, либо аварийная дуга с внутренним переключателем.

Магнитный замок с электронным управлением

История

Первый современный электромагнитный замок прямого действия был разработан Самнером «Ирвингом» Сапфирстайном в 1969 году для первоначальной установки на двери на Монреальском форуме . Обеспокоенность местных властей тем, что они запирали двери Форума, побудила руководство найти решение для запирания, которое было бы безопасным во время пожара. Первоначально Сафирштейн предложил использовать линейный набор дверных держателей для работы в качестве электромагнитного замка. Эти дверные держатели традиционно использовались для удержания дверей открытыми, но в этом случае Сапфирштейн считал, что их можно упаковать и приспособить для работы в качестве отказоустойчивого замка. После успешного прототипа и установки на форуме Сафирштейн продолжил развитие и совершенствование конструкции и основал компанию Locknetics для разработки аксессуаров и схем управления для электромагнитных замков.

В сложных деловых условиях Locknetics была позже продана компании Ives Door Hardware, а затем перепродана компании Harrow. Намного позже это подразделение было снова продано Ingersoll Rand Security Technologies в 1999 году. Это подразделение было недавно закрыто в 2007 году и переведено в другие подразделения Ingersoll Rand Security. Сотрудники, которые были связаны с деятельностью Locknetics, впоследствии сформировали другие компании по производству электромагнитных замков, включая Dynalock Corporation.

Сафирштейн продолжал разрабатывать технологии электромагнитных замков в других компаниях, которые он инициировал, включая Dortronics (позже приобретенную Sag Harbor Industries), Delta Controls (сначала купленную компанией Lori Lock, а затем позже приобретенную Hanchett Entry Systems) и Delt-Rex Door Controls, все из которые были расположены в Коннектикуте. Другие инженеры также покинули эти компании, чтобы создать свои собственные фирмы-производители электронных замков, в том числе Highpower Security Products LLC в Меридене, штат Коннектикут. Позднее было создано множество других фирм в США, Канаде и по всей Азии, чтобы предлагать дополнительные продукты для электромагнитных замков прямого действия.

Принцип

Принцип электромагнитного замка заключается в использовании электромагнетизма для запирания двери под напряжением. Удерживающая сила должна быть коллинеарной с нагрузкой, а стопорная пластина и пластина якоря должны располагаться лицом к лицу для достижения оптимальной работы.

Операция

Магнитный замок опирается на некоторые из основных концепций электромагнетизма . По сути, он состоит из электромагнита, притягивающего проводник с силой, достаточно большой, чтобы предотвратить открытие двери. При более подробном рассмотрении устройство использует тот факт, что ток через одну или несколько петель провода (известный как соленоид ) создает магнитное поле. Это работает в свободном пространстве , но если соленоид обернут вокруг ферромагнитного сердечника, такого как мягкое железо, эффект поля значительно усиливается. Это связано с тем, что внутренние магнитные домены материала выравниваются друг с другом, что значительно увеличивает плотность магнитного потока.

Уравнения

Используя закон Ампера , можно показать, что плотность магнитного потока, индуцированная соленоидом эффективной длины с током в контурах, определяется уравнением:

Сила между электромагнитом и пластиной якоря с площадью поверхности, подверженной воздействию электромагнита, определяется уравнением:

В обоих уравнениях представляет собой проницаемость свободного пространства и относительную проницаемость керна.

Хотя фактические характеристики магнитного замка могут существенно отличаться из-за различных потерь (таких как утечка потока между электромагнитом и проводником), уравнения дают хорошее представление о том, что необходимо для создания сильного магнитного замка. Например, сила блокировки пропорциональна квадрату относительной проницаемости магнитопровода. Учитывая относительную проницаемость материала может варьироваться от приблизительно 250 для кобальта около 5000 для мягкого железа и 7000 для кремния - железы , выбор магнитного сердечника может , следовательно , имеет важное воздействие на силы магнитного замка. Также актуален выбор тока, количества петель и эффективной длины электромагнита.

Техническое сравнение

Магнитные замки обладают рядом преимуществ перед обычными замками и электрозамками. Например, их надежность и быстрая работа могут сделать их ценными в офисной среде с интенсивным трафиком, где необходима электронная аутентификация.

Преимущества

  • Дистанционное управление: магнитные замки можно включать и выключать дистанционно, регулируя источник питания.
  • Простота установки: магнитные замки, как правило, легче установить, чем другие замки, поскольку в них нет соединительных частей.
  • Быстрое управление: магнитные замки открываются мгновенно при отключении электроэнергии, что позволяет быстро разблокировать их по сравнению с другими замками.
  • Прочность: магнитные замки также могут пострадать от нескольких ударов меньше, чем обычные замки. Если магнитный замок открыть с помощью лома, он часто практически не повредит дверь или замок. В электромагнитном замке нет движущихся частей, которые можно сломать.

