Optimîzasyona Hêza Solenoîdê: Stratejiyên ji bo Bandora Herî Zêde

Ji bo bidestxistina performansa herî baş a elektromagnet/solenoidê û bidestxistina hêza herî zêde, pêdivî ye ku sêwirana bobîna solenoidê, materyalê xanîya solenoidê û avahî li ber çavan werin girtin û baştir bibin. Gava ku sêwirana solenoidê dest pê dike, girîng e ku hejmara zivirînên bobîna solenoidê, çavkaniya hêza DC ya bêkêmasî û herika hêzê, hilbijartina materyalên bobîna sifir, û permeabilîteya magnetîkî ya materyalên metalî were sêwirandin. Ji bo baştirkirina hêza herî zêde ya elektromagnetê, pêdivî ye ku aliyên jêrîn werin baştir kirin.

Tabloyên Naverokê

Beşa 1: Sêwirana Bobîna Solenoîd

Beşa 2: Hilbijartina têlan

Beşa 3. Avahiya bobînê û sêwirana devreya magnetîkî

Beşa 4. Hilbijartina materyalên parçeyên metalî ji bo elektromagnetê

Beşa 5. Hilbijartina materyalên îzolasyon û belavkirina germê

Beşa 6: Çavkaniya Hêzê û Sêwirana Sîstema Kontrolê

Beşa 7: Nimûneya ceribandin û sererastkirinê

Beşa 8. Ji bilî sêwirana pêçanê, kîjan faktorên din dê bandorê li hêzê bikin?

Beşa 9: Taybetmendiyên dabînkirina hêzê û herikê bandor

Beşa 10. Jîngeha xebatê

Beşa 11: Faktorên din

Beşa 12: Lêkolînên Dozan ên Serkeftî

Beşa 13: Kurte

 

Beşa 1:Kela SolenoydêMînakkirin

Hejmara zivirînên bobîna solenoid faktorek girîng e ku bandorê li hêza elektromıknatîsê dike. Di bin herik û qebareya diyarkirî ya bobîna solenoid de, her ku zivirînên bobînên solenoid zêdetir bin, hêz ew qas mezintir dibe. Ji ber ku çiqas zivirînên pêçandinê zêdetir bin, hêza solenoidê ji hêla bobîna solenoid ve xurttir dibe. Ji ber vê yekê, dema sêwirandina elektromıknatîsê, hewl bidin ku hejmara zivirînên pêçandinê bi qasî ku pêkan be zêde bikin.

Bobîna sifir bandorek mezin li ser hêza solenoidê jî dike. Bobîna sifir a îdeal divê xwedan îhtîmalek bilind a îhtîmal û permeabilîteya magnetîkî be. Materyalên bi îhtîmalek bilind dikarin berxwedanê kêm bikin û windabûna enerjiyê di dema sepandina solenoidê de kêm bikin; materyalên bi îhtîmalek bilind a magnetîkî dikarin hêza qada magnetîkî zêde bikin. Ji ber vê yekê, dema ku bobîna sifir ji bo solenoidê tê hilbijartin, divê sifir bi îhtîmalek baş û permeabilîteya magnetîkî ya bilind were hilbijartin. Ger herikîna hêzê sabît be, hûn dikarin ji bo pêçandina kêmtir ziviran bi qûtra mezin a têla sifir jî bikar bînin (ev dikare berxwedanê kêm bike û ji germbûnê dûr bisekine). Pêçandina perçekirî: Dema ku gelek tebeqeyan pêç dikin, rêbazên pêçandina "şaneya hingiv" an "perçekirî" bikar bînin da ku kapasîteya navbera tebeqeyan kêm bikin û karîgeriya bobînê baştir bikin.

Beşa 2: Hilbijartina têla sifir

Ji bo standarda şîroveyê, ji kerema xwe densiteyê hilbijêrin: 3-5 metreçargoşe têla sifir û di xebitandina herikîna bilind de dikare bigihîje 6-8 metreçargoşe têla sifir, lê pêdivî ye ku sêwirana belavkirina germê were xurt kirin. Ji bo sêwirana pêça sifir di rewşên ekstrem de, têlên superconductor (wek alloy niyobyum-titanyum) dikarin di hawîrdorên germahiya nizm de werin bikar anîn da ku berxwedanê ji holê rakin û herikîna pir mezin bi dest bixin. Ji bo senaryoyên frekans-bilind, têla Litz (çend têlên zirav ên îzolekirî yên bi hev ve hatine pêçandin) hewce ye.

