Leave Your Message

Uboreshaji wa Nguvu ya Solenoid: Mikakati ya Athari ya Juu

2025-05-17

Mikakati ya Kuboresha Nguvu ya Solenoid kwa Upeo wa Athari.jpg

Ili kufikia utendaji bora wa sumaku-umeme/ solenoid na kupata nguvu ya juu zaidi, ni muhimu kuzingatia na kuboresha muundo wa coil ya solenoid, nyenzo za makazi za solenoid, muundo. Mara tu inapoanza kuanza muundo wa solenoid, ni muhimu kuunda idadi ya zamu za coil ya solenoid, chanzo kamili cha nguvu cha DC na sasa ya nguvu, uteuzi wa vifaa vya coil ya shaba, na upenyezaji wa sumaku wa nyenzo za chuma. Ili kuongeza nguvu ya juu ya sumaku-umeme, ni muhimu kuboresha vipengele vifuatavyo.

Majedwali ya Yaliyomo

Sura ya 1: Muundo wa Coil ya Solenoid

Sura ya 2 : Uchaguzi wa waya

Sura ya 3. Muundo wa coil na muundo wa mzunguko wa magnetic

Sura ya 4. uteuzi wa vifaa vya sehemu ya chuma kwa sumaku-umeme

Sura ya 5. Uchaguzi wa insulation na vifaa vya kusambaza joto

Sura ya 6 : Chanzo cha Nguvu na muundo wa mfumo wa udhibiti

Sura ya 7 : Mtihani wa sampuli na marekebisho

Sura ya 8. Isipokuwa muundo wa vilima, ni mambo gani mengine yataathiri nguvu

Sura ya 9 : Ugavi wa nguvu na sifa za sasa Ushawishi

Sura ya 10. Mazingira ya kazi

Sura ya 11: Mambo mengine

Sura ya 12: Uchunguzi Kifani Uliofaulu

Sura ya 13 : Muhtasari

 

Sura ya 1:Coil ya SolenoidKubuni

Nambari zamu za coil ya solenoid ni jambo muhimu linaloathiri nguvu ya sumaku-umeme. Chini ya kiasi fulani cha coil ya sasa na ya solenoid, zamu zaidi za coil za solenoid, nguvu itakuwa kubwa zaidi. Kwa sababu zaidi zamu za vilima, nguvu kali ya solenoid inaweza kuzalishwa na koili ya solenoid. Kwa hiyo, wakati wa kuunda sumaku ya umeme, jaribu kuongeza idadi ya zamu za vilima iwezekanavyo.

Coil ya shaba pia huenda na ushawishi mkubwa juu ya nguvu ya solenoid. Coil bora ya shaba inapaswa kuwa na conductivity ya juu na upenyezaji wa magnetic. Vifaa vyenye conductivity ya juu vinaweza kupunguza upinzani na kupunguza hasara ya nishati wakati wa maombi ya solenoid; vifaa vyenye upenyezaji wa juu wa sumaku vinaweza kuongeza nguvu ya uwanja wa sumaku. Kwa hiyo, wakati wa kuchagua coil ya shaba kwa solenoid, shaba yenye conductivity nzuri na upenyezaji wa juu wa magnetic inapaswa kuchaguliwa. Ikiwa mkondo wa umeme umewekwa, unaweza pia kutumia kipenyo kikubwa cha waya wa shaba ili upepo wa zamu chache (hii inaweza kupunguza upinzani na kuzuia joto). Uviringo uliogawanywa: Unapokunja tabaka nyingi, tumia "sega la asali" au "sega" njia za kukunja ili kupunguza uwezo wa interlayer na kuboresha ufanisi wa coil.

Sura ya 2 : Uchaguzi wa Waya wa Shaba

Kwa kiwango cha maoni, Pls huchagua msongamano: mita za mraba 3-5 za waya wa shaba na inaweza kuongezeka hadi mita za mraba 6-8 za waya wa shaba katika operesheni ya juu ya sasa, lakini muundo wa kusambaza joto unahitaji kuimarishwa. Kwa muundo wa coil ya shaba katika hali mbaya zaidi, waya za superconducting (kama vile aloi ya niobium-titani) zinaweza kutumika katika mazingira ya joto la chini ili kuondoa upinzani na kufikia sasa ya juu-kubwa. Waya wa Litz (nyuzi nyingi za waya nyembamba zilizowekwa maboksi zilizosokotwa pamoja) inahitajika kwa matukio ya masafa ya juu ili kupunguza upotezaji wa athari ya ngozi.

