Ток или поток? магнитные цепи и их основные характеристики

Метки

  • алгоритм расчет цепей при несинусоидальных периодических воздействиях
  • алгоритм расчета цепей периодического несинусоидального тока
  • баланс мощностей
  • ВАХ нелинейного элемента
  • Векторная диаграмма
  • ветви связи
  • взаимная индуктивность
  • взаимная проводимость
  • вольт-амперная характеристика нелинейного элемента
  • второй закон Кирхгофа
  • второй закон Кирхгофа для магнитных цепей
  • входная проводимость
  • гармоники напряжения
  • гармоники тока
  • Генератор напряжения
  • генератор тока
  • главные контуры
  • графический метод расчета нелинейных электрических цепей
  • динамическое сопротивление
  • дифференциальное сопротивление
  • емкость двухпроводной линии
  • емкость коаксиального кабеля
  • емкость конденсатора
  • емкость однопроводной линии
  • емкость плоского конденсатора
  • емкость цилиндрического конденсатора
  • закон Ампера
  • закон Био Савара Лапласа
  • закон Ома
  • закон полного тока
  • закон электромагнитной индукции
  • Законы Кирхгофа
  • индуктивность
  • индуктивность двухпроводной линии
  • индуктивность однопроводной линии
  • индуктивность соленоида
  • катушка со сталью
  • Конденсатор в цепи постоянного тока
  • контурные токи
  • коэффициент амплитуды
  • коэффициент гармоник
  • коэффициент искажения
  • коэффициент магнитной связи
  • коэффициент мощности трансформатора
  • коэффициент трансформации
  • коэффициент формы
  • кусочно-линейная аппроксимация
  • магнитная постоянная
  • магнитная цепь
  • магнитный поток рассеяния
  • метод активного двухполюсника
  • метод двух узлов
  • метод контурных токов
  • метод наложения
  • метод узловых напряжений
  • метод узловых потенциалов
  • метод эквивалентного генератора
  • метод эквивалентного источника ЭДС
  • Метод эквивалентных преобразований
  • методы расчета магнитных цепей
  • независимые контуры
  • нелинейный элемент
  • несинусоидальный периодический ток
  • обобщенный закон Ома
  • опорный узел
  • основной магнитный поток
  • параллельное соединение конденсаторов
  • первый закон Кирхгофа
  • первый закон Кирхгофа для магнитных цепей
  • последовательное соединение конденсаторов
  • последовательный колебательный контур
  • постоянная составляющая тока
  • потери в меди
  • потери в стали
  • приведенный трансформатор
  • Примеры расчета схем при несинусоидальных периодических воздействиях
  • принцип взаимности
  • принцип компенсации
  • расчет гармоник тока
  • расчет магнитной цепи
  • расчет нелинейных цепей постоянного тока
  • расчет цепей несинусоидального тока
  • Расчет цепи конденсаторов
  • расчет цепи с несинусоидальными периодическими источниками
  • Резонанс в электрической цепи
  • решение задач магнитные цепи
  • сила Ампера
  • сила Лоренца
  • Символический метод
  • собственная проводимость
  • статическое сопротивление
  • сферический конденсатор
  • теорема об эквивалентном источнике
  • теорема Тевенена
  • топографическая диаграмма
  • Трансформаторы
  • трехфазная система
  • удельная энергия магнитного поля
  • уравнения трансформатора
  • Цепи с конденсаторами
  • частичные токи
  • чередование фаз
  • ЭДС самоиндукции
  • эквивалентная схема трансформатора
  • электрическая постоянная
  • электроемкость
  • энергия магнитного поля

Расчет обмоток электромагнитов

В результате расчета магнитной цепи определяется не­обходимая МДС обмотки. Обмотка должна быть рассчитана таким образом, чтобы, с одной стороны, обеспечить требуе­мую МДС, а с другой — чтобы ее максимальная темпера­тура не превышала допустимой для используемого класса изоляции.