Beşa 3. Avahiya bobînê û sêwirana devreya magnetîkî

Şêweyê xanîya navikê: Ji bo çêkirina çerxek manyetîk a girtî û kêmkirina rijandina manyetîk, navikên "cureya U" an "cureya E" têne tercîh kirin. Bo nimûne, navikek bi şiklê U bi armature dikare çerxek manyetîk a sîmetrîk çêbike û xetên hêza manyetîk kom bike. Pêdivî ye ku qada xaçerêya xanîya navikê bi bobîna solenoid re li hev bike. Ger qada xaçerêya navikê pir piçûk be, ew ê bibe sedema têrbûna manyetîk û hêza kişandinê kêm bike.

Beşa 4. Hilbijartina materyalên parçeyên metalî

Materyalê bingehîn divê pelên pola silîkonê an jî materyalên ferrît ên nerm ên bi permeabilîteya magnetîkî ya bilind be, ku dikare berxwedana magnetîkî kêm bike.

Avahiya laminatkirî: Elektromagnetên AC hewce ne ku navikên laminatkirî (îzolasyona di navbera pelan de) bikar bînin da ku windahiyên herikîna edyê kêm bikin; Elektromagnetên DC dikarin perçeyek tevahî ya navika pola kêm-karbon (wek hesinê saf) bikar bînin da ku çîpên şemitok an çîpên jorîn çêbikin.

Beşa 5. Hilbijartina teypa îzolasyonê û materyalên belavkirina germê

Qata îzolekirinê: Ji bo zêdekirina dendika herikîna ewle têla enamelkirî ya li hember germahiya bilind (wek têla enamelkirî ya polîîmîd a li hember 200°C berxwedêr) pêwîst e. Ew dikare bobîna solenoidê çêtir biparêze.

Sêwirana belavkirina germê: Heke gengaz be, keleka solenoid bi silikona germî ya guhêzbar an jî lavaboya germê ya aluminiumê ve tê pêçandin.

Dema ku pêdiviyek taybetî hebe, hûn dikarin cîhaza sarkirina hewayê an jî sarkirina şilavê (wek sarkirina rûn) jî xurt bikin. Ev sêwiran ji bo jîngehên ku xebata demdirêj a herikîna bilind lê tê kirin guncaw e.

Beşa 6: Çavkaniya Hêzê û Sêwirana Sîstema Kontrolê

Hilbijartina dabînkirina hêza DC: bi herikîna domdar, hêza kişandinê divê stabîl be, ji bo dîmenên bi hêza kişandina domdar a demdirêj (wek kasa kişandina elektromagnetîk) guncan be.

Dabînkirina hêza pulsê: ji bo demek kurt herikîna bilind bicîh bînin (wekî derxistina kondensatorê), tavilê hêza kişandinê zêde bikin, û bala xwe bidin toleransa germê ya bobînê.

Lihevhatina voltaja: voltaja dabînkirina hêzê li gorî berxwedana bobînê hesab bike da ku ji şewitandina voltaja zêde an jî voltaja kêm dûr bisekine ku dibe sedema hêza kişandina têrê nake.

Sêwirana devreya kontrolê

Çavkaniya Destpêkirina Hêzê: Pêdivî ye ku herikîn hêdî hêdî zêde bibe, ku ev dikare bandora zêdebûna elektrîkê kêm bike û temenê karûbarê bobîna solenoid dirêj bike.

Rêkxistina bersivê: sensorek herikê lê zêde bike da ku derana hêzê di wextê rast de rast bike da ku hêza kişandinê ya domdar biparêze (wek kontrola PID-a çerxa girtî).

Çerxa demagnetîzasyona bilez: piştî qutbûna elektrîkê, magnetîzma mayî bi rêya pulsa berevajî an jî berxwedêra dakêşanê tê rakirin da ku pêşî li girêdana armaturê were girtin.