Sura ya 3. Muundo wa coil na muundo wa mzunguko wa magnetic

Sura ya makazi ya msingi: "U-aina" au "E-aina" ya cores inapendekezwa kuunda mzunguko wa sumaku iliyofungwa na kupunguza uvujaji wa sumaku. Kwa mfano, msingi wa U-umbo na silaha inaweza kuunda mzunguko wa magnetic wa ulinganifu na kuzingatia mistari ya magnetic ya nguvu. Sehemu ya sehemu ya msalaba ya nyumba ya msingi inahitaji kufanana na coil ya solenoid. Ikiwa eneo la sehemu ya msalaba ni ndogo sana, itasababisha kueneza kwa sumaku na kupunguza nguvu ya kunyonya.

Sura ya 4. uteuzi wa vifaa vya sehemu ya chuma

Nyenzo za msingi zinapaswa kuwa karatasi za chuma za silicon au nyenzo laini za ferrite na upenyezaji wa juu wa sumaku, ambayo inaweza kupunguza upinzani wa sumaku.

Muundo wa laminated: sumaku-umeme za AC zinahitaji kutumia cores laminated (insulation kati ya karatasi) ili kupunguza hasara za sasa za eddy; Sumaku-umeme za DC zinaweza kutumia kipande kizima cha msingi wa chuma chenye kaboni ya chini (kama vile chuma safi) kutengeneza vijiti vya slaidi au vijiti vya juu.

Sura ya 5. Uchaguzi wa mkanda wa insulation na vifaa vya kusambaza joto

Safu ya insulation: Waya isiyo na joto ya juu inayostahimili joto (kama vile waya yenye enameled ya polyimide inayostahimili 200°C) inahitajika ili kuongeza msongamano salama wa sasa. Inaweza kulinda vyema coil ya solenoid.

Muundo wa kutoweka kwa joto: Ikiwezekana, coil ya solenoid imefungwa kwa silicone conductive ya joto au sinki ya joto ya alumini.

Wakati kuna haja maalum, unaweza pia kuimarisha baridi ya hewa au baridi ya kioevu (kama vile baridi ya mafuta) kifaa. Muundo huu unafaa kwa mazingira yenye uendeshaji wa juu wa muda mrefu.

Sura ya 6 : Chanzo cha Nguvu na muundo wa mfumo wa udhibiti

Uteuzi wa usambazaji wa umeme wa DC: kwa mkondo usiobadilika, nguvu ya kufyonza inapaswa kuwa thabiti, inayofaa kwa matukio yenye nguvu ya muda mrefu ya kufyonza (kama vile kikombe cha kufyonza cha sumakuumeme).

Ugavi wa nguvu ya kunde: tumia mkondo wa juu kwa muda mfupi (kama vile kutokwa kwa capacitor), ongeza nguvu ya kufyonza mara moja, na uzingatia uvumilivu wa joto wa coil.

Ulinganishaji wa voltage: kukokotoa volti ya usambazaji wa nishati kulingana na ukinzani wa coil ili kuzuia kuungua kwa voltage kupita kiasi au chini ya voltage na kusababisha upungufu wa nguvu ya kunyonya.

Ubunifu wa mzunguko wa kudhibiti

Chanzo cha Kuanzia Nguvu: sasa inahitaji kuongezeka kwa hatua kwa hatua, ambayo inaweza kupunguza athari ya kuongezeka na kupanua maisha ya huduma ya coil ya solenoid.

Udhibiti wa maoni: ongeza kitambuzi cha sasa ili kurekebisha pato la nishati kwa wakati halisi ili kudumisha nguvu ya kila mara ya kufyonza (kama vile kidhibiti cha PID kilichofungwa).

Mzunguko wa demagnetization wa haraka: baada ya kushindwa kwa nguvu, sumaku iliyobaki huondolewa kwa njia ya mapigo ya nyuma au kipinga cha kutokwa ili kuepuka kujitoa kwa silaha.

