Σωληνοειδής

Η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα είναι ένα πηνίο επαγωγής που κατασκευάζεται με τη μορφή ενός μονωμένου αγωγού που τυλίγεται σε ένα κυλινδρικό πλαίσιο μέσω του οποίου ρέει ηλεκτρικό ρεύμα. Η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα είναι ένα σύστημα κυκλικών ρευμάτων της ίδιας ακτίνας, που έχει κοινό άξονα σύμφωνα με το σχήμα 3.2-α.

Εικόνα 3.2 - Σωληνοειδής και το μαγνητικό του πεδίο

Εάν κόψετε νοερά τις στροφές της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας, προσδιορίσετε την κατεύθυνση του ρεύματος σε αυτές, όπως υποδεικνύεται παραπάνω, και προσδιορίσετε την κατεύθυνση των γραμμών μαγνητικής επαγωγής σύμφωνα με τον "κανόνα του gimlet", τότε το μαγνητικό πεδίο ολόκληρης της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας θα έχουν τη μορφή όπως φαίνεται στο Σχήμα 3.2-β.

Στον άξονα μιας ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας άπειρου μήκους, σε κάθε μονάδα μήκους της οποίας τυλίγονται n 0 στροφές, η ένταση του πεδίου καθορίζεται από τον τύπο:

Στο σημείο που οι μαγνητικές γραμμές εισέρχονται στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα σχηματίζεται ένας νότιος πόλος και από εκεί που εξέρχονται σχηματίζεται ένας βόρειος πόλος.

Για να προσδιορίσουν τους πόλους της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας, χρησιμοποιούν τον «κανόνα του σωληνοειδούς», εφαρμόζοντάς τον ως εξής: εάν τοποθετήσετε το σωληνοειδές κατά μήκος του άξονα της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας και το περιστρέψετε προς την κατεύθυνση του ρεύματος στις στροφές της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας, τότε το Η μεταφορική κίνηση του χιτώνα θα δείξει την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου σύμφωνα με το σχήμα 3.3.

Εικόνα 3.3 - Εφαρμογή του κανόνα gimlet

Ένα σωληνοειδές, στο εσωτερικό του οποίου υπάρχει ένας πυρήνας από χάλυβα (σιδήρου) σύμφωνα με το σχήμα 3.4, ονομάζεται ηλεκτρομαγνήτης. Το μαγνητικό πεδίο ενός ηλεκτρομαγνήτη είναι ισχυρότερο από αυτό ενός σωληνοειδούς επειδή ένα κομμάτι χάλυβα που εισάγεται στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα μαγνητίζεται και το μαγνητικό πεδίο που προκύπτει ενισχύεται.

Οι πόλοι ενός ηλεκτρομαγνήτη μπορούν να προσδιοριστούν, ακριβώς όπως αυτοί ενός σωληνοειδούς, χρησιμοποιώντας τον «κανόνα του gimlet».

Εικόνα 3.4 - Σωληνοειδής πόλοι

Η μαγνητική ροή ενός σωληνοειδούς (ηλεκτρομαγνήτη) αυξάνεται με τον αριθμό των στροφών και του ρεύματος σε αυτό. Η δύναμη μαγνήτισης εξαρτάται από το γινόμενο του ρεύματος και τον αριθμό των στροφών (αριθμός αμπέρ-στροφών).

Αν, για παράδειγμα, πάρουμε μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα της οποίας η περιέλιξη έχει ρεύμα 5Α και ο αριθμός των στροφών της είναι 150, τότε ο αριθμός των στροφών θα είναι 5*150=750. Η ίδια μαγνητική ροή θα ληφθεί εάν κάνετε 1500 στροφές και περάσετε ρεύμα 0,5 A μέσω αυτών, αφού στροφές 0,5 * 1500 = 750 αμπέρ.

Μπορείτε να αυξήσετε τη μαγνητική ροή της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας με τους εξής τρόπους:

α) εισάγετε έναν χαλύβδινο πυρήνα στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, μετατρέποντάς τον σε ηλεκτρομαγνήτη.

