Solenoid güýç optimizasiýasy: Iň ýokary täsir üçin strategiýalar

Elektromagnit / solenoidiň optimal öndürijiligini gazanmak we iň ýokary güýç almak üçin solenoid rulon dizaýnyny, solenoid ýaşaýyş jaý materialyny, gurluşyny göz öňünde tutmaly we optimizirlemeli. Solenoid dizaýnyna başlansoň, solenoid rulonyň öwrümleriniň sanyny, ajaýyp DC tok çeşmesini we tok tokyny, mis rulon materiallaryny saýlamak we metal materiallaryň magnit geçirijiligini dizaýn etmek möhümdir. Elektromagnitiň iň ýokary güýjüni optimizirlemek üçin aşakdaky taraplary optimizirlemeli.

Mazmuny

1-nji bap: Solenoid rulonyň dizaýny

2-nji bap: Sim saýlamak

3-nji bap. Rulonyň gurluşy we magnit zynjyrynyň dizaýny

4-nji bap. Elektromagnit üçin metal bölek materiallaryny saýlamak

5-nji bap. Izolýasiýa we ýylylygy bölüp çykarmak materiallaryny saýlamak

6-njy bap: Güýç çeşmesi we dolandyryş ulgamynyň dizaýny

7-nji bap: Synag we düzediş

8-nji bap. Egrem dizaýnyndan başga, başga haýsy faktorlar güýje täsir eder

9-njy bap: Elektrik üpjünçiligi we häzirki häsiýetler Täsir

10-njy bap. Iş gurşawy

11-nji bap: Beýleki faktorlar

12-nji bap: Üstünlikli mysallar

13-nji bap: Gysgaça mazmun

 

1-nji bap:Solenoid rulonDizaýn

Solenoid rulonyň öwrümleri elektromagnitiň güýjüne täsir edýän möhüm faktor. Belli bir tok we solenoid rulonyň göwrümi boýunça, solenoid rulonlaryň öwrümleri näçe köp bolsa, güýç şonça-da köp bolar. Näçe köp öwrümli bolsa, solenoid rulony bilen solenoidiň güýçli güýji emele gelip biler. Şonuň üçin, elektromagnit dizaýn edilende, sargy öwrümleriniň sanyny mümkin boldugyça köpeltmäge synanyşyň.

Mis rulon solenoid güýjüne-de uly täsir edýär. Iň oňat mis rulony ýokary geçirijilik we magnit geçirijiligi bolmalydyr. Conductokary geçirijilikli materiallar garşylygy azaldyp, solenoid ulanylanda energiýa ýitgisini azaldyp biler; magnokary magnit geçirijiligi bolan materiallar magnit meýdanynyň güýjüni artdyryp biler. Şonuň üçin solenoid üçin mis rulony saýlanyňyzda, oňat geçirijiligi we ýokary magnit geçirijiligi bolan mis saýlanmalydyr. Elektrik togy kesgitlenen bolsa, has az öwrüm etmek üçin mis simiň uly diametrini ulanyp bilersiňiz (bu garşylygy azaldyp, gyzdyrmagyň öňüni alyp biler). Bölünen sargylar: Birnäçe gatlak aýlananda, aralyk ballaryny azaltmak we rulonyň netijeliligini ýokarlandyrmak üçin "bal ary" ýa-da "segmentli" egrem usullaryny ulanyň.

2-nji bap: Mis simleri saýlamak

Düşündiriş standarty üçin Pls dykyzlygyny saýlaýar: 3-5 inedördül metr mis sim we ýokary tok işinde mis simini 6-8 inedördül metre çenli köpeldip bolar, ýöne ýylylygyň ýaýramagy dizaýny güýçlendirilmeli. Ekstremal ýagdaýda mis rulon dizaýny üçin pes temperaturaly şertlerde garşylygy ýok etmek we ultra-uly tok gazanmak üçin ýokary geçiriji simler (niobium-titanium garyndysy) ulanylyp bilner. Deriniň täsiriniň ýitgisini azaltmak üçin ýokary ýygylykly ssenariýalar üçin Litz sim (izolirlenen inçe simleriň köp sanlysy) zerurdyr.

