Как сделать электромагнит?

[petruxa99]

Нашел вот такой калькулятор,случайно набрел,в нем есть рассчет катушки.

И ещё всякие полезности мож кому сгодиться

[Gena_308]

Я может не совсем в тему, но тоже хочу использовать электромагниты. Собираю радиоуправляемый К-701(трактор). Мысль такая-сделать ДВЗ. Только вместо топлива электричество. Поршня из стали без пустот, коленвал и шатуны из текстолита. Поршня будут входить в катушки. Катушка будет втягивать поршень начиная с НМТ и отключаться тогда, когда поршень достигнет ВМТ. А теперь вопросы: 1) какую систему "зажигания" использовать (контакты, фотореле, герконы или элементы хола), 2) какой максимальный КПД я смогу вытянуть из него? Хотябы близко будет с обычным дпт? Трение я сведу к минимуму.

[Foks]

Мысль такая-сделать ДВЗ. Только вместо топлива электричество.

Отсыпьте немного травы.

[Brigadir]

Нет у Гены травы. Он трезво мыслит - моделист. Всё должно быть как у настоящего трактора, но только уменьшено. Слышал такое слово - КОПИЯ? Кстати - поршни будут пшикать (если по уму сделать) - как настоящий дизель.

[Gena_308]

Так что на счет КПД?

[SIM31]

Так что на счет КПД?

Предположу 1% КПД оптимистично. Всё магнитное поле рассеится вокруг поршней. В двигателе посмотрите, мощные движки в тонны, а зазоры - доли миллиметра, чтобы не потерять магнитного поля. У вас же будет сплошной зазор. Ну сами прикиньтре, поршень сдвинется с места, если обмотка будет 1000 витков, и подать на нее 100 ампер, там же охлаждение надо будет как в настоящем тракторе, водяное

[SIM31]

Допустим, имеется у нас электромагнит (параметры не заданы), известна мощность потребления, = 200 ватт. Вопрос: в каком случае электромагнит будет лучше держать груз: 1) Напряжение 20 В, ток = 10 А 2) 200 В, 1 А ???

Кстати одинаково будет груз держать, сила магнита ограниченна только тепловой мощностью. Кратковременно можно и перегрузку сделать, хоть 1000-кратную, главне чтобы перегрева не было (определяется по характерному запаху испаряющейся изоляции

По случаям
1) 20В напряжения, 10 ампер при 100 витках дадут 1000 ампер витков силы магнита
2) 200В напряжения, 1 ампер при 1000 витках дадут те же 1000 ампер витков силы магнита

И есть особенности в конструкции магнита, важно чтобы магнитное поле было направленно через магнитопровод в цель, а не рассеивалась в воздухе по вселенной

[просто КОТ]

Ну сами прикиньтре, поршень сдвинется с места, если обмотка будет 1000 витков, и подать на нее 100 ампер, там же охлаждение надо будет как в настоящем тракторе, водяное

Ну эт уже перебор. Порядка 100мА хватит чтоб с некоторым усилием толкать поршень. Возможно оно даже поедет слегка... Еси не в горку конечно...

[SIM31]

Ну сами прикиньтре, поршень сдвинется с места, если обмотка будет 1000 витков, и подать на нее 100 ампер, там же охлаждение надо будет как в настоящем тракторе, водяное

Ну эт уже перебор. Порядка 100мА хватит чтоб с некоторым усилием толкать поршень. Возможно оно даже поедет слегка... Еси не в горку конечно...

Ну я экспериментировал, электромагнит управляющий "поливалками" в поле, просто цилиндр с дыркой в середине, тянет на себя небольшой механизм. Расчитан на потребление 2Вт, размер со спичечный коробок, сила может 50 грамм, сопротивление обмотки 30 ом, если подать 24В поднимает связку ключей, но адски греется, 20Вт всётаки, включал на минуту на таком напряжении. Если включить-выключить быстро, на пол метра улетает гвоздь, если не выключить просто удерживается в центре

Вообще можете поэкспериментировать, всё же просто, эдак 20 витков и блок питания от компьютера, 5-12В, вопрос с конструкцией сердечника открыт, толи он нужен в форме внешней трубки, сверху обмотки, толи ненужен.