β) να αυξήσει τη διατομή του χαλύβδινου πυρήνα του ηλεκτρομαγνήτη (καθώς για ένα δεδομένο ρεύμα, ένταση μαγνητικού πεδίου και επομένως μαγνητική επαγωγή, μια αύξηση της διατομής οδηγεί σε αύξηση της μαγνητικής ροής).

γ) μειώστε το διάκενο αέρα του ηλεκτρομαγνήτη (αφού όταν μειώνεται η διαδρομή των μαγνητικών γραμμών μέσω του αέρα, η μαγνητική αντίσταση μειώνεται).

Σωληνοειδής αυτεπαγωγή.Η ηλεκτρομαγνητική αυτεπαγωγή εκφράζεται ως εξής:

όπου V είναι ο όγκος της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας.

Χωρίς τη χρήση μαγνητικού υλικού, η πυκνότητα μαγνητικής ροής Β μέσα στο πηνίο είναι ουσιαστικά σταθερή και ίση με

B = ?0Ni/l (3,9)

N - αριθμός στροφών.

l είναι το μήκος του πηνίου.

Παραβλέποντας τα φαινόμενα ακμών στα άκρα της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας, διαπιστώνουμε ότι η σύνδεση ροής μέσω του πηνίου είναι ίση με την πυκνότητα ροής B πολλαπλασιαζόμενη με την περιοχή διατομής S και τον αριθμό των στροφών N:

Αυτό συνεπάγεται έναν τύπο για την επαγωγή της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας ισοδύναμο με τους δύο προηγούμενους τύπους

Ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα DC.Εάν το μήκος της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας είναι πολύ μεγαλύτερο από τη διάμετρό της και δεν χρησιμοποιείται μαγνητικό υλικό, τότε όταν το ρεύμα ρέει μέσω της περιέλιξης μέσα στο πηνίο, δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο κατευθυνόμενο κατά μήκος του άξονα, το οποίο είναι ομοιόμορφο και για συνεχές ρεύμα είναι ίσο με μέγεθος

Οπου? 0 - μαγνητική διαπερατότητα του κενού.

n = N / l - αριθμός στροφών ανά μονάδα μήκους.

Το I είναι το ρεύμα στην περιέλιξη.

Όταν ρέει ρεύμα, η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα αποθηκεύει ενέργεια ίση με την εργασία που πρέπει να γίνει για να δημιουργηθεί το ρεύμα ρεύματος Εγώ. Το μέγεθος αυτής της ενέργειας είναι ίσο με

Όταν το ρεύμα αλλάζει στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, εμφανίζεται ένα emf αυτο-επαγωγής, η τιμή του οποίου είναι

Ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα AC.Με εναλλασσόμενο ρεύμα, η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα δημιουργεί ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο. Εάν η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα χρησιμοποιείται ως ηλεκτρομαγνήτης, τότε με εναλλασσόμενο ρεύμα το μέγεθος της ελκτικής δύναμης αλλάζει. Στην περίπτωση ενός οπλισμού από μαλακό μαγνητικό υλικό, η κατεύθυνση της ελκτικής δύναμης δεν αλλάζει.

Στην περίπτωση ενός μαγνητικού οπλισμού, η κατεύθυνση της δύναμης αλλάζει. Σε εναλλασσόμενο ρεύμα, η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα έχει μια σύνθετη αντίσταση, η ενεργή συνιστώσα της οποίας καθορίζεται από την ενεργό αντίσταση της περιέλιξης και η ενεργή συνιστώσα καθορίζεται από την επαγωγή της περιέλιξης.

Εφαρμογή ηλεκτρομαγνητικών.Οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούνται συχνότερα ως γραμμική κίνηση ισχύος. Σε αντίθεση με τους συμβατικούς ηλεκτρομαγνήτες, παρέχει μεγάλη διαδρομή. Το χαρακτηριστικό ισχύος εξαρτάται από τη δομή του μαγνητικού συστήματος (πυρήνας και περίβλημα) και μπορεί να είναι κοντά στο γραμμικό. Ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες κίνησης ψαλιδιών για κοπή εισιτηρίων και αποδείξεων σε ταμειακές μηχανές, γλωσσίδες κλειδώματος, βαλβίδες σε κινητήρες, υδραυλικά συστήματα κ.λπ.

Οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες εναλλασσόμενου ρεύματος χρησιμοποιούνται ως επαγωγέας για επαγωγική θέρμανση σε κλιβάνους επαγωγικού χωνευτηρίου.

Οι ηλεκτρομαγνήτες έχουν βρει ευρεία εφαρμογή στη μηχανική συσκευών τόσο ως στοιχείο κίνησης της συσκευής (επαφές, εκκινητές, ρελέ, αυτόματα μηχανήματα, διακόπτες) όσο και ως συσκευή που δημιουργεί δυνάμεις, για παράδειγμα, σε συμπλέκτες και φρένα.

Για μια δεδομένη ροή, η πτώση του μαγνητικού δυναμικού μειώνεται με τη μείωση της μαγνητικής αντίστασης. Δεδομένου ότι η αντίσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη με τη μαγνητική διαπερατότητα του υλικού, για μια δεδομένη ροή η μαγνητική διαπερατότητα θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερη. Αυτό σας επιτρέπει να μειώσετε το m.f. περιελίξεις και ισχύς που απαιτείται για τη λειτουργία του ηλεκτρομαγνήτη. Οι διαστάσεις του παραθύρου περιέλιξης και ολόκληρου του ηλεκτρομαγνήτη μειώνονται. Μείωση του m.f.s. με άλλες παραμέτρους αμετάβλητες, μειώνει τη θερμοκρασία περιέλιξης.

Η δεύτερη σημαντική παράμετρος του υλικού είναι η επαγωγή κορεσμού. Η δύναμη που αναπτύσσεται από έναν ηλεκτρομαγνήτη είναι ανάλογη του τετραγώνου της επαγωγής. Επομένως, όσο μεγαλύτερη είναι η επιτρεπόμενη επαγωγή, τόσο μεγαλύτερη είναι η αναπτυγμένη δύναμη για τις ίδιες διαστάσεις.

Μετά την απενεργοποίηση της περιέλιξης του ηλεκτρομαγνήτη, υπάρχει μια υπολειπόμενη ροή στο σύστημα, η οποία καθορίζεται από τη δύναμη καταναγκασμού του υλικού και την αγωγιμότητα του κενού εργασίας. Η υπολειπόμενη ροή μπορεί να προκαλέσει κόλλημα του οπλισμού. Για να αποφευχθεί αυτό το φαινόμενο, απαιτείται το υλικό να έχει χαμηλή καταναγκασμό.

Βασικές απαιτήσεις είναι το χαμηλό κόστος του υλικού και η κατασκευαστική του ικανότητα.

Μαζί με τις υποδεικνυόμενες ιδιότητες, τα μαγνητικά χαρακτηριστικά των υλικών πρέπει να είναι σταθερά (να μην αλλάζουν από θερμοκρασία, χρόνο, μηχανικούς κραδασμούς).

Ως αποτέλεσμα του υπολογισμού του μαγνητικού κυκλώματος, προσδιορίζεται η απαιτούμενη μαγνητοκινητική δύναμη (MMF) της περιέλιξης. Η περιέλιξη πρέπει να είναι σχεδιασμένη με τέτοιο τρόπο ώστε, αφενός, να παρέχει το απαιτούμενο MMF και, αφετέρου, ώστε η μέγιστη θερμοκρασία της να μην υπερβαίνει την επιτρεπόμενη για την κατηγορία μόνωσης που χρησιμοποιείται.

Ανάλογα με τη μέθοδο σύνδεσης, διακρίνονται οι περιελίξεις τάσης και οι περιελίξεις ρεύματος. Στην πρώτη περίπτωση, η τάση που εφαρμόζεται στην περιέλιξη είναι σταθερή στην πραγματική της τιμή, στη δεύτερη - η αντίσταση της περιέλιξης του ηλεκτρομαγνήτη είναι πολύ μικρότερη από την αντίσταση του υπόλοιπου κυκλώματος, η οποία καθορίζει τη σταθερή τιμή του ρεύματος.

Υπολογισμός της περιέλιξης του ηλεκτρομαγνήτη συνεχούς ρεύματος.

Το σχήμα 72 δείχνει το μαγνητικό κύκλωμα και το πηνίο ηλεκτρομαγνήτη. Κούρδισμα 1 Τα πηνία κατασκευάζονται με μονωμένο σύρμα, το οποίο τυλίγεται στο πλαίσιο 2.