3-nji bap. Rulonyň gurluşy we magnit zynjyrynyň dizaýny

Housingaşaýyş jaý görnüşi: "U görnüşli" ýa-da "E görnüşli" ýadrolar ýapyk magnit zynjyryny emele getirmegi we magnit syzmagyny azaltmagy makul bilýärler. Mysal üçin, armaturaly U şekilli ýadro simmetrik magnit zynjyryny emele getirip we magnit güýç çyzyklaryny jemläp biler. Esasy ýaşaýyş jaýynyň kesiş meýdany solenoid rulonyna laýyk gelmelidir. Kesiş meýdany gaty az bolsa, magnit doýgunlygyna getirer we sorujy güýji azaldar.

4-nji bap. Metal bölek materiallaryny saýlamak

Esasy material, magnit garşylygy peseldip bilýän ýokary magnit geçirijiligi bolan kremniý polatdan ýa-da ýumşak ferrit materiallardan ybarat bolmaly.

Laminirlenen gurluş: AC elektromagnitleri häzirki ýitgileri azaltmak üçin laminirlenen ýadrolary (listleriň arasynda izolýasiýa) ulanmalydyrlar; DC elektromagnitleri slaýd çybyklaryny ýa-da ýokarky çişleri ýasamak üçin pes uglerodly polat ýadrosynyň (arassa demir ýaly) bir bölegini ulanyp biler.

5-nji bap. Izolýasiýa lentasyny we ýylylygy bölüp çykarýan materiallary saýlamak

Izolýasiýa gatlagy: Howanyň häzirki dykyzlygyny ýokarlandyrmak üçin ýokary temperatura çydamly emal sim (200 ° C çydamly polimid emal sim ýaly) talap edilýär. Solenoid rulony has gowy gorap biler.

Atylylyk paýlanyş dizaýny: Mümkin bolsa, solenoid rulon termiki geçiriji silikon ýa-da alýumin ýylylyk geçiriji bilen örtülendir.

Aýratyn zerurlyk ýüze çykanda, howany sowatmak ýa-da suwuk sowatmak (ýag ​​sowadyjy) enjamyny güýçlendirip bilersiňiz. Bu dizaýn, uzak möhletli ýokary tok işleýän gurşawlar üçin amatlydyr.

6-njy bap: Güýç çeşmesi we dolandyryş ulgamynyň dizaýny

DC elektrik üpjünçiligini saýlamak: hemişelik tok bilen, sorujy güýç durnukly bolmaly, uzak möhletli üznüksiz sorujy güýji (elektromagnit sorujy käse ýaly) sahnalar üçin amatly bolmaly.

Impuls elektrik üpjünçiligi: gysga wagtyň dowamynda ýokary tok ulanyň (kondensatoryň zyňylmagy ýaly), sorujy güýji derrew ýokarlandyryň we rulonyň ýylylyga çydamlylygyna üns beriň.

Naprýa .eniýäniň gabat gelmegi: aşa güýçli naprýa .eniýeniň ýanmazlygy ýa-da ýeterlik sorulma güýjüniň döremegine sebäp bolmazlygy üçin tok üpjünçiliginiň naprýa .eniýesini rulon garşylygyna görä hasaplaň.

Dolandyryş zynjyrynyň dizaýny

Kuwwatly başlangyç çeşmesi: toguň kem-kemden köpelmegi zerur, bu artýan täsirini azaldyp we solenoid rulonyň hyzmat möhletini uzaldyp biler.

Seslenme düzgünleşdirmesi: hemişelik sorujy güýji saklamak üçin (ýapyk görnüşli PID dolandyryşy ýaly) hakyky güýji çykarmak üçin häzirki datçigi goşuň.

Çalt demagnetizasiýa zynjyry: elektrik togy kesilenden soň, galyndy magnetizmi armatura ýelmeşmezligi üçin ters impuls ýa-da çykaryjy rezistor arkaly ýok edilýär.

