Πώς να φτιάξετε ηλεκτρομαγνήτη στο σπίτι

Ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα – ένας τεχνητός μαγνήτης στον οποίο δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο και είναι συγκεντρωμένο στον σιδηρομαγνητικό πυρήνα ως αποτέλεσμα της διέλευσης ενός ηλεκτρικού ρεύματος διαμέσου της περιέλιξης που το περιβάλλει, δηλ. όταν περνάει ρεύμα διαμέσου του πηνίου, ο πυρήνας που τοποθετείται μέσα σε αυτό αποκτά τις ιδιότητες ενός φυσικού μαγνήτη.

Το εύρος των ηλεκτρομαγνητών είναι πολύ εκτεταμένο. Χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά μηχανήματα και συσκευές, σε συσκευές αυτοματισμού, στην ιατρική, σε διάφορα είδη επιστημονικής έρευνας. Τις περισσότερες φορές, ηλεκτρομαγνήτες και ηλεκτρομαγνήτες χρησιμοποιούνται για την κίνηση κάποιου είδους μηχανισμών, και σε εργοστάσια για την ανύψωση φορτίων.

Έτσι, για παράδειγμα, ο ηλεκτρομαγνήτης ανύψωσης είναι ένας πολύ βολικός, παραγωγικός και οικονομικός μηχανισμός: το προσωπικό συντήρησης δεν απαιτείται να ασφαλίζει και να απελευθερώνει το μεταφερόμενο φορτίο. Αρκεί να τοποθετήσετε ένα ηλεκτρομαγνήτη στο μεταφερόμενο φορτίο και να ενεργοποιήσετε το ηλεκτρικό ρεύμα στο πηνίο του ηλεκτρομαγνήτη και το φορτίο να έλκεται από τον ηλεκτρομαγνήτη και να το απελευθερώσετε από το φορτίο, απλά πρέπει να απενεργοποιήσετε το ρεύμα.

Ο σχεδιασμός του ηλεκτρομαγνήτη είναι εύκολο να επαναληφθεί και στην ουσία δεν είναι παρά ο πυρήνας και το πηνίο του αγωγού. Σε αυτό το άρθρο θα απαντήσουμε στο ερώτημα πώς να φτιάξετε έναν ηλεκτρομαγνήτη με τα χέρια σας;

Πώς ένας ηλεκτρομαγνήτης (θεωρία)

Εάν ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσω του αγωγού, παράγεται γύρω από αυτόν τον αγωγό ένα μαγνητικό πεδίο. Δεδομένου ότι το ρεύμα μπορεί να ρεύσει μόνο όταν το κύκλωμα είναι κλειστό, ο αγωγός θα πρέπει να είναι ένας κλειστός βρόχος, όπως ένας κύκλος, ο οποίος είναι ο απλούστερος κλειστός βρόχος.

Προηγουμένως, ένας αγωγός τυλιγμένος σε κύκλο χρησιμοποιήθηκε συχνά για να παρατηρήσει τη δράση του ρεύματος σε μια μαγνητική βελόνα που βρίσκεται στο κέντρο του. Σε αυτή την περίπτωση, το βέλος βρίσκεται σε ίση απόσταση από όλα τα μέρη του αγωγού, διευκολύνοντας έτσι την παρακολούθηση της επίδρασης του ρεύματος στον μαγνήτη.

Προκειμένου να ενισχυθεί η επίδραση ενός ηλεκτρικού ρεύματος σε έναν μαγνήτη, είναι πρώτα δυνατό να αυξηθεί το ρεύμα. Ωστόσο, αν πάτε γύρω από τον αγωγό μέσω του οποίου ρέει ένα ρεύμα δύο φορές γύρω από το κύκλωμα που καλύπτει, τότε η επίδραση του ρεύματος στο μαγνήτη θα διπλασιαστεί.