Вам нужно прочитать правила форума.
http://www.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=19&t=6538
Нарушение правил форума п. 2.7

aen

[просто КОТ]

20 витков -- мало. Я думаю надо около 100 витков. Хм... Надо бы попробовать замутить тот движок. правда механика может выйти кривая -- я не моделист, но электроника работать будет.

[Ecco]

в индукционном нагревателе не пользуются правилом, что чем больше больше витков тем сильнее поле. там стоит катушка из всего нескольких витков из толстой медной трубки, через которую еще и воду пропускают. делайте выводы. чтобы сделать мощный электромагнит я бы намотал
согнул такую катушку и подключил к нескольким параллельно включенным автомобильным аккумам толстущими проводами

На сегодняшний день воздействие сильных магнитных полей на живые организмы реально демонстрируется в Японии, где в "невесомость" отправляют лягушек и собак. В сверхсильных магнитных полях животные "парят в воздухе". Однако люди пока еще не летают -- последствия действий таких полей не изучены.

есть куда стремится

[progressman]

Кто изготавливал лично соленоиды? Столкнулся с трудностями в расчетах и решил выложить вопросы с рассуждениями сюда, заодно пригодится может кому.

Соленоид это електромагнит с подвижным якорем. Якорь играет роль возвратно поступательного механизма. Используются в електрозамках дверей машин и других областях. В моем случае соленоид выполняет функцию плавного регулятора давления в системе: Дроссель, електромагнит и левый конец пружины статически зафиксированы, правый конец пружины и рычаг крана соеденены. При подачи тока в катушку якорь втягивается, соотвественно тянет за собой рычаг, рычаг тянет пружыну и осуществляется плавный ход если добавлять ток. Если ток сбросит - рычаг вернется в исходное положение, которое задает пружина и поток будет перекрыт.

Альтернативой есть актуатор, это електродвигатель + винтовая передача. Видео на ютубе ищите. Минус в том, что оно слишком медленное.

В общем перелопатил я весь интернет в поисках информации по соленоидам и електромагнитам нашел тонны знаний, но без особой конкретики, или это мне так тяжело собрать все в кучу. Тем не менее точных понятных доступных формул я так и не нашел. Даже строители гаусганов пользуются фиксироваными парамтерами и подбирают все методом проб.

Вот что есть на данный момент:

R=U\I
R-требуемое сопротивление исходя из параметров источника питания

L=(SR)\g
L-длинна катушки
S-площадь проводника
g-удельное сопротивление меди 0,0175 ом*мм2/м

В нашем случае для примера источником питания является "крона", 9 вольт напряжение и 500мАч емкость (I не указано на корпусе, взял стандарт с гугла)

Провод медный сечение 0.8мм, значит радиус 0.4, площадь =piR2= 3.14*0.4*0.4 = 0.5024мм2

Ток в аккумуляторах высчитывается по формуле= емкость делено на 20 часов. Это значит, что полный расход произойдет за 20 часов с напряжением 9 вольт и током 0.025 А, I = 500\20=0.025A

Сопротивление системы равно = R=9\0.025=360Om

Значит длинна провода

L= (0.5024*360)\0,0175= 10335 мм = 10м

Надо так много провода на относительно маломощный соленоид. Что ж, попробуем.

В итоге получилась высота катушки 5см, внутренний диаметр 0.5см, внешний где-то 2см, и 6.5 слоев намотки провода. Витки не считал.

Результат вообще нулевой, вставив гвоздь в середину ели притянулась к гвоздю шайбочка маленькая. Отчаявшись решил сделать простой електромагнит - намотал 1 метр провода прямо на гвоздь в несколько слоев, так же результат мизерный.

Игорь Мухин сделал программу (http://imlab.narod.ru/M_Fields/Coil10/Coil10.htm ) для расчетов соленоида, исходные данные:
R1 - внутренний радиус соленоида
R2 - внешний радиус соленоида
H - высота соленоида
D - диаметр обмоточного провода
и напряжение

Результативные данные: Ток, Индуктивность, Сопротивление, Количество витков, индукция то есть тяга
(в софте надо изменить точки на запятые что бы заработало)

Вот в моем случае внутренний внешний радиусы не существенны, главное ток и длинна на которую тянет. Ток же нельзя регулировать, надо его вписать в исходные значения, а в программе нельзя. Написал автору на почту с просьбой скинуть формулы - ответа пока что нету...

