MAGNABEND - BİXWÎNE BİXWÎNE BİXWÎNE
Design Magnet bingehîn
Makîneya Magnabend wekî magnetek DC-ya hêzdar bi çerxa karûbarê tixûbdar hatî çêkirin.
Makîne ji 3 beşên bingehîn pêk tê: -
Laşê magnetîsî yê ku bingeha makîneyê pêk tîne û kulîlka elektromagnetê dihewîne.
Barê kelepçeyê ku rêyek ji bo herikîna magnetîkî di navbera polên bingeha magnetîsê de peyda dike, û bi vî rengî perçeya kargêriya metalê digire.
Tîra çîqandinê ya ku ber bi qeraxa pêşîn a laşê magnetê ve tê xêzkirin û amûrek ji bo sepandina hêza çîqandinê li perçeya xebatê peyda dike.
Configurations Magnet-Body
Ji bo laşê magnetê konfigurasyonên cihêreng mimkun in.
Li vir 2 hene ku her du jî ji bo makîneyên Magnabend hatine bikar anîn:
Xêzên sor ên şikestî yên di xêzên li jor de rêyên herikîna magnetîkî temsîl dikin.Hişyar bikin ku sêwirana "U-Type" xwedan rêgezek herikînê ye (1 cotek pola) lê sêwirana "E-Type" xwedan 2 rêyên herikandinê (2 cot polên) e.
Berawirdkirina Veavakirina Magnetê:
Veavakirina tîpa E ji veavakirina tîpa U bi bandortir e.
Ji bo ku fêm bikin ka çima ev wusa ye, du xêzên jêrîn bifikirin.
Li milê çepê xaça magnetek U-ya û li milê rastê magnetek tîpa E ye ku bi berhevkirina 2 ji heman tîpên U-yê hatî çêkirin.Ger her konfigurasyona magnetîkî ji hêla kulmek bi heman amper-doran ve were rêve kirin, wê hingê eşkere ye ku magneta ducarkirî (tîpa E) dê du caran xwedan hêza girêdinê be.Di heman demê de ew du caran pir pola bikar tîne lê ji bo kulikê çu têl nemaye!(Bi texmîna sêwirana kulîlkek dirêj).
(Piçûk têlên zêde dê hewce be tenê ji ber ku 2 du lingên kulikê di sêwirana "E" de bêtir ji hev dûr in, lê ev zêde di sêwirana pêlavek dirêj de wekî ku ji bo Magnabend tê bikar anîn ne girîng dibe).
Super Magnabend:
Ji bo avakirina magnetek hîn bihêztir, têgeha "E" dikare wekî vê veavakirina du-E were dirêj kirin:
Modela 3-D:
Li jêr nexşeyek 3-D heye ku lihevhatina bingehîn a parçeyan di magnetek U-type de destnîşan dike:
Di vê sêwiranê de stûnên Pêş û Paş perçeyên cihê ne û bi kulman bi perçeya Core ve têne girêdan.
Her çend di prensîbê de, dê gengaz be ku laşek magnetîkî ya tîpa U ji yek perçeyek pola were makîne kirin, wê hingê ne gengaz e ku kulîlk were saz kirin û ji ber vê yekê pêdivî ye ku kulik di cîh de were birîn (li ser laşê magnetîkî yê makînekirî ).
Di rewşek hilberînê de pir tê xwestin ku meriv karibe kulikan ji hev veqetîne (li ser berê taybetî).Bi vî rengî sêwirana U-type bi bandor avahiyek çêkirî destnîşan dike.
Ji hêla din ve sêwirana tîpa E xwe baş dide laşek magnetîkî ya ku ji yek perçeyek pola hatî çêkirin ji ber ku kulmek pêş-çêkirî dikare bi hêsanî were saz kirin piştî ku laşê magnetê hate çêkirin.Laşek magnetîkî ya yek perçeyî di heman demê de magnetîkî çêtir performansê dike ji ber ku ti valahiyên wê yên avahîsaziyê tune ye ku wekî din dê herikîna magnetîkî (û ji ber vê yekê hêza kelandinê) hinekî kêm bike.
(Piraniya Magnabendên ku piştî 1990-an hatine çêkirin sêwirana E-type bikar anîn).
Hilbijartina Materyal ji bo Avakirina Magnet
Pêdivî ye ku laşê magnet û çîçek ji materyalê ferromagnetîkî (magnetîzasyonî) were çêkirin.Pola heta niha maddeya ferromagnetîkî ya herî erzan e û bijareya eşkere ye.Lêbelê cûrbecûr polayên taybetî hene ku dikarin bêne hesibandin.