В зависимости от способа включения различают обмот­ки напряжения и обмотки тока. В первом случае напряже­ние, приложенное к обмотке, постоянно по своему действу­ющему значению, во втором — сопротивление обмотки электромагнита намного меньше сопротивления остальной части цепи, которым и определяется неизменное значение тока.

Расчет обмотки электромагнита постоянного тока.

На рис. 4.8 показаны магнитопровод и катушка электро­магнита. Обмотка 1 катушки выполняется изолированным проводом, который наматывается на каркас 2.

Катушки могут быть и бескаркасными. В этом случае витки обмотки скрепляются ленточной или листовой изоляцией либо заливочным компаундом.

Для расчета обмотки напряжения должны быть заданы напряжение и МДС.

Сечение обмоточного провода находим, исходя из потребной МДС:

, (4.13)

откуда , (4.14)

где — удельное сопротивление; — сред­няя длина витка (рис. 4.8); — сопротивление обмотки, равное .

Из (4.13) следует, что при неизменной средней длине витка и заданном МДС определяется произведением .

Если при неизменном напряжении и средней дли­не витка требуется увеличить МДС, то необходимо взять провод большего сечения. При этом обмотка будет иметь меньшее число вит­ков. Ток в обмотке возрас­тет, так как сопротивление ее уменьшится за счет уменьшения числа витков и увели­чения сечения провода.

По найденному сечению с помощью таблиц сортаментов находится ближайший стан­дартный диаметр провода.

Мощность, выделяющаяся в обмотке в виде тепла, определяется следующим образом: .

Число витков обмотки при заданном сечении катушки определяется коэффициентом заполнения по меди , где – площадь, зани­маемая медью обмотки; – сечение обмотки по меди. Число витков. Тогда мощность, потребляемая обмоткой, определится выражением

Для расчета обмотки тока исходными параметрами яв­ляются МДС и ток цепи .

Число витков обмотки нахо­дится из выражения . Сечение провода можно выбрать исходя из рекоменду­емой плотности тока, равной 2…4 А/мм2 для продолжитель­ного, 5…12 А/мм2 для повторно-кратковременного, 13…30 А/мм2 для кратковременного режимов работы.

Эти значения можно увеличить примерно в 2 раза, если срок службы обмотки и электромагнита не превышает 500 ч. Площадь окна, занимаемого рядовой обмоткой, определяется числом витков и диаметром провода

Зная , можно определить среднюю длину витка, сопротивление обмотки и потери в ней. После этого может быть проведена оценка нагрева обмотки.

Расчет обмотки электромагнитов переменного тока.

Исходными данными для расчета обмотки напряжения являются амплитуды МДС, магнитного потока и напряжение сети. Напряжение сети уравновешивается активным и реактивным падениями напряжения

, (4.15)

где и – действующие значения напряжения и тока, соответственно.

Поскольку ток и сопротивление могут быть рассчитаны только после определения числа витков, то формула (4.15) не позво­ляет сразу найти все параметры обмотки. Задача решает­ся методом последовательных приближений.

Так как активное падение напряжения значительно меньше реактивного, то в начале расчета принимают .

Тогда число витков обмотки .

Поскольку при расчете мы пренебрегли активным па­дением напряжения, то действительное число витков дол­жно быть несколько меньше. Обычно . Тогда .

Сечение провода определяют, задавшись плотностью тока в зависимости от режима работы. Выбрав стандартный диаметр и способ ук­ладки провода, находим коэффициент заполнения и пло­щадь окна обмотки .

После этого определяем среднюю длину витка и активное сопротивление обмотки .

Если после подстановки полученных данных в (4.15) ле­вая часть отличается от правой более чем на 10 %, то не­обходимо варьировать число витков до получения удовле­творительного совпадения.

После расчетапроводится проверка обмотки на на­грев. Расчет ведется так же, как и для обмоток постоянно­го тока.