Тема интересная, думаю пригодится не только мне
Прикрепленные изображения



Сюда перенес.

aen

[Brigadir]

У кого получается слабый соленоид, может Вы неправильно его делаете конструктивно? Катушка , внутренний якорь....а внешнее поле рассеивается? Это ведь половина тяги на ветер! Значит надо собрать внешнее магнитное поле и завернуть его в сторону якоря. Как? просто: делается внешняя стальная оболочка из магнитомягкой стали. Посмотрите на конструктив настоящего соленоида. Это не корпус ради красоты снаружи катушки, это и есть магнитопровод.
Второй аргумент: ход движения якоря: чем он короче - тем большую силу получите. Сила магнитного поля зависит от расстояния в квадратичной зависимости. Если Вам надо большой ход, то применяйте несколько катушек, которые подключаются коммутатором попеременно, по очереди. в зависимости от текущего положения якоря.
Лана, если надо = завтра нарисую на чертежике.

[Plan]

а из чего сердечник сделать, чтобы силу магнита увеличить, но чтобы максимальное магнитное насыщение было как можно быстрее?

я так и не понял, какой магнит будет сильнее, тот что от источника будет потреблять 100ампер 1 вольт или тот что будет потреблять 100 вольт 1ампер? вы скажите чем больше витков, и больше ток, так ток больше только при большем диаметре провода будет, но у нас ограничение параметров, это мощность которую мы готовы тратить на получения магнитного поля, вот 100ватт у нас ограничение, а в каком случае будет больше магнитное поле? у нас ограничена мощность для например 1 вольта, по закону ома считаем, 1\100=0.01 ома должно быть активное сопротивление катушки при постоянном токе 100 ампер 1 волт, а как с такими параметрами намотать катушку с большими витками? этож получается толстенный провод, не очень то и большой длинны, можно посмотреть по таблице сопротивлений проводника,

0.01 ома, это примерно 1.5мм диаметр медной жилы, на метр длинны провода, это знначит что одним метром нам надо намотать к примеру, один виток у нас будет 10см, 10 витков у нас будет 1 метр, вот и приплыли, получается что если нам надо больше магнитное поле при том же потреблении, нам надо оставлять тоже самое сопротивление катушки и увеличивать длину, а это возможно, только если увеличим диаметр проводника, а это уже огромная катушка получается! куча меди! а оно нам надо? мотаем более тонким проводом катушку под 100 вольт нарпимер, 100\1=100 ом должна быть катушка, НО! вот вопрос в чем! ведь мы можем этим 100 ом намотать например проводом 1мм в диаметре и проводом 0.1 мм в диаметре, чем тоньше, тем меньше длина будет, соответственно меньше витков, и магнитное поле. а нам надо поболе! значит магнит надо расчитывать из соображения масса габаритных параметров! Есть ограничение например по размеру и потреблению, вот и расчитываем, напри мер есть возможность установить в нужное нам устройство, магнит размером с гантелю 5 кг, вот и мотать должны примерно по весу, вес например у нас тоже будет ограничен, пусть для того размера с гантелю величиной, нам потребуется 2 кг медного провода. значит смотрим по таблице, 2 кг медного провода, должны обладать сопротивлением 100 ом, чтобы при 100 вольтах получить максимальное поле. возьмем как эквивалент, провод пэл, длина 100 метров имеет вес 1020 грамм 1.2мм диаметр провода, значит нам надо 2 кг. 2 кг это 200 метров, 200 метров, считаем сопротивление, для диаметра провода 1.2мм 1метр длинна, сопротивление будет 0.0155 ома один метр, множим на 200 метров=3.1 ома, а это блин при напряжении 100 вольт 100/3.1=32.2 ампера побежит при постоянном токе по этой катушке, это 100*32=3200вт, а нам это не годится, нам надо 100 ватт, значит диаметр провода надо уменьшать, пусть уменьшим на 50%, пусть будет провод по таблице 0.59 в диаметре, 100 метров провода весят 248 грамм, нам надо 2 кг, 2000\248=8.0645*(100)=806.4 метра провода, смотрим сопротивление, е метр провода имеет сопротивление 0.0641 ома на метр, 0,0641*806.4=51ом, а это опять будет потребление больше чем нам надо, значит надо ещё тоньше провод, или длиннее этот, но тогда вес не получится, и размер тоже превысит заданный предел, значит прводок надо тоньше.
короче спать уже захотелось
кстати ток 1 ампер для провода диаметром 0.59 нам не годится, значит надо отталкиваться от пропускной способности проводника, в номинальонм режиме, а это значит провод 0.8, вес его 455 грамм на 100 метров, 2000\455=4.3956множим на длину провода, получаем 439.5 метра, считаем сопротивление, 0.0348*439.5=15.2 ома будет у 439.5 метров провода0.8, а нам надо 100 ом 100\15.2=6.5789*439.5=2891.4 метра провода нам надо, чтобы 100 ватт потребляло при диаметре 0.8, а это в 2 кг мы не попадаем, получается всё равно дововольно большая катушенция, но тем не менее на поределённое потребление и ток