1) Pola Silicon: Pola bi berxwedêriya bilind ku bi gelemperî di lamîneyên zirav de peyda dibe û di transformatorên AC, magnetên AC, rele û hwd de tê bikar anîn. Taybetmendiyên wê ji bo Magnabend ku magnetek DC ye ne hewce ne.
2) Hesinê nerm : Ev materyal dê magnetîzma bermayî ya kêmtir nîşan bide ku dê ji bo makîneyek Magnabend baş be lê ew ji hêla fizîkî ve nerm e ku tê vê wateyê ku ew ê bi hêsanî biqelişe û xera bibe;çêtir e ku meriv pirsgirêka magnetîzma mayî bi rengek din çareser bike.
3) Cast Iron: Ne bi hêsanî wekî pola gêrkirî tê magnetîze kirin lê dikare were hesibandin.
4) Tîpa polayê zengarnegir 416 : Bi qasî pola bi hêz nayê magnetîze kirin û pir bihatir e (lê dibe ku ji bo rûberek girtina parastinê ya zirav a li ser laşê magnetê kêrhatî be).
5) Tîpa polayê zengarnegir 316 : Ev alloyek ne-magnetîkî ya pola ye û ji ber vê yekê qet ne maqûl e (ji bilî wekî 4-a jorîn).
6) Pola Karbonê ya Navîn, celeb K1045: Ev materyal ji bo avakirina magnet, (û parçeyên din ên makîneyê) pir maqûl e.Ew di rewşa ku tê peyda kirin de bi maqûl dijwar e û ew jî baş makîneyan dike.
7) Cûreya Karbona Navîn a celeb CS1020: Ev pola ne bi qasî K1045-ê dijwar e lê ew bi hêsanî peyda dibe û ji ber vê yekê dibe ku ji bo çêkirina makîneya Magnabend bijareya herî pratîkî be.
Têbînî ku taybetmendiyên girîng ên ku hewce ne ev in:
Magnetîzasyona têrbûna bilind.(Piraniya alloyên pola li dora 2 Tesla têr dibin),
Hebûna mezinahiyên beşên kêrhatî,
Berxwedana li hember zirarên qewimî,
Makînebûn, û
Mesrefa maqûl.
Pola karbonê ya navîn van hemî hewcedariyan baş li hev dike.Dikare pola kêm-karbonê jî were bikar anîn lê ew ji zirara rûdan kêmtir berxwedêr e.Di heman demê de alloyên taybetî yên din jî hene, wek supermendur, ku xwedan magnetîzasyona têrbûna bilindtir in, lê ji ber lêçûna wan a pir zêde li gorî pola nayê hesibandin.
Lêbelê pola karbonê ya navîn hin magnetîzma mayî nîşan dide ku têra xwe aciz dike.(Binêre beşa li ser Magnetîzma Bermayî).
The Coil
Kulîlk ew e ku herikîna magnetîzasyonê di nav elektromagnetê de dimeşîne.Hêza wê ya magnetîzasyonê tenê hilbera hejmara ziviran (N) û herika kulîlkê (I) ye.Ji ber vê yekê:
N = hejmara dorê
I = herikîna di pêlikan de.
Xuyabûna "N" di formula jorîn de rê li ber têgihiştinek hevbeş vedike.
Bi berfirehî tê texmîn kirin ku zêdebûna hejmara ziviran dê hêza magnetîzasyonê zêde bike lê bi gelemperî ev yek pêk nayê ji ber ku zivirandinên zêde jî niha kêm dikin, I.
Kulîlkek ku bi voltaja DC-ya sabît tê peyda kirin bifikirin.Ger hejmara ziviran du qat zêde bibe, wê demê dê berxwedana pêlînan jî du qat bibe (di kulmek dirêj de) û bi vî rengî dê herik nîvî bibe.Bandora netîce di NI de ne zêde ye.
Tiştê ku bi rastî NI-yê diyar dike berxwedana li ser hev e.Bi vî awayî ji bo zêdekirina NI divê stûrahiya têl were zêdekirin.Nirxa zivirandinên zêde ev e ku ew niha kêm dikin û ji ber vê yekê hilweşîna hêzê di kulikê de kêm dikin.
Pêdivî ye ku sêwiran hişyar be ku pîvana têl ew e ku bi rastî hêza magnetîzasyonê ya kulîlkê diyar dike.Ev pîvana herî girîng a sêwirana kulikê ye.