Особенностью является нагрев магнитопровода за счет потерь от вихревых токов и гистерезиса. Отвод вы­деляемого в обмотке тепла через сердечник затруднен, точка с максимальной температурой лежит на внутрен­нем радиусе обмотки. Для улучшения охлаждения стре­мятся увеличивать поверхность торцов катушки при умень­шении ее длины.

Что такое катушка индуктивности

Данный элемент ещё называют дросселем. Это свёрнутый в спираль изолированный провод. Для такой спирали характерны большие индуктивные и маленькие ёмкостные параметры.

Важно! Дроссель препятствует протеканию переменного тока, потому что обладает существенной инерционностью. Она препятствует любому изменению проходящего через витки тока

При этом нет разницы, увеличивается он или уменьшается.

В связи с этим данные элементы применяют в электротехнике для осуществления:

  • токоограничения;
  • ослабления биений;
  • помехоподавления;
  • формирования магнитного поля;
  • изготовления датчиков движения.

Дроссель входит в систему колебательного контура в цепях резонанса и применяется в линиях задержки.


Применение L в колебательном контуре

Рабочий цикл соленоида

Другим более практичным способом уменьшения тепла, выделяемого катушкой соленоидов, является использование «прерывистого рабочего цикла». Прерывистый рабочий цикл означает, что катушка многократно переключается «ВКЛ» и «ВЫКЛ» на подходящей частоте, чтобы активировать механизм плунжера, но не дать ему обесточиться во время периода ВЫКЛ. Прерывистое переключение рабочего цикла является очень эффективным способом уменьшения общей мощности, потребляемой катушкой.

Рабочий цикл (% ED) соленоида — это часть времени «ВКЛ», когда на электромагнит подается напряжение, и это отношение времени «ВКЛ» к общему времени «ВКЛ» и «ВЫКЛ» для одного полного цикла операций. Другими словами, время цикла равно времени включения плюс время выключения. Рабочий цикл выражается в процентах, например:

Затем, если соленоид включен или включен на 30 секунд, а затем выключен на 90 секунд перед повторным включением, один полный цикл, общее время цикла включения / выключения составит 120 секунд, (30 + 90) поэтому рабочий цикл соленоидов будет рассчитываться как 30/120 сек или 25%. Это означает, что вы можете определить максимальное время включения соленоидов, если вам известны значения рабочего цикла и времени выключения.

Например, время выключения равно 15 секундам, рабочий цикл равен 40%, поэтому время включения равно 10 секундам. Соленоид с номинальным рабочим циклом 100% означает, что он имеет постоянное номинальное напряжение и поэтому может быть оставлен включенным или постоянно включен без перегрева или повреждения.

В этом уроке о соленоидах мы рассматривали как линейный соленоид, так и вращающийся соленоид как электромеханический привод, который можно использовать в качестве выходного устройства для управления физическим процессом. В следующем уроке мы продолжим рассмотрение устройств вывода, называемых исполнительными механизмами, и устройства, которое снова преобразует электрический сигнал в соответствующее вращательное движение, используя электромагнетизм. Тип устройства вывода, которое мы рассмотрим в следующем уроке — это двигатель постоянного тока.

Калькулятор электромагнитной силы

Формула расчета электромагнитной силы:

F = (n x i) 2 x магнитная постоянна x S / (2 x lср 2 )

  • F = Сила,
  • i = Ток,
  • lср = Длина зазора между соленоидом и куском металла,
  • S = Площадь сечения электромагнита
  • n = Количество витков,
  • Магнитная постоянная = 4 x PI x 10 -7 .

Было ли это полезно?

Почему тут нет магнитной проницаемость сердечник а?

Единственно недостаток — односторонний куркулятор, нельзя выбирать неизвестное из сила, ток, витки и т.д. Мне нужно было прикинуть, сколько мотать, чтобы сила была 1000 Н.

фигня ваш калькулятор

Фигня скорее твои познания, что именно считает данная формула нужно знать! https://g.io.ua/img_aa/large/4168/51/41685189.jpg вот данная формула в учебнике.

Я не пойму тут величины указываются в мм2 см2 или в м2?