Недостатки

  • Для обеспечения безопасности требуется постоянный источник питания.
  • Может обесточиваться в случае отключения электроэнергии, отключая безопасность.
  • Дорого по сравнению с механическими замками.
  • Требуется дополнительное оборудование для безопасной работы.

Установка

Магнитный замок подходит как для распашных, так и для распашных дверей. Кронштейны (L-образный кронштейн, LZ-кронштейн, U-образный кронштейн) используются для ориентации арматуры для использования в обоих случаях. Заглушки также используются для обеспечения большой плоской монтажной области на дверной коробке, когда электромагнит больше, чем доступное монтажное пространство на дверной коробке из-за геометрии коробки.

Магнитный замок всегда следует устанавливать на защищенной стороне двери. Большинство установок устанавливаются на поверхность. В целях безопасности магнитный замок, кабели и провода следует проложить через дверную раму или установить заподлицо с помощью молдинга.

Установка проста. В приложениях с вращающимся механизмом электромагнит обычно устанавливается в открывающемся углу двери в верхней части двери. Маглоки также могут быть установлены вертикально в дверном проеме, если они укомплектованы полноразмерным корпусом. В этой конфигурации якорь прикручен к двери и ориентирован так, чтобы сопрягаться с лицевой стороной электромагнита. Пластина якоря и электромагнит должны соприкасаться, чтобы обеспечить удерживающую силу блокировки.

В системах с откидным верхом электромагнит обычно устанавливается сбоку от дверной перемычки. В этой конфигурации якорь установлен на Z-образном кронштейне, который ориентирует якорь для сопряжения с электромагнитом.

Магнитные замки почти всегда являются частью полной электронной системы безопасности . Такая система может состоять просто из прикрепленного считывателя карт-ключей или может быть более сложной, включая подключение к центральному компьютеру, который контролирует безопасность здания. Независимо от выбора системы запирания, пожарная безопасность является важным фактором.

Были разработаны другие варианты и усовершенствования электромагнитных замков. Самым примечательным является блокировка сдвига, где якорь не отрывается напрямую от забоя, а вместо этого действует сдвигающая нагрузка, как механический упор. Сдвиговый магнитный замок позволяет двери поворачиваться в обоих направлениях, в отличие от оригинального (и теперь повсеместного) типа прямого вытягивания, который обычно работает либо в раскачивающейся, либо в раскачивающейся конфигурации. Чтобы придать сдвиговому магнитному замку соответствующую удерживающую силу, два штифта фиксируют якорь на самом магните и обеспечивают фиксацию магнита на месте.

Усовершенствованный «сдвигающийся» электромагнитный замок был запатентован 2 мая 1989 года Артуром, Ричардом и Дэвидом Герингером из компании Security Door Controls, производящей оборудование для контроля доступа. Устройство, обозначенное в их конструкции, в принципе было таким же, как и современный магнитный замок, состоящий из электромагнита и пластины якоря. В патенте не упоминались методы изготовления электромагнита и подробно описаны несколько вариантов конструкции, в том числе один, в котором использовалась подпружиненная пластина якоря для приближения пластины якоря к электромагниту. Срок действия патента истек 2 мая 2009 года.

Удерживающая сила

Магнитный замок имеет металлическую пластину, окруженную катушкой с проволокой, которая может быть намагничена. Количество витков определяет удерживающую силу, которая характеризует замок:

  • Микроразмер: удерживающая сила 275  фунтов-силы (1220  Н ).
  • Миниатюрный размер: 650 фунтов-силы (2900 Н) удерживающая сила
  • Размер Midi: удерживающая сила 800 фунтов (3600 Н)
  • Стандартный размер: удерживающая сила 1 200 фунтов (5300 Н).
  • Блокировка сдвига: удерживающая сила 2000 фунтов-силы (8900 Н)

Электромагнитный замок стандартного размера используется в качестве замка для ворот.

Электрические требования

Электромагнитный замок рассчитан на постоянный ток (постоянный ток), около 5-6 Вт. Сила тока составляет около 0,5 А при напряжении 12 В постоянного тока и 0,25 А при 24 В постоянного тока (варьируется между производителями и при наличии одной или двух катушек в блок). Также рекомендуется убедиться, что магнитный замок имеет маркировку UL. Как правило, электромагнитный замок имеет двойное напряжение 12/24 В постоянного тока. При использовании выпрямителя для преобразования переменного тока следует использовать двухполупериодный мостовой выпрямитель .

Режимы применения

В целях безопасности электрозамки и электрозащелки могут быть рассчитаны на работу в одном из двух режимов:

Отказоустойчивый - для защиты людей: блокировка срабатывает при отключении электроэнергии.
Отказоустойчивый (также известный как безотказный) - для защиты собственности: замок остается закрытым при отключении электроэнергии. Этот тип замка имеет цилиндр, аналогичный тем, что используются в обычных замках. Цилиндр позволяет замку оставаться в безопасности даже при отключении питания.

Электромагнитные замки обычно безотказны и должны удовлетворять применимым противопожарным нормам, чтобы быть безопасными в аварийных ситуациях.

использованная литература