Hilbera NI bi gelemperî wekî "ampere zivirî" ya kulikê tê binav kirin.
Çend Ampere Turn Pêdivî ne?
Pola bi qasî 2 Tesla magnetîzasyonek têrbûnê nîşan dide û ev yek sînorek bingehîn li ser çiqas hêza kelandinê dikare were bidestxistin destnîşan dike.
Ji grafika jorîn em dibînin ku hêza zeviyê ya ku ji bo bidestxistina tîrêjek herikînê ya 2 Tesla hewce ye, bi qasî 20,000 amper-dor li metre ye.
Naha, ji bo sêwiranek Magnabend a tîpîk, dirêjahiya riya herikînê di pola de bi qasî 1/5-ê metre ye û ji ber vê yekê dê hewce bike (20,000/5) AT ku têrbûnê çêbike, yanî bi qasî 4,000 AT.
Dê xweş be ku ji vê pirtir zivirandinên amperê hebin da ku magnetîzasyona têrbûnê were domandin jî dema ku valahiyên ne-magnetîk (ango perçeyên kar ên ne-fer) di nav çerxa magnetîkî de werin danîn.Lêbelê zivirandinên amperê yên zêde tenê bi lêçûnek girîng di belavkirina hêzê an lêçûna têlê sifir, an jî her duyan de têne bidestxistin.Ji ber vê yekê lihevkirinek pêdivî ye.
Sêwiranên Magnabend ên tîpîk xwedan kulmek e ku 3,800 ampere ziviran çêdike.
Têbînî ku ev hejmar bi dirêjahiya makîneyê ve ne girêdayî ye.Ger heman sêwirana magnetîkî li ser cûrbecûr dirêjahiya makîneyê were sepandin, wê hingê ew ferman dide ku makîneyên dirêjtir dê kêmtir zivirên têlên stûrtir hebin.Ew ê hêjeya giştî ya zêdetir derxînin, lê dê xwediyê heman hilbera amp x ziviran bin û dê li ser yekîneya dirêjahiyê xwedî heman hêza kelandinê (û heman belavbûna hêzê) bin.
Duty Cycle
Têgeha çerxa peywirê di sêwirana elektromagnetê de aliyekî pir girîng e.Ger sêwirandin ji hewcedariyê zêdetir çerxa peywirê peyda dike wê hingê ew ne çêtirîn e.Zêdetir çerxa peywirê bi xwezayê ve tê vê wateyê ku dê bêtir têlên sifir hewce bike (bi encamek lêçûnek bilindtir) û / an jî dê hêza kemkirinê ya kêm hebe.
Nîşe: Magneta çerxa peywirê ya bilind dê xwedan kêmbûna hêzê be, ku tê vê wateyê ku ew ê kêmtir enerjiyê bikar bîne û bi vî rengî xebitandin erzantir be.Lêbelê, ji ber ku magnet tenê ji bo demên kurt ON e, wê hingê lêçûna enerjiyê ya xebatê bi gelemperî wekî girîngiyek pir hindik tête hesibandin.Ji ber vê yekê nêzîkatiya sêwiranê ew e ku bi qasî ku hûn dikarin jê dûr bikevin di warê germkirina pêlên pêlêdanê de bi qasî ku hûn dikarin jê qut bibin.(Ev nêzîkatî ji piraniya sêwiranên elektromagnet re hevpar e).
Magnabend ji bo çerxa peywirek binavkirî ya bi qasî 25%.
Bi gelemperî ew tenê 2 an 3 saniyeyan digire da ku bend çêbike.Dûv re magnet dê 8-10 saniyeyên din veqete dema ku perçeya xebatê ji nû ve were cîh kirin û ji bo bendika din amade be.Ger çerxa karûbarê 25% derbas bibe wê hingê di dawiyê de magnet dê pir germ bibe û bargiraniyek germî dê biqede.Magnetî dê zirarê nebîne lê berî ku careke din were bikar anîn pêdivî ye ku bi qasî 30 hûrdeman sar bibe.
Tecrûbeya xebitandinê ya bi makîneyên li zeviyê re destnîşan kir ku çerxa karûbarê% 25 ji bo bikarhênerên tîpîk têr e.Di rastiyê de hin bikarhêneran guhertoyên bijarte yên hêza bilind a makîneyê xwestine ku ji ber lêçûna çerxa karûbarê hindiktir xwedan hêza kelandinê ye.