всё отлично считает.Считал сам по формулам , всё сходится.Напряжение здесь учитывать ненужно ведь магнитное поле зависит то тока и количества витков а сила притяжения зависит от силы поля,сечения сердечника и зазора сердечника

Ввёл данные для втягивающей катушки автоматической загрузки снарядов пушки швах7502, которая прижимает ключ замка. Внешний диаметр катушки 70мм, длина 80мм, сердечника 18мм, толщина титанового корпуса катушки 1мм. Намотана катушка 50 тыс витков проводом Д=0,2мм. Номинальный ток 0,13А, мощность катушки 66Вт. По диаметру катушки указываем площадь 0.00385м*м. По расчёту получается 11350Н. С таким усилием втягивающий дроссель должен порвать и шток и замок и пр… Нужно добавлять параметры к расчёту и корректировать форму.

1. в таких габаритах 50000 виктов не уместятся даже при коээффициенте заполнения 0,7 , получается 44500

2. 44500 витов провода D=0,2 будут иметь сопротивление 3350 Ом. 3350 Ом х 0,13 А = 435,5 вольт.. Однако!

Источник

Как рассчитать электромагнит постоянного тока

Выбор провода.

В первую очередь следует ориентировочно выбрать диаметр провода марки ПЭЛ или какой-либо другой марки. Так как расчет несложный, его можно выполнить для проводов различного сечения и выбрать тот, который дает наилучшие результаты по напряженности магнитного поля при минимальной мощности потребляемой электромагнитом.

Выбрав диаметр провода, необходимо вычислить для него площадь поперечного сечения 5пр и допустимую для него силу тока/, исходя из минимального ее значения плотности, равной 2 а /мм 2 ,

Для проводов марки ПЭЛ эти данные приведены в справочнике .

Определение длины провода в обмотке электромагнита.

Общая длина провода lпр будет равна

где U — напряжение источника питания, в;

R — сопротивление обмотки, ом;

Snp — площадь поперечного сечения провода, м 2 ;

ρ — удельное сопротивление меди, равное 1,7*10 -8 ом*м 2 /м;

I — допустимая сила тока, а.

Вычисление глубины выемки в сердечнике и расчет количества слоев (рядов) провода, умещающегося в ней.

Зная глубину а выемки в сердечнике электромагнита и отняв от нее толщину изоляции δи, находят активную глубину выемки

Эта величина позволяет вычислить количество слоев провода, умещающегося в этом пространстве. Так как каждый слой провода должен быть покрыт трансформаторной или конденсаторной бумагой слоем δми = 0,02 мм

, то толщина каждого слоя обмотки будет составлять

Количество слоев nсл провода можно получить, разделив активную глубину аак выемки сердечника на толщину слоя, т. е.

Определение длины среднего витка обмотки.

Для нахождение общего числа витков обмотки электромагнита требуется знать длину среднего витка. Для этого необходимо предварительно вычислить радиусы наименьшего и наибольшего витков обмотки. Радиус наименьшего витка rним, очевидно, будет равен сумме

Конструкция катушки

По конструктивному исполнению индуктивные элементы различаются:

  • видом намотки: винтоспиральная, винтовая; кольцевая;
  • количеством слоёв: однослойные или многослойные;
  • типом изолированного провода: одножильный, многожильный;
  • наличием каркаса: каркасные или бескаркасные (при небольшом количестве витков толстого провода);
  • геометрией каркаса: прямоугольный, квадратный, тороидальный;
  • наличием сердечника: ферритовый, из карбонильного железа, электротехнической стали, пермаллоевый (магнитомягкий сплав), металлический (латунный);
  • геометрией сердечника: стержневой (разомкнутый), кольцо-образный или ш-образный (замкнутый);
  • возможностью изменять L в узких интервалах (движение сердечника по отношению к обмотке).

Индуктивность проводника

Существуют плоские катушки, в печатном исполнении устанавливаемые на платах цифровых устройств.