Sura ya 7 : Mtihani wa sampuli na marekebisho

Lazimisha jaribio: Tumia mita ya nguvu kupima nguvu ya kunyonya chini ya mikondo na mikondo tofauti, chora mdundo wa nguvu tofauti za sasa, na utafute kilele. Jihadharini na ushawishi wa joto la kawaida kwenye upinzani wa coil (upinzani huongezeka kwa 0.4% kwa kila ongezeko la 1 ° C la joto la waya wa shaba).

Marudio ya kigezo:

Kwanza kurekebisha idadi ya zamu, kurekebisha sasa ili kupata hatua bora ya kufanya kazi; kisha rekebisha idadi ya zamu, rudia mtihani, na usawazishe nguvu ya kufyonza na uzalishaji wa joto.

Linganisha mikondo ya nguvu ya kunyonya ya nyenzo tofauti za msingi na uchague suluhisho la gharama nafuu zaidi.

Sura ya 8. Isipokuwa muundo wa vilima, ni mambo gani mengine yataathiri nguvu

Mbali na muundo wa vilima, nguvu ya kufyonza ya sumaku-umeme pia huathiriwa na mambo mengi kama vile sifa za nyenzo, vigezo vya kimuundo, sifa za usambazaji wa nishati na mazingira ya kazi. Ufuatao ni uchambuzi maalum:

8.1 Sifa za nyenzo Ushawishi

  1. Mali ya magnetic ya vifaa vya msingi

Upenyezaji wa sumaku (μ) : Upenyezaji wa sumaku wa koili ya shaba huathiri upinzani wa sumaku wa mzunguko wa sumaku.

Nyenzo za juu za upenyezaji wa sumaku (kama vile karatasi za silicon na Permalloy) zinaweza kufanya mistari ya sumaku ya nguvu kujilimbikizia zaidi, kupunguza mtiririko wa sumaku kuvuja, na kuboresha kwa kiasi kikubwa nguvu ya solenoid. Kwa mfano, nguvu ya kufyonza ya Permalloy (μₐ≈10⁵) inaweza kuwa zaidi ya mara 10 kuliko ile ya nyenzo za kawaida za chuma.

Ikiwa nyenzo ina upenyezaji mdogo wa sumaku (kama vile hewa μ≈μ₀), nguvu nyingi za magnetomotive (NI) zitatumiwa kwenye pengo la hewa, na kusababisha upungufu mkubwa wa nguvu ya kunyonya.

Upenyezaji wa sumaku wa kueneza (Bₛ) Wakati msongamano wa sumaku wa sumaku kwenye msingi unazidi thamani ya kueneza, upenyezaji wa sumaku hushuka kwa kasi na ukuaji wa nguvu ya kufyonza hudorora.

Kwa mfano, Bₛ ya karatasi za chuma za silicon ni karibu 1.5-1.8T. Baada ya kuzidi thamani hii, hata ikiwa sasa imeongezeka, nguvu ya kunyonya ni vigumu kuongezeka.

Nguvu ya Kulazimisha (Hₙ) na kusalia Nyenzo zenye nguvu ya juu ya kulazimisha (kama vile nyenzo ngumu za sumaku) zina ubakishaji mkubwa baada ya kukatika kwa nguvu, ambayo inaweza kusababisha armature kushindwa kutolewa; nyenzo laini za sumaku (kama vile chuma safi) zinaweza kuondolewa sumaku haraka, ambazo zinafaa kwa matukio ambayo yanahitaji kuanza na kuacha mara kwa mara.

8.2. Ulinganisho wa vifaa vya silaha na msingi

Silaha inahitaji kufanana na mali ya sumaku ya nyenzo za msingi, vinginevyo nguvu itapotea kwa sababu ya upinzani usio na nguvu wa sumaku. Kwa mfano:

Msingi umetengenezwa kwa chuma cha silicon na silaha imetengenezwa kwa chuma cha kawaida. Nguvu ya kunyonya inaweza kupunguzwa kwa 10% -20% kutokana na ongezeko la upinzani wa magnetic interface.

Hali nzuri ni kwamba msingi na silaha hufanywa kwa nyenzo sawa, na uso wa kuwasiliana ni laini (ukali ≤Ra1.6μm), kupunguza umbali sawa wa pengo la hewa.