Coil Cross-Section Area
Qada beşa xaçerê ya ku ji bo kulikê peyda dibe, dê mîqdara herî zêde ya têla sifir a ku dikare tê de were bicîh kirin diyar bike. Qada berdest divê ji hewcedariyê zêdetir nebe, li gorî zivirandinên amperê yên pêwîst û belavbûna hêzê.Dabînkirina cîhê bêtir ji bo kulikê dê bê guman mezinahiya magnetê zêde bike û di pola de dirêjahiya riya herikînê dirêjtir bike (ku dê herikîna tevahî kêm bike).
Heman arguman tê vê wateyê ku di sêwiranê de çi cîhê kulikê tê peyda kirin divê ew her gav bi têla sifir tije be.Ger ew ne tije be wê hingê ev tê vê wateyê ku geometriya magnet dikaribû çêtir bûya.
Hêza Girêdana Magnabend:
Grafika jêrîn ji hêla pîvandinên ceribandinê ve hatî wergirtin, lê ew bi hesabên teorîkî re bi rengek baş li hev dike.
Hêza kelandinê dikare bi matematîkî ji vê formulê were hesibandin:
F = hêz li Newtonan
B = di Teslas de dendika herikîna magnetîkî
A = qada stûnan di m2 de
μ0 = domdar permeability magnetic, (4π x 10-7)
Ji bo nimûne, em ê ji bo tîrêjek herikîna 2 Tesla hêza kelandinê hesab bikin:
Bi vî awayî F = ½ (2)2 A/µ0
Ji bo hêzek li ser yekîneya herêmê (zext) em dikarin "A"-ya di formulê de bavêjin.
Bi vî awayî Zext = 2/µ0 = 2/(4π x 10-7) N/m2.
Ev derdikeve 1,590,000 N/m2.
Ji bo veguhertina vê hêzê bi kîloyan dikare bi g (9.81) were dabeş kirin.
Bi vî awayî: Zext = 162,080 kg/m2 = 16,2 kg/cm2.
Ev bi hêza pîvandî ya ji bo valahiyek sifir a ku li ser grafiya jorîn tê xuyang kirin pir baş li hev dike.
Ev jimar bi pirkirina wê bi qada pola makîneyê ve bi hêsanî dikare veguhezîne hêzek giştgir a tevde ji bo makîneyek diyarkirî.Ji bo modela 1250E qada polê 125(1.4+3.0+1.5) =735 cm2 ye.
Bi vî awayî hêza giştî, sifir-gap, dê bibe (735 x 16,2) = 11,900 kg an jî 11,9 ton;bi qasî 9,5 ton per metre dirêjahiya magnet.
Tîrêjiya herikînê û zexta kelandinê rasterast bi hev ve girêdayî ne û li jêr grafîkî têne xuyang kirin:
Hêza Girtî ya Praktîkî:
Di pratîkê de ev hêza bilind a girêdayînê tenê gava ku ne hewce be (!) tê fêm kirin, ango dema ku perçeyên kar ên pola yên zirav dixin.Dema ku perçeyên kar ên neferok dixin, hêz dê kêmtir be wekî ku di grafika li jor de tê xuyang kirin, û (hinek bi meraq), dema ku perçeyên kar ên pola yên qalind dixin jî kêmtir e.Ev e ji ber ku hêza kelandinê ya ku ji bo çêkirina bendek tûj hewce ye ji ya ku ji bo bendek radiusê hewce dike pir zêde ye.Ji ber vê yekê ya ku diqewime ev e ku her ku çîçek pêşve diçe, qiraxa pêşê ya kelpîçê hinekî hildiweşe û bi vî rengî dihêle ku perçeya xebatê tîrêjek çêbike.
Xala hewayê ya piçûk a ku pêk tê dibe sedema windabûna sivik a hêza girêdanê lê hêza ku ji bo avakirina bendika radiusê hewce ye ji hêza girtina magnetê pirtir daketiye.Bi vî rengî rewşek bi îstîqrar çêdibe û kelpîç bernade.
Tiştê ku li jor hatî behs kirin awayê guheztinê ye dema ku makîne nêzî sînorê xweya qalind e.Ger perçeyek xebitandinê ya hê qalindtir were ceribandin, bê guman dê çîçek rabe.
Ev diagram destnîşan dike ku ger kenarê pozê çîçekê piçekî, ne bi tûj, raxistî bûya, wê hingê dê valahiya hewayê ya ji bo çîçeka qalind kêm bibe.