К сведению. Намотка провода может быть как рядовой (витком к витку), так и в навал. Последний способ укладки провода снижает паразитную ёмкость.


Конструкция катушек

https://youtube.com/watch?v=RwdUzWulkcs

Расчет электромагнита переменного тока

Эскизы однофазных: электромагнитов переменного тока с различными типами магнитопроводов показаны на рис.2.1 — 2.3. Амплитудное значение магнитного потока Фm при действующем значении напряжении питания U , частоте f и числе витков обмотки W без учета активного сопротивления обмотки определяется по формуле

Число витков обмотки приближенно равно

С учетом активного сопротивления обмотки (коэффициент kn =0,7 + 0,9) при заданной индукции в рабочем зазоре Bem и активном сечении магнитопровода Sm число витков

Амплитудное значение силы для однофазных систем без экранирующего витка при равномерном поле в рабочем зазоре и ненасыщенной магнитной системе определяется по формуле Максвелла (2):

где Sп — площадь полюса, м 2 .

Среднее значение силы

Если магнитный поток изменяется по синусоидальному закону Фi = Фm sinwt, то мгновенное значение электромагнитного усилия, согласно (2.4),

Методики определения электромагнитного усилия Рэ в функции от величины зазора, а также от времени для электромагнитов переменного тока приведены в работах .

Рис.2.1. Эскиз электромагнита переменного тока с втягивающимся якорем, имеющим квадратное сечение: 1 — якорь; 2 — остов; 3 – обмотка

При определении основных размеров н параметров однофазных электромагнитов с экранирующими витками площадь сечения полюса (м 2 ) может быть найдена по приближенной формуле, полученной из уравнения Максвелла исходя из условия отсутствия вибрации якоря

где кр = (1,1 — 1,3) — коэффициент запаса по силе; В 2 dm = (1/1,2) Tл — индукция в рабочем зазоре, которую выбирают вблизи колена кривой намагничивания применяемых сталей; Рпр. к – расчетная противодействующая сила при притянутом якоре, Н (для двухкатушечного электромагнита с двумя рабочими зазорами Р’пр. к = 0,5Р пр. к; Sп =b·a — площадь сечения полюса, г; м 2 ; в/а

= 1…2 — отношение ширины полюса к его толщине.

Конечный непрерывный соленоид

Силовая линия и плотность магнитного поля, создаваемые соленоидом с поверхностной плотностью тока

Конечный соленоид — это соленоид конечной длины. Непрерывный означает, что соленоид образован не отдельными катушками, а листом проводящего материала. Мы предполагаем, что ток равномерно распределен по поверхности соленоида с поверхностной плотностью тока K ; в цилиндрических координатах :

K→знак равноялϕ^.{\ displaystyle {\ vec {K}} = {\ frac {I} {l}} {\ hat {\ phi}}.}

Магнитное поле можно найти с помощью векторного потенциала , который для конечного соленоида радиуса R и длины l в цилиндрических координатах равен
(ρ,ϕ,z){\ Displaystyle (\ ро, \ фи, г)}

Аϕзнак равноμя2π1лрρζk(k2+час2-час2k2час2k2K(k2)-1k2E(k2)+час2-1час2Π(час2,k2))ζ-ζ+,{\ displaystyle A _ {\ phi} = {\ frac {\ mu _ {0} I} {2 \ pi}} {\ frac {1} {l}} {\ sqrt {\ frac {R} {\ rho} }} \ left _ {\ zeta _ {-}} ^ {\ zeta _ {+}},}