Beşa 7: Nimûneya ceribandin û sererastkirinê

Testa hêzê: Ji bo pîvandina hêza kişandinê di bin herik û zivirînên cûda de, pîvanek hêzê bikar bînin, xêzek ji hêzên herikîna cûda xêz bikin û xala lûtkeyê bibînin. Bala xwe bidin bandora germahiya derdorê li ser berxwedana bobînê (berxwedan ji bo her zêdebûna 1°C di germahiya têla sifir de %0,4 zêde dibe).

Dubarekirina parametreyê:

Pêşî hejmara zivirînan rast bike, herikê rast bike da ku xala xebatê ya herî baş bibîne; paşê hejmara zivirînan rast bike, ceribandinê dubare bike, û hêza kişandinê û hilberîna germê hevseng bike.

Xêzên hêza kişandinê yên materyalên bingehîn ên cûda bidin ber hev û çareseriya herî lêçûn-bandor hilbijêrin.

Beşa 8. Ji bilî sêwirana pêçanê, kîjan faktorên din dê bandorê li hêzê bikin?

Ji bilî sêwirana pêçan, hêza kişandina elektromagnetê ji hêla gelek faktoran ve jî tê bandorkirin, wekî taybetmendiyên materyalê, parametreyên avahîsaziyê, taybetmendiyên dabînkirina hêzê û jîngeha xebatê. Li jêr analîzek taybetî heye:

8.1 Taybetmendiyên Materyalan Bandor

1. Taybetmendiyên magnetîkî yên materyalên bingehîn

Permeabilîteya manyetîkî (μ): Permeabilîteya manyetîkî ya bobîna sifir bandorê li berxwedana manyetîkî ya devreya manyetîkî dike.

Materyalên permeabilîteya magnetîkî ya bilind (wek pelên pola silîkonî û Permalloy) dikarin xetên hêza magnetîkî bêtir kom bikin, herikîna magnetîkî ya rijandinê kêm bikin, û hêza solenoidê bi girîngî baştir bikin. Bo nimûne, hêza kişandinê ya Permalloy (μₐ≈10⁵) dikare ji ya materyalên hesinê asayî ji 10 caran zêdetir be.

Eger materyal xwedî permeabilîteya manyetîk a kêm be (wek hewa μ≈μ₀), piraniya hêza manyetomotîk (NI) dê di valahiya hewayê de were xerckirin, û di encamê de hêza kişandinê dê bi girîngî kêm bibe.

Şîdeta enduksîyona magnetîkî ya têrkirinê (Bₛ) Dema ku dendika herikîna magnetîkî di navikê de ji nirxa têrkirinê derbas bibe, permeabilîteya magnetîkî bi tundî dadikeve û mezinbûna hêza kişandinê radiweste.

Bo nimûne, Bₛ ya pelên pola yên silîkonî nêzîkî 1.5-1.8T ye. Piştî derbasbûna ji vê nirxê, her çend herikîn zêde bibe jî, hêza kişandinê zehmet e ku were zêdekirin.

Hêza zorê (Hₙ) û mayî Materyalên bi hêza zorê ya bilind (wek materyalên magnetîkî yên hişk) piştî qutbûna elektrîkê xwedî mayîyek mezin in, ku dibe ku bibe sedema ku armature nikaribe vebe; materyalên magnetîkî yên nerm (wek hesinê saf) dikarin zû werin demagnetîzekirin, ku ev ji bo dîmenên ku destpêk û rawestandina pir caran hewce dikin guncan e.

8.2. Lihevhatina materyalên armature û bingehîn

Pêdivî ye ku armatur bi taybetmendiyên manyetîk ên materyalê bingehîn re li hev bike, wekî din hêz dê ji ber berxwedana manyetîk a bênavber winda bibe. Bo nimûne:

Navika wê ji pola silîkonê û armatura wê jî ji pola asayî hatiye çêkirin. Hêza kişandinê dikare ji ber zêdebûna berxwedana manyetîk a navrûyê %10-20 kêm bibe.

Rewşa îdeal ew e ku navik û armature ji heman materyalê hatine çêkirin, û rûyê têkiliyê nerm be (xurtî ≤Ra1.6μm), ku mesafeya wekhev a valahiya hewayê kêm dike.