Τα καρούλια μπορούν επίσης να είναι χωρίς πλαίσιο. Σε αυτή την περίπτωση, οι στροφές περιέλιξης στερεώνονται με ταινία ή μόνωση φύλλου ή με μια ένωση γλάστρας.

Για τον υπολογισμό της περιέλιξης τάσης, πρέπει να καθοριστεί η τάση Uκαι MDS. Διατομή σύρματος περιέλιξης qβρίσκουμε, με βάση το απαιτούμενο MDS:

πού είναι η ειδική αντίσταση?

– μέσο μήκος πηνίου (Εικόνα 72).

R– αντίσταση περιέλιξης ίση με

Με σταθερό μέσο μήκος πηνίου και δεδομένο MMF, προσδιορίζεται από το προϊόν.

Εάν, σε σταθερή τάση και στο μέσο μήκος της στροφής, είναι απαραίτητο να αυξηθεί το MMF, τότε είναι απαραίτητο να ληφθεί ένα καλώδιο μεγαλύτερης διατομής. Σε αυτή την περίπτωση, η περιέλιξη θα έχει λιγότερες στροφές. Το ρεύμα στην περιέλιξη θα αυξηθεί, καθώς η αντίστασή του θα μειωθεί λόγω της μείωσης του αριθμού των στροφών και της αύξησης της διατομής του σύρματος.

Με βάση τη διατομή που βρέθηκε, χρησιμοποιώντας πίνακες μεγεθών, βρίσκεται η πλησιέστερη τυπική διάμετρος σύρματος.

Εικόνα 72 – Υπολογισμός της περιέλιξης του ηλεκτρομαγνήτη

Η ισχύς που απελευθερώνεται στην περιέλιξη με τη μορφή θερμότητας προσδιορίζεται ως εξής:

Ο αριθμός των στροφών περιέλιξης για μια δεδομένη διατομή πηνίου καθορίζεται από τον συντελεστή πλήρωσης χαλκού

πού είναι η περιοχή που καταλαμβάνει ο χαλκός της περιέλιξης;

– διατομή περιέλιξης για χαλκό.

Αριθμός γύρων

.

Στη συνέχεια, η ισχύς που καταναλώνεται από την περιέλιξη καθορίζεται από την έκφραση

.

Για τον υπολογισμό της τρέχουσας περιέλιξης, οι αρχικές παράμετροι είναι MMF και ρεύμα κυκλώματος. Ο αριθμός των στροφών της περιέλιξης βρίσκεται από την έκφραση. Η διατομή του σύρματος μπορεί να επιλεγεί με βάση τη συνιστώμενη πυκνότητα ρεύματος, ίση με 2...4 A/mm 2 για μακροχρόνια, 5...12 A/mm 2 για διακοπτόμενη, 13...30 A/ mm 2 για βραχυπρόθεσμους τρόπους λειτουργίας. Αυτές οι τιμές μπορούν να αυξηθούν κατά περίπου 2 φορές εάν η διάρκεια ζωής του τυλίγματος και του ηλεκτρομαγνήτη δεν υπερβαίνει τις 500 ώρες Η περιοχή του παραθύρου που καταλαμβάνεται από μια συνηθισμένη περιέλιξη καθορίζεται από τον αριθμό των στροφών και τη διάμετρο της περιέλιξης. σύρμα ρε

Ένας επαγωγέας μονής στρώσης είναι ένα σύρμα τυλιγμένο σε σπείρα. Για να παρέχεται ακαμψία, το σύρμα συνήθως τυλίγεται γύρω από ένα κυλινδρικό πλαίσιο. Επομένως, στο Coil32, οι διαστάσεις του πλαισίου και η διάμετρος του σύρματος λαμβάνονται ως αρχικές παράμετροι, επειδή είναι πιο εύκολο να μετρηθούν πρακτικά. Οι τύποι υπολογισμού, ωστόσο, χρησιμοποιούν τις γεωμετρικές παραμέτρους της ίδιας της σπείρας. Για να αποφύγετε τη σύγχυση, μπορείτε να μάθετε περισσότερα σχετικά με αυτές τις λεπτές λεπτομέρειες σε αυτήν τη σελίδα βοήθειας.