7-nji bap: Synag we düzediş

Güýç synagy: Dürli toklaryň we öwrümleriň aşagynda sorujy güýji ölçemek, dürli tok güýçleriniň egrisini çyzmak we iň ýokary nokady tapmak üçin güýç ölçeýjisini ulanyň. Daşky gurşaw temperaturasynyň rulon garşylygyna täsirine üns beriň (mis simiň temperaturasynyň her 1 ° C ýokarlanmagy üçin garşylyk 0,4% ýokarlanýar).

Parametriň gaýtalanmagy:

Ilki bilen öwrümleriň sanyny düzediň, iň gowy iş nokadyny tapmak üçin toky sazlaň; soň öwrümleriň sanyny sazlaň, synagy gaýtalaň we sorujy güýji we ýylylygy öndürmegi deňleşdiriň.

Dürli esasy materiallaryň sorujy güýç egrilerini deňeşdiriň we iň tygşytly çözgüdi saýlaň.

8-nji bap. Egrem dizaýnyndan başga, başga haýsy faktorlar güýje täsir eder

Egriji dizaýndan başga-da, elektromagnitiň sorujy güýji maddy häsiýetler, gurluş parametrleri, elektrik üpjünçiligi aýratynlyklary we iş gurşawy ýaly köp faktorlara täsir edýär. Aşakda anyk derňew bar:

8.1 Maddy aýratynlyklary Täsir

1. Esasy materiallaryň magnit häsiýetleri

Magnit geçirijiligi (μ): Mis rulonyň magnit geçirijiligi magnit zynjyrynyň magnit garşylygyna täsir edýär.

Magnokary magnit geçirijilik materiallary (kremniý polat listler we Permalloý ýaly) magnit güýç çyzyklaryny has köp jemläp, syzýan magnit akymyny azaldyp we solenoid güýjüni ep-esli gowulaşdyryp biler. Mysal üçin, Permalloýyň (μₐ≈10⁵) sorujy güýji adaty demir materiallaryndan 10 esse ýokary bolup biler.

Eger material pes magnit geçirijiligine eýe bolsa (howa μ≈μ₀ ýaly), magnit hereketlendiriji güýjüň (NI) howa boşlugynda sarp ediler, bu bolsa sorujy güýjüň ep-esli azalmagyna getirer.

Doldurma magnit induksiýa intensiwligi (Bₛ) coreadrodaky magnit akymynyň dykyzlygy doýma bahasyndan ýokary bolsa, magnit geçirijiligi birden peselýär we sorujy güýç ösüşi durgunlaşýar.

Mysal üçin, kremniý polatdan ýasalan Bₛ takmynan 1,5-1,8T. Bu bahadan geçenden soň, tok köpelse-de, sorujy güýji köpeltmek kyn.

Mejbury güýç (Hₙ) we gaýtadan işlemek Highokary mejbury güýçli materiallar (gaty magnit materiallary ýaly) armaturanyň çykyp bilmezligine sebäp bolup biljek güýç näsazlygyndan soň uly täsir edýär; softumşak magnit materiallary (arassa demir ýaly) ýygy-ýygydan başlamagy we durmagy talap edýän sahnalar üçin amatly çalt demagnetizasiýa edilip bilner.

8.2. Armatura we esasy materiallaryň gabat gelmegi

Armatura esasy materialyň magnit häsiýetlerine laýyk gelmelidir, ýogsam güýç üznüksiz magnit garşylygy sebäpli ýitiriler. Mysal üçin:

Coreadrosy kremniý polatdan, armatura adaty polatdan ýasalýar. Interfeýs magnit garşylygynyň ýokarlanmagy sebäpli sorujy güýç 10% -20% azalmagy mümkin.

Iň amatly ýagdaý, ýadro bilen armatura bir materialdan ýasalýar we kontakt üstü tekiz (gödekligi ≤Ra1.6μm) bolup, howa boşlugynyň ekwiwalent aralygyny azaldar.