куда

ζ±знак равноz±л2,{\ displaystyle \ zeta _ {\ pm} = z \ pm {\ frac {l} {2}},}
час2знак равно4рρ(р+ρ)2,{\ displaystyle h ^ {2} = {\ frac {4R \ rho} {(R + \ rho) ^ {2}}},}
k2знак равно4рρ(р+ρ)2+ζ2,{\ Displaystyle к ^ {2} = {\ гидроразрыва {4R \ rho} {(R + \ rho) ^ {2} + \ zeta ^ {2}}},}
K(м)знак равно∫π211-мгрех2⁡θdθ,{\ Displaystyle К (м) = \ int _ {0} ^ {\ pi / 2} {\ frac {1} {\ sqrt {1-m \ sin ^ {2} \ theta}}} d \ theta,}
E(м)знак равно∫π21-мгрех2⁡θdθ,{\ displaystyle E (m) = \ int _ {0} ^ {\ pi / 2} {\ sqrt {1-m \ sin ^ {2} \ theta}} d \ theta,}
Π(п,м)знак равно∫π21(1-пгрех2⁡θ)1-мгрех2⁡θdθ.{\ displaystyle \ Pi (n, m) = \ int _ {0} ^ {\ pi / 2} {\ frac {1} {(1-n \ sin ^ {2} \ theta) {\ sqrt {1- m \ sin ^ {2} \ theta}}}} d \ theta.}

Здесь , и полные эллиптические интегралы первого, второго и третьего рода.
K(м){\ Displaystyle К (м)}E(м){\ Displaystyle E (м)}Π(п,м){\ Displaystyle \ Pi (п, м)}

С использованием

B→знак равно∇×А→,{\ displaystyle {\ vec {B}} = \ nabla \ times {\ vec {A}},}

плотность магнитного потока получается как

Bρзнак равноμя4π2лрρk2-2kK(k2)+2kE(k2)ζ-ζ+,{\ displaystyle B _ {\ rho} = {\ frac {\ mu _ {0} I} {4 \ pi}} {\ frac {2} {l}} {\ sqrt {\ frac {R} {\ rho} }} \ left _ {\ zeta _ {-}} ^ {\ zeta _ {+}},}
Bzзнак равноμя4π1л1рρζk(K(k2)+р-ρр+ρΠ(час2,k2))ζ-ζ+.{\ displaystyle B_ {z} = {\ frac {\ mu _ {0} I} {4 \ pi}} {\ frac {1} {l}} {\ frac {1} {\ sqrt {R \ rho} }} \ left _ {\ zeta _ {-}} ^ {\ zeta _ {+}}.}

На оси симметрии радиальная составляющая обращается в нуль, а осевая составляющая поля равна

Bzзнак равноμNя2(л2-zлр2+(л2-z)2+л2+zлр2+(л2+z)2){\ displaystyle B_ {z} = {\ frac {\ mu _ {0} NI} {2}} {\ Biggl (} {\ frac {l / 2-z} {l {\ sqrt {R ^ {2}) + (1/2-z) ^ {2}}}}} + {\ frac {l / 2 + z} {l {\ sqrt {R ^ {2} + (1/2 + z) ^ {2} }}}} {\ Biggr)}}.

Внутри соленоида, вдали от концов ( ), это значение стремится к постоянному значению .
л2-|z|≫р{\ Displaystyle l / 2- | z | \ gg R}Bзнак равноμNял{\ displaystyle B = \ mu _ {0} NI / l}

Эквивалентная схема реальной катушки индуктивности

Каждый дроссель можно представить в виде эквивалентной схемы.

Данная схема состоит из элементов:

  • Rw – сопротивление обмотки с выводами;
  • L – индуктивность;
  • Cw – паразитная ёмкость;
  • Rl – сопротивление потерь.

Изготавливая индуктивный элемент, стремятся снизить величину сопротивления потерь, паразитную ёмкость. При работе катушки на низкой частоте учитывают сопротивление её обмотки Rw. На таких частотах действуют токи большой величины.


Эквивалентная схема дросселя

Правильно рассчитанная катушка индуктивности будет иметь высокую добротность (180-300) и стабильность работы при влиянии внешних условий (температуры и влажности). Зная способы различной намотки и манипуляции с шагом, можно уменьшить влияние паразитных факторов.