Έτσι, αυτή η ενέργεια μπορεί να αυξηθεί πολλές φορές με στρογγυλοποίηση του αγωγού κατά τον κατάλληλο αριθμό περιόδων γύρω από ένα δεδομένο κύκλωμα. Το προκύπτον αγώγιμο σώμα, που αποτελείται από ατομικές στροφές, ο αριθμός των οποίων μπορεί να είναι αυθαίρετος, ονομάζεται πηνίο.

Θυμηθείτε την πορεία της φυσικής του σχολείου, δηλαδή, όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσω ενός αγωγού υπάρχει μαγνητικό πεδίο. Εάν ο αγωγός είναι τυλιγμένος σε ένα πηνίο, σχηματίζονται οι γραμμές μαγνητικής επαγωγής όλων των στροφών και το προκύπτον μαγνητικό πεδίο θα είναι ισχυρότερο από ότι για έναν απλό αγωγό.

Το μαγνητικό πεδίο που παράγεται από ένα ηλεκτρικό ρεύμα, κατ 'αρχήν, δεν έχει σημαντικές διαφορές σε σύγκριση με ένα μαγνητικό πεδίο, αν επιστρέψουμε στους ηλεκτρομαγνήτες, τότε ο τύπος της δύναμης έλξης του μοιάζει με αυτόν:

F = 40550 ∙ Β²∙ S,

όπου F είναι η δύναμη έλξης, kg (η δύναμη μετράται επίσης σε Newtons, 1 kg = 9,81 N, ή 1 N = 0,102 kg). Β - επαγωγή, Τ; S - περιοχή διατομής του ηλεκτρομαγνήτη, m2.

Δηλαδή, η δύναμη έλξης ενός ηλεκτρομαγνήτη εξαρτάται από τη μαγνητική επαγωγή, εξετάστε τον τύπο του:

Εδώ U0 είναι η μαγνητική σταθερά (12.5 * 107 Gn / m), U είναι η μαγνητική διαπερατότητα του μέσου, N / L είναι ο αριθμός στροφών ανά μονάδα μήκους του σωληνοειδούς, Ι είναι η ισχύς του ρεύματος.

Συνεπώς, η δύναμη με την οποία έλκει ο μαγνήτης εξαρτάται από την ισχύ του ρεύματος, τον αριθμό των στροφών και τη μαγνητική διαπερατότητα του μέσου. Εάν δεν υπάρχει πυρήνας στο πηνίο, το μέσο είναι αέρας.

Παρακάτω είναι ένας πίνακας σχετικών μαγνητικών διαπερατότητας για διαφορετικά μέσα. Βλέπουμε ότι στον αέρα είναι 1, ενώ σε άλλα υλικά είναι δεκάδες ή ακόμα και εκατοντάδες φορές περισσότερο.

Στην ηλεκτρολογία, ένα ειδικό μέταλλο χρησιμοποιείται για τους πυρήνες, ονομάζεται συχνά ηλεκτρικός ή μετασχηματιστικός χάλυβας. Στην τρίτη σειρά του πίνακα βλέπετε "Σίδερο με πυρίτιο" στον οποίο η σχετική μαγνητική διαπερατότητα είναι 7 * 103 ή 7000 GN / m.

Αυτή είναι η μέση τιμή για χάλυβα μετασχηματιστή. Διαφέρει από το συνηθισμένο ακριβώς το ίδιο περιεχόμενο πυριτίου. Στην πράξη, η σχετική μαγνητική διαπερατότητα εξαρτάται από το εφαρμοσμένο πεδίο, αλλά δεν πρόκειται να βρούμε λεπτομέρειες. Τι δίνει τον πυρήνα στο πηνίο; Ο πυρήνας του ηλεκτρικού χάλυβα θα ενισχύσει το μαγνητικό πεδίο του πηνίου περίπου 7000-7500 φορές!

Το μόνο που χρειάζεται να θυμάστε να ξεκινήσετε είναι ότι εξαρτάται από το υλικό πυρήνα μέσα στο πηνίο μαγνητική επαγωγή, και η δύναμη με την οποία θα τραβήξει ο ηλεκτρομαγνήτης εξαρτάται από αυτό.