8.3. Bandora Materyalên Ne-magnetîk

Eger pêkhateyên ne-manyetîk ên wekî îskeletên pêlavan û qatên îzolasyonê ji materyalên guhêzbar ên manyetîk (wekî îskeletên hesin) bên çêkirin, xetên hêza manyetîk dê werin dûrxistin, ku di encamê de hêza kişandinê kêm dibe. Divê materyalên guhêzbar ên ne-manyetîk ên wekî naylon û rezîna epoksî werin bikar anîn.

8.4. Bandora parametreyên avahîsaziyê

Mesafeya valahiya hewayê Her ku valahiya hewayê biçûktir be, hêza kişandinê bi rêza çargoşe zêde dibe. Mînak: Ger valahiya hewayê ji 2 mm ber bi 1 mm ve were kêmkirin, hêza kişandinê dikare 4 caran zêde bibe.

Sînorkirinên pratîkî: Pêdivî ye ku cîhê tevgera armaturê were veqetandin (mînak, relaya elektromagnetîk hewce ye ku lêdanek 0.1-0.5 mm veqetîne), û heke valahiya hewayê pir piçûk be, ji ber toz û deformasyonê hêsan e ku asê bibe.

8.5 Rûbera qutba magnetîkî (A)

Zêdekirina rûbera qutba magnetîkî bi rêjeya rasterast dikare rasterast hêza solenoidê zêde bike.

Mînak: Dema ku qûtra qutba magnetîkî ji 10 mm ber bi 20 mm zêde bibe (rûber 4 caran zêde dibe), hêza kişandinê jî li gorî vê yekê 4 caran zêde dibe (dema ku şert û mercên din neguherin). Bandora qiraxê: Cûdahiya xetên hêza magnetîkî li qiraxa qutba magnetîkî dê rûbera bi bandor kêm bike. Xetên hêza magnetîkî dikarin bi gerandina goşeyan (R=1-2 mm) an jî zêdekirina halqeya magnetîkî (wek halqeya aloyek magnetîkî ya nerm) werin kom kirin.

Beşa 9: Taybetmendiyên dabînkirina hêzê û herikê bandor

9.1: Cureyê niha (DC/AC)

Taybetmendiyên herika DC: zeviya magnetîkî ya stabîl, windabûna herika eddy tune, lerizîna kişandinê ya piçûk, ji bo dîmenên ku hêza kişandinê ya domdar hewce dikin (wek kasa kişandinê ya elektromagnetîk) guncan e.

Dezawantajên ceryana DC: magnetîzma mayî piştî qutbûna elektrîkê dikare bandorê li serbestberdana armaturê bike, û devreyek demagnetîzekirinê hewce ye.

Herika AC:

Zeviya magnetîkî bi demê re diguhere, ku ev yek dê bibe sedema windabûna herikîna eddy (germbûna navika hesinî) û windabûna hîsteresis, û hêza kişandinê dê bi periyodîk biguhere (frekans du qat ji frekansa hêzê ye).

Awantaj: Pêdivî bi demagnetîzasyonê nîne, ji bo senaryoyên destpêk-rawestandina frekanseke bilind (wek kontaktorên AC) guncaw e, lê lûtkeya kişandinê bi qasî %80ê heman herika DC ye.

9.2. Şêweya pêla herikê û pêlên wê

Hêza kişandinê ya navînî ya herika pulsê (wek pêla çargoşe û pêla sînusî) ji ya herika DC kêmtir e. Bo nimûne:

Herika pêla çargoşeyî bi çerxa erkê ya %50, hêza kişandinê ya navînî tenê %50ê heman herika DC ya lûtkeyê ye, lê hêza kişandina lûtkeyê ya yekser eynî ye (bala xwe bidin toleransa germê ya bobînê).

Çavkaniyek hêzê bi katsayiyeke pêlên mezin dê bibe sedema guherînên hêza kişandinê, ku dibe ku bibe sedema lerizîna armaturê (wek dengê "buz"), û ji bo îstîqrarkirina herikê kondansatorek fîlterê hewce ye.