8.3. Magnit däl materiallaryň täsiri

Rulon skeletleri we izolýasiýa gatlaklary ýaly magnit däl komponentler magnit geçiriji materiallardan (demir süňkler ýaly) ýasalan bolsa, magnit güýç setirleri ýapylar, netijede sorujy güýç azalýar. Neýlon we epoksi rezin ýaly magnit däl geçiriji materiallar ulanylmaly.

8.4. Gurluş parametrleriniň täsiri

Howa boşlugy aralygy Howa boşlugy näçe kiçi bolsa, sorujy güýç kwadrat tertipde ýokarlanýar. Mysal: Howa boşlugy 2 mm-den 1 mm-e çenli azalsa, sorujy güýç 4 esse artdyrylyp bilner.

Amaly çäklendirmeler: Armatura hereket meýdany ätiýaçlandyrylmalydyr (mysal üçin, elektromagnit röle 0,1-0,5 mm urmagy ätiýaçlandyrmalydyr) we howa boşlugy gaty az bolsa, tozan we deformasiýa sebäpli ýapyşmak aňsat.

8.5 Magnit polýus meýdany (A)

Magnit polýus meýdanyny göni ululykda köpeltmek solenoid güýjüni gönüden-göni artdyryp biler.

Mysal: Magnit polýusyň diametri 10 mm-den 20 mm-e çenli ýokarlananda (meýdany 4 esse ýokarlanýar), sorujy güýç degişlilikde 4 esse ýokarlanýar (beýleki şertler üýtgemän halatynda). Gyrasy effekti: Magnit polýusyň gyrasyndaky magnit güýç çyzyklarynyň tapawudy täsirli meýdany azaldar. Magnit güýç çyzyklary burçlary tegeleklemek (R = 1-2mm) ýa-da magnit halkasy (ýumşak magnit garyndy halkasy ýaly) goşmak arkaly jemlenip bilner.

9-njy bap: Elektrik üpjünçiligi we häzirki häsiýetler Täsir

9.1: Häzirki görnüşi (DC / AC)

DC tok häsiýetnamalary: durnukly magnit meýdany, yzygiderli tok ýitgisi ýok, hemişelik sorujy güýji talap edýän sahnalar üçin amatly (elektromagnit sorujy käseler ýaly).

DC tokyň kemçilikleri: elektrik togunyň kesilmeginden soň galyndy magnit armaturanyň çykmagyna täsir edip biler we demagnetizasiýa zynjyry zerurdyr.

AC tok:

Magnit meýdany wagtyň geçmegi bilen üýtgeýär, bu bolsa tok ýitgisini (demir ýadrosynyň gyzdyrylmagy) we histerezi ýitgisini döreder we sorujy güýç wagtal-wagtal üýtgäp durar (ýygylyk güýç ýygylygynyň iki essesidir).

Üstünlikleri: highokary ýygylykly başlangyç ssenariýalary üçin (AC kontaktlary ýaly) demagnetizasiýa talap edilmeýär, ýöne emiş derejesi şol bir tok tokynyň 80% töweregi.

9.2. Häzirki tolkun formasy we süýüm

Impuls tokynyň ortaça sorujy güýji (inedördül tolkun we sinus tolkuny) DC tokyndan pesdir. Mysal üçin:

50% wezipe sikli bolan kwadrat tolkun toky, şol bir ýokary tok tokynyň ortaça sorujy güýjüne bary-ýogy 50% täsir edýär, ýöne dessine pik sorujy güýji birmeňzeşdir (rulonyň ýylylyga çydamlylygyna üns beriň).

Uly süýüm koeffisiýenti bolan tok üpjünçiligi, armatura titremesine sebäp bolup bilýän emiş güýjüniň üýtgemegine sebäp bolar we toky durnuklaşdyrmak üçin süzgüç kondensatory talap edilýär.