Πρακτική

Ένα από τα πιο δημοφιλή πειράματα που πραγματοποιούνται για να αποδειχθεί η εμφάνιση ενός μαγνητικού πεδίου γύρω από έναν αγωγό είναι η εμπειρία με τα μεταλλικά τσιπ. Ο αγωγός καλύπτεται με ένα φύλλο χαρτιού και μεταφέρονται πάνω του μαγνητικά τσιπς, κατόπιν ένα ηλεκτρικό ρεύμα περνά μέσα από τον αγωγό και το τσιπ αλλάζει κάπως τη θέση του στο φύλλο. Αυτό είναι σχεδόν ένας ηλεκτρομαγνήτης.

Αλλά για έναν ηλεκτρομαγνήτη, η απλή προσέλκυση μεταλλικών τσιπ δεν αρκεί. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να ενισχυθεί, με βάση τα προαναφερθέντα - πρέπει να κάνετε ένα πηνίο πηνίο σε ένα μεταλλικό πυρήνα. Το πιο απλό παράδειγμα είναι ένα μονωμένο χάλκινο σύρμα τυλιγμένο γύρω από ένα καρφί ή μπουλόνι.

Ένας τέτοιος ηλεκτρομαγνήτης είναι ικανός να προσελκύει διαφορετικούς ακροδέκτες, τρομώδη νόσο και παρόμοια.

Ως σύρμα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε σύρμα από PVC ή άλλη μόνωση ή ένα καλώδιο χαλκού σε μόνωση βερνικιού τύπου PEL ή PEV, τα οποία χρησιμοποιούνται για περιελίξεις μετασχηματιστών, ηχείων, κινητήρων κλπ. Μπορείτε να το βρείτε είτε καινούργιο σε πηνία, είτε να επιστρέψετε από τους ίδιους μετασχηματιστές.

10 Νουμάνια κατασκευής ηλεκτρομαγνητών με απλά λόγια:

1. Η μόνωση σε όλο το μήκος του αγωγού πρέπει να είναι ομοιόμορφη και ανέπαφη, ώστε να μην υπάρχουν σφάλματα μεταξύ των στροφών.

2. Η περιέλιξη πρέπει να πάει σε μια κατεύθυνση όπως σε ένα καρούλι νήματος, δηλαδή, δεν μπορείτε να λυγίσετε το σύρμα 180 μοίρες και να πάτε προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το προκύπτον μαγνητικό πεδίο θα είναι ίσο με το αλγεβρικό άθροισμα των πεδίων κάθε στροφής, αν δεν πάτε σε λεπτομέρειες, τότε οι στροφές που τυλίγονται στην αντίθετη κατεύθυνση θα δημιουργήσουν ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο αντίθετου σήματος, ως αποτέλεσμα του πεδίου θα αφαιρεθεί και ως αποτέλεσμα, η ισχύς του ηλεκτρομαγνήτη θα είναι μικρότερη και αν υπάρχει ο ίδιος αριθμός στροφών σε μια και την άλλη κατεύθυνση, ο μαγνήτης δεν θα προσελκύσει τίποτα καθόλου, αφού τα πεδία καταπιούν ο ένας τον άλλον.

3. Η αντοχή του ηλεκτρομαγνήτη εξαρτάται επίσης από την ισχύ του ρεύματος και εξαρτάται από την τάση που εφαρμόζεται στο πηνίο και την αντοχή του. Η αντίσταση του πηνίου εξαρτάται από το μήκος του σύρματος (όσο μεγαλύτερη είναι, τόσο μεγαλύτερη είναι) όσο και την περιοχή διατομής του (όσο μεγαλύτερη είναι η διατομή, τόσο μικρότερη είναι η αντίσταση), τότε ένας υπολογισμός μπορεί να γίνει με τον τύπο R = p * L / S

4. Εάν το ρεύμα είναι πολύ υψηλό, το πηνίο θα καεί.

5. Με συνεχές ρεύμα - το ρεύμα θα είναι μεγαλύτερο από το εναλλασσόμενο ρεύμα λόγω της επίδρασης της επαγωγικής αντίστασης.