Τα πηνία μονής στρώσης έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα, ειδικά για σχέδια ερασιτεχνικών και μεσαίων κυμάτων βραχέων και μεσαίων κυμάτων και ζωνών εκπομπής. Οι κύριες ιδιότητες των πηνίων μονής στρώσης είναι ο παράγοντας υψηλής ποιότητας, η σχετικά μικρή εσωτερική χωρητικότητα και η ευκολία κατασκευής. Ας εξετάσουμε μεθόδους για τον υπολογισμό ενός τέτοιου πηνίου χωρίς κενό μεταξύ των στροφών - " στρίψτε να στρίψετε"...

Ας ξεκινήσουμε με το γεγονός ότι στα τέλη του 19ου αιώνα, ο H.A. Lorentz εξήγαγε έναν τύπο χρησιμοποιώντας ελλειπτικά ολοκληρώματα για τον υπολογισμό του σωληνοειδούς. Η διαφορά μεταξύ του μοντέλου Lorentz και του μοντέλου Maxwell ήταν το γεγονός ότι οι στροφές της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας δεν αντιπροσωπεύονταν από ένα απείρως λεπτό κυκλικό σύρμα, αλλά από μια απείρως λεπτή σπειροειδή αγώγιμη ταινία με πλάτος ίσο με το πραγματικό πάχος του σύρματος, χωρίς ένα κενό μεταξύ των στροφών. Ο τύπος είναι εξαιρετικά ακριβής κατά τον υπολογισμό ενός πραγματικού πηνίου, εάν το τελευταίο έχει μεγάλο αριθμό στροφών και τυλίγεται στροφή σε στροφή. Το 1909, ο Ιάπωνας φυσικός H. Nagaoka μεταμόρφωσε τον τύπο Lorentz και τον έφερε σε μια μορφή από την οποία ακολούθησε ένα σημαντικό συμπέρασμα - Η αυτεπαγωγή της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας εξαρτάται αποκλειστικά από το σχήμα και το μέγεθος του πηνίου. Η φόρμουλα του Nagaoka είναι η εξής:

• L s - αυτεπαγωγή πηνίου
• Ν- αριθμός στροφών πηνίου
• r- ακτίνα περιέλιξης
• μεγάλο- μήκος περιέλιξης
• kL- Συντελεστής Nagaoka

Το πιο σημαντικό συμπέρασμα από την ανάλυση αυτού του τύπου ήταν ότι ο συντελεστής Nagaoka εξαρτιόταν μόνο από τον λόγο l/D, ο οποίος ονομαζόταν παράγοντας μορφήςπηνία. Ο συντελεστής Nagaoka υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας ελλειπτικά ολοκληρώματα. Δεν θα σταθούμε λεπτομερέστερα σε αυτόν τον τύπο, γιατί... Το Coil32 δεν το χρησιμοποιεί στους υπολογισμούς. Αξίζει μόνο να σημειωθεί ότι στην περίπτωση μιας μακράς ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας, ο τύπος απλοποιείται στην ακόλουθη μορφή:

όπου S είναι η περιοχή διατομής του πηνίου. Αυτός ο τύπος έχει μόνο ακαδημαϊκό ενδιαφέρον και δεν είναι κατάλληλος για τον υπολογισμό πραγματικών πηνίων, επειδή ισχύει μόνο για απείρως μακριές ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες, που δεν υπάρχουν στη φύση.

Ένα πηνίο μονής στρώσης μπορεί να υπολογιστεί αριθμητικά χρησιμοποιώντας τον τύπο του Maxwell ή τον τύπο σωληνοειδούς του Nagaoka. Ωστόσο, οι σύγχρονοι εμπειρικοί τύποι παρέχουν πολύ υψηλή ακρίβεια υπολογισμού και επαρκούν για πρακτικούς σκοπούς.

Θα ξεκινήσουμε την ανασκόπηση και την επιλογή των εμπειρικών τύπων με τον πιο διάσημο τύπο του G. Wheeler. Συνήθως, αυτός ο τύπος χρησιμοποιείται συχνότερα σε διάφορα προγράμματα, ηλεκτρονικές αριθμομηχανές, βιβλία αναφοράς και άρθρα που είναι αφιερωμένα σε υπολογισμούς επαγωγής.