3. Hêza dabînkirina hêzê û berxwedana navxweyî

Dema ku berxwedana navxweyî ya dabînkirina hêzê pir mezin be, voltaja piştî ku bobîn tê enerjîkirin dadikeve, herika rastîn ji nirxa sêwirandinê kêmtir e, û hêza kişandinê têrê nake. Bo nimûne:

Dema ku dabînkerê hêzê yê 12V bi berxwedana navxweyî ya 1Ω hêzê dide bobînek 10Ω, herika rastîn 1.09A ye (nirxa îdeal 1.2A), û hêza kişandinê bi qasî %17 kêm dibe.

Senaryoyên bersiva dînamîk (wek kişandina bilez) hewce dikin ku dabînkirina hêzê herikek mezin a demkurt peyda bike (wek dabînkirina hêzê ya depoya enerjiyê ya kondansator), wekî din bilindbûna hêdî ya herikê dê bibe sedema dirêjkirina dema kişandinê.

 

Beşa 10. Jîngeha xebatê

1. Germî

Guherîna berxwedana pêça sifir: Ji bo her zêdebûna 10℃ di germahiya têla sifir de, berxwedan %4 zêde dibe, di encamê de herikîn û hêza kişandinê kêm dibe. Bo nimûne: Dema ku pêç ji 25℃ heta 65℃ tê germ kirin, berxwedan %16 zêde dibe. Ger voltaja dabînkirina hêzê neguhere, herikîn %14 kêm dibe, û hêza kişandinê jî %27 kêm dibe. Xerabûna taybetmendiyên magnetîkî yên materyalê: Di germahiyên bilind de, permeabilîteya magnetîkî ya pelên pola silîkonê dibe ku %10-20 kêm bibe, û ferît dikarin ji ber derbasbûna germahiya Curie (wek ferîtên Mn-Zn yên nêzîkî 200℃) jî magnetîzma xwe winda bikin.

2. Destwerdana zeviya magnetîkî

Zeviyên magnetîkî yên bihêz ên derdorê (wek elektromagnet û motorên din) dikarin bibin sedema xirabûna devreyên magnetîkî û guheztina rêça kişandinê. Bo nimûne:

Dema ku du elektromıknatîsên 10 cm ji hev dûr di heman demê de dixebitin, destwerdana hevbeş dikare hêza kişandinê bi rêjeya 5%-10% kêm bike, û ji bo îzolekirinê bergirek parastinê ya magnetîkî (wek bergirek ji alloyek bi derbasbûna bilind) hewce ye.

3. Stres û deformasyona mekanîkî

Di bin şert û mercên hêza bilind a demdirêj de, dibe ku navika hesin an armatura deformasyona plastîk bibîne, ku di encamê de valahiya hewayê zêde bibe an rûbera têkiliyê ya hişk çêbibe, û hêza kişandinê sal bi sal kêm dibe.

Beşa 11: Faktorên din

1. Parastina ji rijandin û magnetîkî

Leaksa derveyî ya keleka solenoid dê hêza elektromagnetîk bixwe, ku dikare bi rêbazên jêrîn kêm bibe:

Materyalê berxêdana kêm a manyetîk (wek hesinê nerm) li dora derveyî navika hesin wekî "nîrek manyetîk" bipêçin da ku vegera manyetîk a rijandinê ber bi çerxa manyetîk ve rêber bike.

Ji bo rêgirtina li rijandina û kurteçûna manyetîk, dûr bisekinin ku pêkhateyên guhêzbar ên manyetîk (wek bolt, qalikên metalî) nêzîkî navika hesinî werin danîn.

2. Rastbûna pêvajoya çêkirinê

Pêçandina neyeksan (wek mînak valahiyên pir mezin di navbera tebeqeyan de) dê bibe sedema belavbûna neyeksan a qada manyetîk û guherînên kişandinê;

Toleransên montajê yên di navbera navik û armaturê de (wek xeletiya paralelîzmê > 0.05 mm) dê bibin sedema valahiyên hewayê yên neyeksan û kêmbûna kişandina herêmî.