6. Όταν εργάζεστε σε εναλλασσόμενο ρεύμα - ο ηλεκτρομαγνήτης θα κουδουνίζει και θα κουδουνίζει, το πεδίο του θα αλλάζει συνεχώς την κατεύθυνση και η δύναμη έλξης του θα είναι μικρότερη (διπλάσια) από ό, τι όταν εργάζεται σε σταθερή κατάσταση. Στην περίπτωση αυτή, ο πυρήνας για πηνία εναλλασσόμενου ρεύματος είναι κατασκευασμένος από φύλλο μετάλλου, συγκεντρώνοντας μαζί, ενώ οι πλάκες απομονώνονται μεταξύ τους με βερνίκι ή με ένα λεπτό στρώμα κλίμακας (οξείδιο), το λεγόμενο μείγματα - για τη μείωση των απωλειών και των ρευμάτων Foucault.

7. Με την ίδια δύναμη έλξης, ένας ηλεκτρικός μαγνήτης εναλλασσόμενου ρεύματος θα ζυγίζει διπλάσια και οι διαστάσεις θα αυξάνονται αναλόγως.

8. Αλλά αξίζει να ληφθεί υπόψη ότι οι ηλεκτρομαγνήτες AC είναι ταχύτεροι από τους μαγνήτες DC.

9. Πυρήνες ηλεκτρομαγνητών DC

10. Και οι δύο τύποι ηλεκτρομαγνητών μπορούν να λειτουργήσουν τόσο σε άμεσο όσο και σε εναλλασσόμενο ρεύμα, το μόνο ερώτημα είναι τι είδους ηλεκτρική ενέργεια θα κατέχει, ποιες απώλειες και θέρμανση θα προκύψουν.

3 ιδέες για τον ηλεκτρομαγνήτη από τα αυτοσχέδια εργαλεία στην πράξη

Όπως αναφέρθηκε ήδη, ο ευκολότερος τρόπος για να γίνει ένας ηλεκτρομαγνήτης είναι να χρησιμοποιήσετε μια μεταλλική ράβδο και ένα καλώδιο χαλκού, παραλαμβάνοντας το ένα και το άλλο για την απαιτούμενη ισχύ. Η τάση τροφοδοσίας αυτής της συσκευής επιλέγεται εμπειρικά με βάση την ισχύ του ρεύματος και τη θέρμανση της δομής. Για ευκολία, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα πλαστικό καρούλι νήματος ή κάτι παρόμοιο και κάτω από την εσωτερική του τρύπα επιλέξτε έναν πυρήνα - ένα μπουλόνι ή ένα καρφί.

Η δεύτερη επιλογή είναι να χρησιμοποιήσετε έναν σχεδόν έτοιμο ηλεκτρομαγνήτη. Σκεφτείτε τις ηλεκτρομαγνητικές συσκευές μεταγωγής - ρελέ, μαγνητικούς εκκινητήρες και επαφές. Για χρήση σε συνεχές ρεύμα και τάση 12V, είναι βολικό να χρησιμοποιείτε ένα πηνίο από ρελέ αυτοκινήτου. Το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να αφαιρέσετε την θήκη, να σπάσετε τις κινητές επαφές και να συνδέσετε την τροφοδοσία.

Για εργασίες από 220 ή 380 βολτ είναι βολικό να χρησιμοποιείτε πηνία μαγνητικούς εκκινητήρες και διακόπτεςΕίναι τυλιγμένα σε ένα μανδρέλι και μπορούν εύκολα να αφαιρεθούν. Επιλέξτε τον πυρήνα με βάση την εγκάρσια διατομή της οπής στο πηνίο.

Έτσι, μπορείτε να ενεργοποιήσετε το μαγνήτη από την πρίζα και είναι βολικό να ρυθμίσετε τη δύναμή του εάν χρησιμοποιείτε έναν ρεοστάτη ή περιορίζετε το ρεύμα με τη βοήθεια ισχυρής αντίστασης, για παράδειγμα, ειλικρινή σπείρα.