3. Elektrik üpjünçiligi güýji we içerki garşylyk

Elektrik üpjünçiliginiň içerki garşylygy gaty uly bolanda, rulon güýçlendirilenden soň naprýa .eniýe peselýär, hakyky tok dizaýn bahasyndan pes we sorujy güýç ýeterlik däl. Mysal üçin:

Içerki garşylygy 1Ω bolan 12V elektrik üpjünçiligi 10Ω rulon bilen üpjün edilende, hakyky tok 1.09A (ideal bahasy 1.2A), sorujy güýç takmynan 17% azalýar.

Dinamiki jogap ssenarileri (çalt emmek ýaly) gysga möhletli uly tok (kondensatoryň energiýa saklaýyş güýji üpjünçiligi) bilen üpjün edilmegini talap edýär, ýogsam tokyň haýal ýokarlanmagy emiş wagtynyň uzalmagyna sebäp bolar.

 

10-njy bap. Iş gurşawy

1. Temperatura

Mis rulon garşylygy üýtgeýär: Mis simiň temperaturasynyň her 10 ℃ ýokarlanmagy üçin garşylyk 4% ýokarlanýar, netijede tok azalýar we sorujy güýç azalýar. Mysal üçin: Bobin 25 from 65 is gyzdyrylanda garşylyk 16% ýokarlanýar. Elektrik üpjünçiliginiň naprýa .eniýesi üýtgemese, tok 14%, sorujy güýç takmynan 27% azalýar. Maddy magnit häsiýetleriniň ýaramazlaşmagy: temperatureokary temperaturada kremniý polatdan ýasalan magnit geçirijiligi 10% -20% peselip biler we Kýuri temperaturasyndan ýokary bolmagy sebäpli ferritler magnitliligini ýitirip bilerler (Mn-Zn ferritleri ýaly 200 about).

2. Magnit meýdan päsgelçiligi

Güýçli magnit meýdanlaryny gurşap almak (beýleki elektromagnitler we hereketlendirijiler ýaly) magnit zynjyrynyň ýoýulmagyna we emiş ugrunyň süýşmegine sebäp bolup biler. Mysal üçin:

Iki sany elektromagnit bir wagtyň özünde 10 sm aralykda işlese, özara päsgelçilik sorujy güýji 5% -10% azaldyp biler we izolýasiýa üçin magnit gorag örtügi (ýokary geçirijilikli ergin örtügi ýaly) zerurdyr.

3. Mehaniki stres we deformasiýa

Uzak möhletli ýokary güýçli şertlerde demir ýadrosy ýa-da armatura plastiki deformasiýa bolup biler, netijede howa boşlugynyň köpelmegine ýa-da kontakt ýüzüniň köpelmegine sebäp bolup biler we sorujy güýç ýylsaýyn azalýar.

11-nji bap: Beýleki faktorlar

1. Syzmak we magnit gorag

Solenoid rulonyň daşky syzmagy, aşakdaky usullar bilen azaldyp boljak elektromagnit güýjüni sarp eder:

Demir ýadrosynyň daşky periferiýasyna pes magnit garşylyk materialyny (ýumşak demir ýaly) örtüň, magnit zynjyryna syzýan magnit dolanyşygyny ugrukdyrmak üçin "magnit boýuntyrygy" hökmünde örtüň.

Magnit gysga geçirijiniň syzmagynyň öňüni almak üçin magnit geçiriji komponentleri (boltlar, metal gaplar) demir ýadrosynyň ýanynda goýmaň.

2. Önümçilik prosesiniň takyklygy

Düz däl egrem-bugram (gatlaklaryň arasyndaky gaty uly boşluklar) magnit meýdanynyň deň paýlanmagyna we sorulma üýtgemelerine sebäp bolar;

Coreadro bilen armaturanyň arasyndaky gurnama çydamlylygy (paralellizm ýalňyşlygy> 0.05mm) deňsiz howa boşluklaryna we ýerli emişiň azalmagyna sebäp bolar.