Στο πρωτότυπο, αυτός ο τύπος μοιάζει με αυτό:

L = a 2 N 2 / (9 a + 10 b)

Οπου Ν - αριθμός στροφών και ένα Και σι - την ακτίνα και το μήκος της περιέλιξης του πηνίου, αντίστοιχα. Διαστάσεις σε ίντσες. Προσαρμόζοντας αυτόν τον τύπο για το μετρικό σύστημα (ή μάλλον, για το GHS) και αλλάζοντας την ακτίνα στη διάμετρο, έχουμε τα εξής:

• μεγάλο- αυτεπαγωγή πηνίου [µH];
• Ν- αριθμός στροφών πηνίου.
• ρε- διάμετρος περιέλιξης [cm];
• μεγάλο- μήκος περιέλιξης [cm];

Αυτή είναι η πιο διάσημη εκδοχή αυτής της φόρμουλας. Προηγουμένως, στον ιστότοπο του Πανεπιστημίου Τηλεπικοινωνιών της Αγίας Πετρούπολης - sut.ru υπήρχε μια μάλλον ενημερωτική πηγή - dvo.sut.ru, όπου θα μπορούσατε να βρείτε πολλές πληροφορίες για επαγωγείς, συμπεριλαμβανομένου αυτού του τύπου. Αυτός ο πόρος δυστυχώς έχει πλέον διαγραφεί. Αλλά καταφέραμε να ανακαλύψουμε έναν κλώνο αυτού του πόρου στο qrz.ru, στον οποίο μεταφέρθηκε ακόμη και το παλιό σφάλμα (0,5е1,0) στον τύπο 2,37. Εκεί μπορείτε να βρείτε τόσο τον τύπο Nagaoka (τύπος 2.28) όσο και την έκφραση για τον συντελεστή Nagaoka μέσω του τύπου Wheeler (τύπος 2.29).

Η φόρμουλα προτάθηκε από τον Wheeler το 1928, όταν ακόμα ονειρευόμασταν οι υπολογιστές και ήταν πολύ χρήσιμος εκείνη την εποχή, επειδή κατέστησε δυνατό τον υπολογισμό ενός πρακτικού πηνίου "σε μια στήλη" σε ένα κομμάτι χαρτί. Η φόρμουλα έχει «ριζώσει» στη μαζική συνείδηση ​​των ραδιοερασιτεχνών. Ωστόσο, λίγοι άνθρωποι γνωρίζουν ότι, όπως κάθε εμπειρική φόρμουλα, έχει περιορισμούς. Αυτός ο τύπος δίνει σφάλμα έως και 1% για l/D > 0,4, δηλαδή εάν το πηνίο δεν είναι πολύ κοντό. Αυτή η φόρμουλα δεν είναι κατάλληλη για μικρά πηνία.

Ακολούθησαν αρκετές προσπάθειες για την εξάλειψη αυτής της αδυναμίας. Το 1985, ο R. Lundin δημοσίευσε τους δύο εμπειρικούς του τύπους, έναν για «μακριές» σπείρες και τον άλλο για «κοντές» σπείρες, επιτρέποντας στον έναν να υπολογίσει τον συντελεστή Nagaoka με ακρίβεια όχι μικρότερη από 3ppM (±0,0003%), που είναι αναμφίβολα υψηλότερη από την ακρίβεια κατασκευής ή τις μετρήσεις επαγωγής του πηνίου. Εδώ είναι μια αριθμομηχανή που βασίζεται σε αυτούς τους τύπους.
Το 1982, 54 χρόνια αργότερα, με την έλευση της εποχής των υπολογιστών, ο Wheeler δημοσίευσε τον "μακρύ" τύπο του, ο οποίος υπολόγιζε ένα πηνίο μονής στρώσης με σφάλμα όχι μεγαλύτερο από ±0,1%, τόσο μακρύ όσο και βραχύ. Αυτός ο τύπος βελτιώθηκε αργότερα από τον R. Rosenbaum, και στη συνέχεια από τον R. Weaver (Robert Weaver - ανάλυση και παραγωγή του τύπου στον ιστότοπό του).