Kurte: Stratejiya optîmîzasyona hevkariyê ya pir-faktorî

Ji bo zêdekirina kişandina elektromagnetê, pêdivî ye ku prensîbên "girtina devreya magnetîkî, îhtîmala bilind a guhêrbariya materyalê, kêmkirina valahiya hewayê, û îstîqrara herikê" werin şopandin, di heman demê de nakokiyên jêrîn werin hevseng kirin:

Beşa 12:Lêkolînên Dozan ên Serkeftî

1. Relaya elektromanyetîk Pêçandina bobînê: têla enamelkirî ya nazik, qûtra têlê: 0.1-0.3 mm, pêçandina 2000-5000 zivirandin, dabînkirina hêzê dabînkirina hêzê ya DC 12V, herikîna 20-50mA. Navik pelê pola silîkonê ya celebê E bikar tîne, û valahiya hewayê li ser 0.5-1 mm tê kontrol kirin da ku kişandin û berdana bilez misoger bike.
2. Çûka elektromagnetîk

Pêçandin: Bi sedan zivirandin ji têla sifir a stûr (rûbera xaçerêyî 10-20mm²), dabînkirina hêzê ya DC 220V, herikîn dikare bigihêje deh amperan.

Pêkhate: Sêwirana rêzika pir-qutbî, zêdekirina rûbera qutbê A, û ​​hevkariyê bi pergala sarkirina avê re ji bo belavkirina germê.

3. Tedbîrên tedbîrî

Sînorê Ewlehiyê: Herikîna ku ji kapasîteya hilgirtina herikîna têlê derbas dibe dê bibe sedema pîrbûna îzolasyonê an jî agir, û divê marja ewlehiyê ya 20%-30% were parastin.

Rîska têrbûna magnetîkî: Piştî ku herikîna magnetîkî ya navikê ji xala têrbûnê derbas dibe (wek mînak nêzîkî 1.5-1.8T ji bo pelên pola silîkonî), hêza kişandinê êdî bi zêdebûna herikê re bi girîngî zêde nabe, û verastkirina simulasyona magnetîkî pêdivî ye.

 

Beşa 13: Kurte

Bi kurtasî, ji bo bidestxistina tevgera herî zêde ya kişandina elektromagnetê, ji gelek aliyan ve çêtirkirin hewce ye, di nav de hejmara zivirînên pêçan, mezinahiya herikê, permeabilîteya magnetîkî ya materyalê pêç û materyalê navikê, û hwd. Bi rêya sêwirandin û parastina maqûl, elektromagnet dikare di rewşa çêtirîn de bixebite û tevgera herî zêde ya kişandinê bi dest bixe. Bi rêya çêtirkirina berfireh a rêbazên jorîn, performansa kişandina elektromagnetê dikare herî zêde were zêdekirin, dema ku karîgerî, jiyan û ewlehî têne hesibandin. Di sepanên pratîkî de, divê sêwirana hedefgirtî bi hewcedariyên taybetî re (wek mezinahiya kişandinê, leza bersivê û dema xebatê) were kirin. Di pêvajoya bidestxistina tevgera herî zêde ya kişandinê de, tedbîrên jêrîn jî pir alîkar in:

1. Çêtirkirina avahiya bobînê: Rêbaza pêçandina pir-qatî bikar bînin da ku dendika bobînê zêde bikin da ku hêza qada magnetîkî zêde bikin.
2. Kêmkirina valahiya hewayê: Hebûna valahiya hewayê dê qada manyetîk qels bike, û kêmkirina valahiya hewayê dikare kişandinê zêde bike. Dema ku elektromagnetek tê sêwirandin, divê valahiya hewayê were kêmkirin da ku kişandinê zêde bibe.
3. Moda ajotinê ya guncaw hilbijêre: Li gorî jîngeha xebatê û pêdiviyên elektromagnetê, moda ajotinê ya guncaw hilbijêre, wek ajotina DC, ajotina AC, û hwd., da ku elektromagnet di rewşa herî baş de bixebite.
4. Parastina birêkûpêk: Di dema karanîna elektromagnetê de, ji bo misogerkirina xebata wê ya normal, pêdivî ye ku bi rêkûpêk were kontrol kirin û tamîr kirin. Di heman demê de, divê elektromagnet ji lerizîn û bandorê were parastin da ku zirarê nebîne.