[rustot]

ток в электромагните никакой полезной работы не совершает, "на дело" энергия потребляется только вначале на создание магнитного поля, а остальное время на его поддержание энергия не нужна, она вся идет на нагрев проводов

чтобы получить магнит одной и той же силы можно вдвое увеличить число витков и при этом вдвое уменьшить ток. при этом сопротивление провода увеличится вдвое, но потребляемая мощность I^2*R уменьшится вдвое. поэтому если речь о том побольше или поменьше намотать витков проводом ТОЙ ЖЕ толщины - то однозначно чем больше тем лучше. а вот в части в тот же объем уложить больше витков и для этого взять провод потоньше - выигрыша в потерях мощности уже не будет, но придется для той же мощности повышать напряжение. то есть для оптимума нужно уложить провод во весь доступный объем, а его толщину подбирать под используемое напряжение

[Plan]

rustot
не только под напряжение, но и под ток, а в общем под мощность которую гтовы тратить, но уложиться надо в размер подходящий
но всётаки интересно, магнитное поле где больше, где ток или где напряжение больше, но при одинаковой мощности?

[rustot]

rustot
не только под напряжение, но и под ток, а в общем под мощность которую гтовы тратить, но уложиться надо в размер подходящий
но всётаки интересно, магнитное поле где больше, где ток или где напряжение больше, но при одинаковой мощности?

если напряжение у вас заранее заданное, то силу поля подбираете только толщиной провода. ну и чтобы он был достаточно длинным чтобы не просаживать напряжение. дальнейшее удлиннение провода силу не меняет но уменьшает потребление

если вы заполнили проводом нужной (для выбранного напряжения и силы поля) толщины весь доступный объем, то вот у вас и получился идеальный источник. нужно увеличить силу при том же напряжении (или уменьшить напряжение при той же силе) - перематываете более толстым. если наоборот - более тонким

если напряжение заранее не задано, то в общем то выбор его произволен и преймуществ повышение или понижение не дает. допустим вы перемотали тот же объем проводом в 2 раза меньшего сечения в 2 раза больше витков. сопротивление увеличилось в 4 раза. для той же силы ток нужен в 2 раза меньше, значит нужно в 2 раза большее напряжение. сила и мощность остались теми же, ни выигрыша ни проигрыша. ну разве что больше витков более тонким - дает больше индуктивную задержку на включении

так что в общем эффективность (сила/потребление) определяется только весом использованной меди

[Plan]

всё правильно, под массо габаритные показатели надо подбирать, и под ток, чтобы провод в номинале держал. ав что делатьь, если электромагнит мы хотим питать импульсами? например частота килогерц, скважность 1%?
и ещё такой вопросик. а как долго нарастает ток в электромагните? ведь известно что чем больше индуктивность, тем больше задержка по токук

[rustot]

если время нарастания важно, то нужно при том же объеме заполнения увеличивать сечение провода и уменьшать напряжение

при этом увеличение сечения вдвое, вдвое снижает напряжение, вдвое уменьшает длину провода, вчетверо индуктивности, вдвое постоянную времени переходного процесса L/R. проблема только в источнике, сильноточные маловольтные менее доступны чем слаботочные высоковольтные

[Plan]

так ведь время напрастания мп будет зависеть и от напряжения, ведь чем выше напряжение, тем быстрее будет создаваться мощное магнитное поле