Bi rastî ev rewş wusa ye û Magnabendek bi rêkûpêk hatî çêkirin dê xwedan kelekek bi qeşengek tîrêjkirî be.(Dîrêjek radiûskirî di heman demê de li gorî keviya tûj ji zirara qezayê jî pir kêmtir e).
Moda Marjînal ya Têkçûna Bendê:
Ger bendek li ser perçeyek pir stûr were ceribandin, wê hingê makîne dê nekare wê biqewirîne ji ber ku çîçek bi tenê dê rabe.(Xwezî ev yek bi rengek dramatîk çênabe; klampbar tenê bêdeng dihêle).
Lêbelê heke barkirina guheztinê tenê hinekî ji kapasîteya guheztinê ya magnetê mezintir be, wê hingê bi gelemperî tiştê ku diqewime ev e ku bend dê bi qasî 60 pileyî bêje û dûv re çîçek dê dest pê bike ku ber bi paş ve biçe.Di vê awayê têkçûnê de magnet tenê dikare bi nerasterast li hember barkirina barkirinê li ber xwe bide û di navbera perçeya xebatê û nivîna magnetîkê de tevliheviyê çêbike.
Cûdahiya qalindiyê di navbera têkçûnek ji ber hilkişînê û têkçûnek ji ber şemitînê de bi gelemperî ne pir e.
Têkçûna hilkişînê ji ber ku perçeya kar ber bi jor ve ber bi jor ve girêdide.Hêza dorpêçkirinê ya li kêleka pêşîn a klîmarê bi giranî ya ku li dijî vê yekê radiweste.Girtina li kêleka paşîn bandorek hindik e ji ber ku ew nêzîkê cîhê ku çîçek lê tê lêdan e.Di rastiyê de, ew tenê nîvê hêza giştgir e ku li hember hilkişînê radiweste.
Ji aliyek din ve şemitîn ji hêla hêza tevhev vegirtinê ve tê berxwedan lê tenê bi kêşanê ve tê berxwedan ji ber vê yekê berxwedana rastîn bi rêjeya kêşana di navbera perçeya xebatê û rûyê magnetê de ve girêdayî ye.
Ji bo pola paqij û zuwa dibe ku hejmûna kêşanê bi qasî 0,8 be lê ger rûnkirin hebe wê hingê dibe ku bi qasî 0,2 kêm be.Bi gelemperî ew ê li cîhek di navberê de be ku moda marjînal a têkçûna çolê bi gelemperî ji ber şûştinê ye, lê hewildanên zêdekirina kêşana li ser rûyê magnetê ne hêjayî dîtinê ye.
Kapasîteya qalindiyê:
Ji bo laşek magnetîkî ya tîpa E ya 98 mm fireh û 48 mm kûr û bi kulekek zivirîn a 3,800 amperî, kapasîteya birêkûpêk dirêjahiya tevahî 1,6 mm e.Ev stûrbûn hem ji bo pelê pola û hem jî ji pelê aluminium re derbas dibe.Dê li ser pelê aluminiumê kêm girêbide lê ji bo rijandina wê kêmtir torque hewce dike, ji ber vê yekê ev bi vî rengî telafî dike ku ji bo her du celeb metal kapasîteya pîvanê ya wekhev bide.
Pêdivî ye ku hin hişyarî li ser kapasîteya dakêşanê ya diyarkirî hebin: Ya sereke ev e ku hêza hilberandina pelê metal dikare pir cûda bibe.Kapasîteya 1,6 mm ji pola ku bi stresa hilberandinê heya 250 MPa û ji aluminiumê bi stresa hilberandinê heya 140 MPa re derbas dibe.
Kapasîteya stûrbûna di pola zengarnegir de bi qasî 1.0 mm e.Ev kapasîteyê ji piraniya metalên din pir kêmtir e ji ber ku pola zengarnegir bi gelemperî ne-magnetîkî ye û di heman demê de xwedan stresek hilberînek maqûl e.
Faktorek din jî germahiya magnetê ye.Ger destûr were dayîn ku magnet germ bibe, wê hingê dê berxwedana kulikê bilindtir bibe û ev di encamê de dê bibe sedema ku ew bi encama zivirînên amper-amper û kêmbûna hêza kelijandinê re hindiktir bikişîne.(Ev bandor bi gelemperî pir nerm e û ne mimkûn e ku bibe sedem ku makîneyê taybetmendiyên xwe bicîh bîne).
Di dawiyê de, ger beşa xaça magnetiyê mezintir bihata çêkirin, Magnabendên kapasîteya stûrtir dikarin werin çêkirin.