8.3. Nyenzo zisizo za sumaku Ushawishi

Ikiwa vipengee visivyo vya sumaku kama vile mifupa ya koili na tabaka za kuhami vimeundwa kwa nyenzo za kupitishia sumaku (kama vile mifupa ya chuma), mistari ya nguvu ya sumaku itazibwa, na hivyo kusababisha kupungua kwa nguvu ya kufyonza. Nyenzo za upitishaji zisizo za sumaku kama vile nailoni na resin epoxy zinapaswa kutumika.

8.4. Ushawishi wa vigezo vya muundo

Umbali wa pengo la hewa Kadiri pengo la hewa linavyopungua, nguvu ya kufyonza huongezeka kwa mpangilio wa mraba. Mfano: Ikiwa pengo la hewa limepunguzwa kutoka 2mm hadi 1mm, nguvu ya kunyonya inaweza kuongezeka kwa mara 4.

Vizuizi vya vitendo: Nafasi ya kusogea kwa silaha inahitaji kuhifadhiwa (kwa mfano, relay ya sumakuumeme inahitaji kuhifadhi kiharusi cha 0.1-0.5mm), na ikiwa mwango wa hewa ni mdogo sana, ni rahisi kukwama kwa sababu ya vumbi na deformation.

8.5 Eneo la nguzo la sumaku (A)

Kuongeza eneo la nguzo ya sumaku kwa uwiano wa moja kwa moja kunaweza kuongeza moja kwa moja nguvu ya solenoid.

Mfano: Wakati kipenyo cha pole ya sumaku kinapoongezeka kutoka 10mm hadi 20mm (eneo huongezeka kwa mara 4), nguvu ya kunyonya huongezeka kwa mara 4 ipasavyo (wakati hali zingine hazibadilika). Athari ya ukingo: Tofauti ya mistari ya sumaku ya nguvu kwenye ukingo wa nguzo ya sumaku itapunguza eneo la ufanisi. Mistari ya sumaku ya nguvu inaweza kujilimbikizia kwa kuzungusha pembe (R=1-2mm) au kuongeza pete ya sumaku (kama vile pete laini ya aloi ya sumaku).

Solenoid Actuator Design.jpg

Sura ya 9 : Ugavi wa nguvu na sifa za sasa Ushawishi

9.1: Aina ya sasa (DC/AC)

Sifa za sasa za DC: uga sumaku thabiti, hakuna upotevu wa sasa wa eddy, kushuka kwa thamani ndogo ya kufyonza, zinazofaa kwa matukio yanayohitaji nguvu ya kudumu ya kufyonza (kama vile vikombe vya kufyonza vya sumakuumeme).

Hasara za sasa za DC: magnetism iliyobaki baada ya kushindwa kwa nguvu inaweza kuathiri kutolewa kwa silaha, na mzunguko wa demagnetization unahitajika.

AC ya sasa:

Sehemu ya sumaku inabadilika kulingana na wakati, ambayo itatoa upotezaji wa sasa wa eddy (inapokanzwa kwa msingi wa chuma) na upotezaji wa hysteresis, na nguvu ya kunyonya itabadilika mara kwa mara (mzunguko ni mara mbili ya mzunguko wa nguvu).

Manufaa: Hakuna uondoaji sumaku unaohitajika, unaofaa kwa matukio ya uanzishaji wa masafa ya juu (kama vile viwasiliani vya AC), lakini kilele cha kufyonza ni takriban 80% ya umeme sawa wa DC.

9.2. Mawimbi ya sasa na ripple

Nguvu ya wastani ya kufyonza ya mkondo wa mapigo (kama vile wimbi la mraba na wimbi la sine) ni ya chini kuliko ile ya mkondo wa DC. Kwa mfano:

Mzunguko wa wimbi la mraba na mzunguko wa wajibu wa 50% una nguvu ya wastani ya kunyonya ya 50% tu ya kilele sawa cha sasa cha DC, lakini nguvu ya papo hapo ya kunyonya ya kilele ni sawa (makini na uvumilivu wa joto wa coil).

Ugavi wa umeme wenye mgawo mkubwa wa ripple utasababisha kushuka kwa nguvu kwa nguvu, ambayo inaweza kusababisha mtetemo wa silaha (kama vile sauti ya "buzzing"), na capacitor ya chujio inahitajika ili kuleta utulivu.