Рабочий цикл соленоида

Другим более практичным способом уменьшения тепла, выделяемого катушкой соленоидов, является использование «прерывистого рабочего цикла». Прерывистый рабочий цикл означает, что катушка многократно переключается «ВКЛ» и «ВЫКЛ» на подходящей частоте, чтобы активировать механизм плунжера, но не дать ему обесточиться во время периода ВЫКЛ. Прерывистое переключение рабочего цикла является очень эффективным способом уменьшения общей мощности, потребляемой катушкой.

Рабочий цикл (% ED) соленоида — это часть времени «ВКЛ», когда на электромагнит подается напряжение, и это отношение времени «ВКЛ» к общему времени «ВКЛ» и «ВЫКЛ» для одного полного цикла операций. Другими словами, время цикла равно времени включения плюс время выключения. Рабочий цикл выражается в процентах, например:

Затем, если соленоид включен или включен на 30 секунд, а затем выключен на 90 секунд перед повторным включением, один полный цикл, общее время цикла включения / выключения составит 120 секунд, (30 + 90) поэтому рабочий цикл соленоидов будет рассчитываться как 30/120 сек или 25%. Это означает, что вы можете определить максимальное время включения соленоидов, если вам известны значения рабочего цикла и времени выключения.

Например, время выключения равно 15 секундам, рабочий цикл равен 40%, поэтому время включения равно 10 секундам. Соленоид с номинальным рабочим циклом 100% означает, что он имеет постоянное номинальное напряжение и поэтому может быть оставлен включенным или постоянно включен без перегрева или повреждения.

В этом уроке о соленоидах мы рассматривали как линейный соленоид, так и вращающийся соленоид как электромеханический привод, который можно использовать в качестве выходного устройства для управления физическим процессом. В следующем уроке мы продолжим рассмотрение устройств вывода, называемых исполнительными механизмами, и устройства, которое снова преобразует электрический сигнал в соответствующее вращательное движение, используя электромагнетизм. Тип устройства вывода, которое мы рассмотрим в следующем уроке — это двигатель постоянного тока.

Процесс изготовления мощного 12-вольтового магнита

Конечно, в роли сердечника можно использовать и любой другой массивный стальной штырь. Но подкова от старого замка подойдет как нельзя лучше. Ее изгиб будет служить в качестве своеобразной ручки, если мы начнем поднимать грузы, обладающие внушительным весом. Итак, в данном случае процесс изготовления электромагнита своими руками следующий:

  1. Наматываем проволоку из трансформатора вокруг одной из подков. Витки кладем как можно плотнее. Изгиб подковы будет немного мешать, но ничего страшного. Когда заканчивается длина стороны подковы, укладываем витки в противоположную сторону, поверх первого ряда витков. Делаем, в общей сложности, 500 витков.
  2. Когда обмотка одной половины подковы готова, обматываем ее одним слоем изоленты. Изначальный конец провода, предназначенного для подпитки от источника тока, выводим в верхнюю часть будущей ручки. Обматываем нашу катушку на подкове еще одним слоем изоленты. Другой конец проводника приматываем к изгибающейся сердцевине ручки и на другой стороне делаем еще одну катушку.
  3. Наматываем проволоку на противоположную сторону подковы. Делаем все так же, как и в случае с первой стороной. Когда 500 витков уложено, так же выводим конец провода для запитки от энергоисточника. Кому непонятно, порядок действий хорошо показан в этом видео.

Заключительная стадия изготовления электромагнита своими руками – подпитка к энергоисточнику. Если это аккумулятор, наращиваем концы зачищенных проводников нашего электромагнита при помощи дополнительных проводов, которые подсоединяем к клеммам аккумулятора. Если это блок питания, отрезаем штекер, идущий на потребитель, зачищаем провода и к каждому прикручиваем по проводу от электромагнита. Изолируем изолентой. Включаем блок питания в розетку. Поздравляем. Вы сделали своими руками мощный электромагнит на 12 вольт, который в состоянии поднимать грузы свыше 5 кг.

Расчет электромагнита постоянного тока пример

Расчет электромагнитного привода постоянного тока с втяжным якорем

1. Конструкция привода

Конструкция электромагнитного привода (ЭМП) постоянного тока с втяжным якорем показана на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Конструкция ЭМП постоянного тока с втяжным якорем.