Gysgaça mazmun: Köp faktorly bilelikdäki optimizasiýa strategiýasy

Elektromagnitiň sorulmagyny has köpeltmek üçin aşakdaky gapma-garşylyklary deňleşdirip, "magnit zynjyrynyň ýapylmagy, ýokary material geçirijiligi, howa boşlugyny azaltmak we häzirki durnuklaşdyryş" ýörelgelerine eýermeli:

12-nji bap:Üstünlikli mysallar

1. Elektromagnit röle rulon sargysy: inçe emal sim, simiň diametri: 0,1-0.3mm, aýlaw 2000-5000 öwrüm, tok üpjünçiligi DC 12V tok üpjünçiligi, häzirki 20-50mA. Coreadro E görnüşli kremniý polatdan ýasalan listi ulanýar we çalt sorulmagyny we çykmagyny üpjün etmek üçin howa boşlugy 0,5-1mm aralygynda dolandyrylýar.
2. Elektromagnit çuk

Aýlaw: galyň mis simiň ýüzlerçe öwrümi (kesiş meýdany 10-20mm²), DC 220V tok üpjünçiligi, tok onlarça amperlere ýetip biler.

Gurluşy: Köp polýus massiw dizaýny, A polýus meýdanyny köpeltmek we ýylylygyň ýaýramagy üçin suw sowadyş ulgamy bilen hyzmatdaşlyk etmek.

3. Çäreler

Howpsuzlyk çäkleri: Simiň häzirki göterijilik ukybyndan ýokary bolan izolýasiýa izolýasiýanyň garramagyna ýa-da ýangyna sebäp bolar we 20% -30% howpsuzlyk aralygy saklanmalydyr.

Magnit doýma töwekgelçiligi: coreadrosyň magnit akymy doýma nokadyndan geçenden soň (kremniý polat polotno üçin takmynan 1,5-1,8T), sorujy güýç toguň köpelmegi bilen ep-esli artmaýar we magnit simulýasiýa barlagy zerurdyr.

 

13-nji bap: Gysgaça mazmun

Gysgaça aýdylanda, elektromagnitiň iň ýokary sorujy hereketine ýetmek üçin, öwrümleriň sanyny, häzirki ululygyny, rulon materialyny we esasy material magnit geçirijiligini we ş.m. goşmak bilen köp tarapdan optimizasiýa zerurdyr. Aboveokardaky usullary hemmetaraplaýyn optimizasiýa etmek arkaly, netijeliligi, ömri we howpsuzlygy göz öňünde tutup, elektromagnitiň sorujy öndürijiligi ýokarlandyrylyp bilner. Amaly amalyýetlerde maksatly dizaýn aýratyn zerurlyklar (sorulmagyň ululygy, jogap tizligi we iş wagty ýaly) bilen bilelikde amala aşyrylmalydyr. Maksimum siňdiriş hereketine ýetmek üçin aşakdaky çäreler hem örän peýdalydyr:

1. Bobin gurluşyny optimizirläň: Magnit meýdanynyň güýjüni ýokarlandyrmak üçin rulonyň dykyzlygyny ýokarlandyrmak üçin köp gatly egrem usulyny ulanyň.
2. Howa boşlugyny azaltmak: Howa boşlugynyň bolmagy magnit meýdanyny gowşadar we howa boşlugyny azaltmak sorulmagy artdyryp biler. Elektromagnit taslanylanda, sorulmagy ýokarlandyrmak üçin howa boşlugyny azaltmaly.
3. Amatly sürüjilik re modeimini saýlaň: Iş gurşawyna we elektromagnitiň talaplaryna laýyklykda, elektromagnitiň iň oňat işlemegini üpjün etmek üçin DC sürüjisi, AC sürüjisi we ş.m. ýaly amatly sürüjini saýlaň.
4. Yzygiderli tehniki hyzmat: Elektromagnit ulanylanda, kadaly işlemegi üçin yzygiderli barlamaly we abatlamaly. Şol bir wagtyň özünde, elektromagnit titremeden we zeper ýetmezligi üçin täsirden goralmalydyr.