  1. Nguvu ya usambazaji wa nguvu na upinzani wa ndani

Wakati upinzani wa ndani wa ugavi wa umeme ni mkubwa sana, matone ya voltage baada ya coil ni nishati, sasa halisi ni ya chini kuliko thamani ya kubuni, na nguvu ya kunyonya haitoshi. Kwa mfano:

Wakati ugavi wa umeme wa 12V na upinzani wa ndani wa 1Ω unatoa nguvu kwa coil 10Ω, sasa halisi ni 1.09A (thamani bora 1.2A), na nguvu ya kunyonya inapungua kwa karibu 17%.

Matukio ya majibu yanayobadilika (kama vile kufyonza haraka) yanahitaji ugavi wa nishati ili kutoa mkondo mkubwa wa muda mfupi (kama vile usambazaji wa nishati ya hifadhi ya capacitor), vinginevyo kupanda polepole kwa mkondo kutasababisha muda wa kuvuta kuongezwa.

 

Sura ya 10. Mazingira ya kazi

  1. Halijoto

Mabadiliko ya upinzani wa coil ya shaba: Kwa kila ongezeko la 10℃ la joto la waya wa shaba, upinzani huongezeka kwa 4%, na kusababisha kupungua kwa sasa na kupungua kwa nguvu ya kunyonya. Kwa mfano: Wakati coil inapokanzwa kutoka 25 ℃ hadi 65 ℃, upinzani huongezeka kwa 16%. Ikiwa voltage ya umeme inabakia bila kubadilika, sasa inapungua kwa 14%, na nguvu ya kunyonya inapungua kwa karibu 27%. Uharibifu wa sifa za sumaku za nyenzo: Kwa joto la juu, upenyezaji wa sumaku wa karatasi za chuma za silicon unaweza kupungua kwa 10% -20%, na feri zinaweza hata kupoteza sumaku kutokana na kuzidi joto la Curie (kama vile feri za Mn-Zn karibu 200 ℃).

  1. Uingiliaji wa shamba la sumaku

Kuzingira sehemu zenye nguvu za sumaku (kama vile sumaku-umeme na injini nyingine) kunaweza kusababisha upotoshaji wa saketi ya sumaku na uhamishaji wa mwelekeo wa kunyonya. Kwa mfano:

Wakati sumaku-umeme mbili kutoka kwa umbali wa 10cm zinafanya kazi kwa wakati mmoja, mwingiliano kati ya pande zote mbili unaweza kupunguza nguvu ya kufyonza kwa 5% -10%, na kifuniko cha kuzuia sumaku (kama vile kifuniko cha aloi cha upenyezaji wa juu) kinahitajika ili kutengwa.

  1. Mkazo wa mitambo na deformation

Chini ya hali ya juu ya nguvu ya muda mrefu, msingi wa chuma au silaha inaweza kupata deformation ya plastiki, na kusababisha ongezeko la pengo la hewa au uso mbaya wa kuwasiliana, na nguvu ya kunyonya hupungua mwaka hadi mwaka.

Sura ya 11: Mambo mengine

  1. Uvujaji na kinga ya sumaku

Uvujaji wa nje wa coil ya solenoid itatumia nguvu ya umeme, ambayo inaweza kupunguzwa kwa njia zifuatazo:

Funga nyenzo za upinzani wa sumaku za chini (kama vile chuma laini) kuzunguka pembezoni ya nje ya msingi wa chuma kama "nira ya sumaku" ili kuongoza uvujaji wa kurudi kwa sumaku kwenye mzunguko wa sumaku.

Epuka kuweka vipengee vya upitishaji sumaku (kama vile boliti, vifuniko vya chuma) karibu na msingi wa chuma ili kuzuia kuvuja kwa mzunguko mfupi wa sumaku.

  1. Usahihi wa mchakato wa utengenezaji

Upepo usio na usawa (kama vile mapengo makubwa kati ya tabaka) utasababisha usambazaji usio sawa wa shamba la sumaku na kushuka kwa joto;

Ustahimilivu wa kuunganisha kati ya msingi na silaha (kama vile hitilafu ya usawa> 0.05mm) itasababisha mapungufu ya hewa na kupunguzwa kwa ndani.