ЭМП состоит из цилиндрического стального корпуса, в который помещается токопроводящая (обычно медная) обмотка, представляющая собой цилиндрический соленоид. С обоих сторон корпус закрывается стальными крышками. На одну из крышек устанавливается стальная вставка. В отверстие другой крышки вставляется стальной якорь. Между якорем и сердечником должен оставаться рабочий зазор. Величина рабочего зазора определяет максимальный ход якоря. При пропускании электрического тока через обмотку якорь создает тяговое усилие, стремясь втянуться внутрь обмотки. Для возврата якоря в исходное положение при отключении тока может использоваться пружина (на чертеже не показана).

2. Постановка задачи

Необходимо рассчитать зависимость максимального тягового усилия ЭМП от хода якоря. На рис. 2.1 показан чертеж ЭМП с обозначением размеров.

Рис. 2.1. Чертеж ЭМП.

R0 — радиус вставки (якоря) H0 — высота вставки R1 — внутренний радиус соленоида R2 — внешний радиус соленоида (внутренний радиус корпуса привода) H — высота соленоида l — фактор упаковки j — плотность тока в обмотке Rd — внешний радиус корпуса привода Hd — высота корпуса привода Z — рабочий зазор X — перемещение якоря от начального положения U — напряжение питания привода I — величина тока в проводе обмотки F — усилие, развиваемое якорем привода

3. Расчет допустимой плотности тока в обмотках

От плотности тока в обмотке зависит мощность тепловыделения и, соответственно, температура обмотки. Эта температура не должна превышать допустимой для данной марки провода. Расчет температуры внутри обмотки и, соответственно, допустимой плотности тока в обмотках можно произвести методом конечных элементов . Величина допустимой плотности тока в проводах обмоток зависит от конструкции ЭМП и для соленоидов с толщиной обмотки (R2 — R1) до 20 — 30 мм может достигать 5 . 8 А/мм 2 при длительной работе в воздушной среде температурой до 40 0 C.

Как рассчитать электромагнит постоянного тока

Выбор провода.

В первую очередь следует ориентировочно выбрать диаметр провода марки ПЭЛ или какой-либо другой марки. Так как расчет несложный, его можно выполнить для проводов различного сечения и выбрать тот, который дает наилучшие результаты по напряженности магнитного поля при минимальной мощности потребляемой электромагнитом.

Выбрав диаметр провода, необходимо вычислить для него площадь поперечного сечения 5пр и допустимую для него силу тока/, исходя из минимального ее значения плотности, равной 2 а /мм 2 ,

Для проводов марки ПЭЛ эти данные приведены в справочнике .

Определение длины провода в обмотке электромагнита.

Общая длина провода lпр будет равна

где U — напряжение источника питания, в;

R — сопротивление обмотки, ом;

Snp — площадь поперечного сечения провода, м 2 ;

ρ — удельное сопротивление меди, равное 1,7*10 -8 ом*м 2 /м;

I — допустимая сила тока, а.

Вычисление глубины выемки в сердечнике и расчет количества слоев (рядов) провода, умещающегося в ней.

Зная глубину а выемки в сердечнике электромагнита и отняв от нее толщину изоляции δи, находят активную глубину выемки

Эта величина позволяет вычислить количество слоев провода, умещающегося в этом пространстве. Так как каждый слой провода должен быть покрыт трансформаторной или конденсаторной бумагой слоем δми = 0,02 мм

, то толщина каждого слоя обмотки будет составлять

Количество слоев nсл провода можно получить, разделив активную глубину аак выемки сердечника на толщину слоя, т. е.

Определение длины среднего витка обмотки.

Для нахождение общего числа витков обмотки электромагнита требуется знать длину среднего витка. Для этого необходимо предварительно вычислить радиусы наименьшего и наибольшего витков обмотки. Радиус наименьшего витка rним, очевидно, будет равен сумме