Muhtasari: Mkakati wa uboreshaji wa vipengele vingi

Ili kuongeza unyonyaji wa sumaku-umeme, ni muhimu kufuata kanuni za "kufungwa kwa mzunguko wa sumaku, conductivity ya juu ya nyenzo, kupunguza pengo la hewa, na utulivu wa sasa", huku ukisawazisha utata ufuatao:

Sura ya 12:Uchunguzi wa Kisa Uliofaulu

  1. Upepo wa relay ya sumakuumeme: waya mwembamba usio na waya, kipenyo cha waya: 0.1-0.3mm, vilima zamu 2000-5000, usambazaji wa umeme wa DC 12V, sasa 20-50mA. Msingi hutumia karatasi ya chuma ya silicon ya aina ya E, na mwango wa hewa unadhibitiwa kwa 0.5-1mm ili kuhakikisha kufyonzwa na kutolewa haraka.
  2. Chuki ya sumakuumeme

Upepo: Mamia ya zamu za waya nene za shaba (sehemu ya sehemu ya msalaba 10-20mm²), usambazaji wa umeme wa DC 220V, mkondo wa sasa unaweza kufikia makumi ya amperes.

Muundo: Muundo wa safu nyingi za nguzo, ongeza eneo la nguzo A, na ushirikiane na mfumo wa kupoeza maji kwa utengano wa joto.

3. Tahadhari

Kikomo cha usalama: Sasa inayozidi uwezo wa sasa wa kubeba waya itasababisha insulation kuzeeka au hata moto, na ukingo wa usalama wa 20% -30% lazima uhifadhiwe.

Hatari ya kueneza kwa sumaku: Baada ya mtiririko wa sumaku wa msingi kuzidi kiwango cha kueneza (kama vile takriban 1.5-1.8T kwa karatasi za chuma za silicon), nguvu ya kufyonza haiongezeki tena sana na ongezeko la sasa, na uthibitishaji wa uigaji wa sumaku unahitajika.

 

Sura ya 13 : Muhtasari

Kwa kifupi, ili kufikia upeo wa harakati ya kufyonza ya sumaku-umeme, uboreshaji unahitajika kutoka kwa vipengele vingi, ikiwa ni pamoja na idadi ya zamu za vilima, ukubwa wa sasa, nyenzo za coil na upenyezaji wa nyenzo za msingi za upenyezaji wa sumaku, nk Kupitia muundo na matengenezo ya busara, sumaku-umeme inaweza kufanya kazi katika hali bora na kufikia harakati ya juu ya kufyonza. Kupitia utoshelezaji wa kina wa mbinu zilizo hapo juu, utendaji wa kufyonza wa sumaku-umeme unaweza kuboreshwa, huku ukizingatia ufanisi, maisha na usalama. Katika matumizi ya vitendo, muundo unaolengwa unapaswa kufanywa pamoja na mahitaji maalum (kama vile saizi ya kufyonza, kasi ya majibu, na wakati wa kufanya kazi). Katika mchakato wa kufikia kiwango cha juu cha kunyonya, hatua zifuatazo pia husaidia sana:

  1. Boresha muundo wa koili: Tumia mbinu ya kukunja safu nyingi ili kuongeza msongamano wa koili ili kuongeza nguvu ya uga wa sumaku.
  2. Punguza pengo la hewa: Kuwepo kwa pengo la hewa kutadhoofisha uwanja wa sumaku, na kupunguza pengo la hewa kunaweza kuongeza uvutaji. Wakati wa kuunda sumaku-umeme, pengo la hewa linapaswa kupunguzwa ili kuongeza kunyonya.
  3. Chagua hali ya kuendesha gari inayofaa: Kulingana na mazingira ya kazi na mahitaji ya sumaku-umeme, chagua modi ya kiendeshi inayofaa, kama vile kiendeshi cha DC, kiendeshi cha AC, n.k., ili kuhakikisha kwamba sumaku-umeme inafanya kazi katika hali bora zaidi.
  4. Matengenezo ya mara kwa mara: Wakati wa matumizi ya sumaku-umeme, ni muhimu kuiangalia mara kwa mara na kuitengeneza ili kuhakikisha uendeshaji wake wa kawaida. Wakati huo huo, sumaku ya umeme inapaswa kulindwa kutokana na vibration na athari ili kuepuka uharibifu.