• Dk- διάμετρος περιέλιξης
• Ν- αριθμός γύρων
• k = l/Dk- συντελεστής μορφής πηνίου, ο λόγος του μήκους της περιέλιξης προς τη διάμετρό του

Ως αποτέλεσμα, έχουμε έναν τύπο που μας επιτρέπει να υπολογίσουμε ένα πηνίο μονής στρώσης με ακρίβεια τουλάχιστον 18,5 pM (σε σύγκριση με τον τύπο Nagaoka), ο οποίος είναι χειρότερος από τη χρήση των τύπων Lundin, αλλά πρώτον, είναι αρκετά επαρκής για πρακτικούς υπολογισμούς, και δεύτερον, έχουμε έναν απλούστερο τύπο αντί για δύο, τον υπολογισμό ενός πηνίου μονής στρώσης ανεξάρτητα από τον παράγοντα μορφής του.

Ο τύπος χρησιμοποιείται στην ηλεκτρονική αριθμομηχανή πηνίου μιας στρώσης, σε παλαιότερες εκδόσεις του Coil32, καθώς και σε όλες τις εκδόσεις του προγράμματος για Linux και στην εφαρμογή J2ME για κινητά τηλέφωνα.

Η κύρια έκδοση του Coil32 για Windows, καθώς και η αρχή με την έκδοση 3.0 για Android, χρησιμοποιεί μια πιο σύνθετη μέθοδο για τον υπολογισμό ενός πηνίου μονής στρώσης, λαμβάνοντας υπόψη το σπειροειδές σχήμα των στροφών και ένα αυθαίρετο βήμα περιέλιξης.

Το 1907, ο E. Rosa, συγκρίνοντας τους υπολογισμούς χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του Maxwell και τη μέθοδο του Lorentz, εξήγαγε

Σκίτσα μονοφασικών: ηλεκτρομαγνήτες εναλλασσόμενου ρεύματος με διάφορους τύπους μαγνητικών πυρήνων φαίνονται στο Σχ. 2.1 - 2.3. Η τιμή πλάτους της μαγνητικής ροής Ф m στην πραγματική τιμή της τάσης τροφοδοσίας U, της συχνότητας f και του αριθμού στροφών της περιέλιξης W χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η ενεργή αντίσταση της περιέλιξης καθορίζεται από τον τύπο

Ф m = U/(4, 44 f W) . (2.1)

Ο αριθμός των στροφών της περιέλιξης είναι περίπου ίσος με

W = U/ (4,44 f Ф m) . (2.2)

Λαμβάνοντας υπόψη την ενεργή αντίσταση της περιέλιξης (συντελεστής k n =0,7 + 0,9) σε μια δεδομένη επαγωγή στο διάκενο εργασίας B em και την ενεργή διατομή του μαγνητικού κυκλώματος S m, ο αριθμός των στροφών

W = k n U/ (4, 44 f B em S m) . (2.3)

Η τιμή πλάτους της δύναμης για μονοφασικά συστήματα χωρίς πηνίο θωράκισης με ομοιόμορφο πεδίο στο διάκενο εργασίας και ακόρεστο μαγνητικό σύστημα προσδιορίζεται από τον τύπο του Maxwell (2):

Rem = Ф 2 m / (2m 0 S p), (2,4)

όπου S p είναι το εμβαδόν του πόλου, m 2.

Μέση δύναμη

Р mψ = Р em / 2. (2.5)

Εάν η μαγνητική ροή μεταβάλλεται σύμφωνα με τον ημιτονοειδές νόμο Ф i = Ф m sinwt, τότε η στιγμιαία τιμή της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης, σύμφωνα με το (2.4),

R e i = R em sin 2 wt = R em (1- cos 2wt). (2.6)

Μέθοδοι για τον προσδιορισμό της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης Р e ως συνάρτηση του μεγέθους του διακένου, καθώς και του χρόνου για ηλεκτρομαγνήτες εναλλασσόμενου ρεύματος δίνονται στις εργασίες.

Εικ.2.1. Σκίτσο ηλεκτρομαγνήτη εναλλασσόμενου ρεύματος με ανασυρόμενο οπλισμό με τετράγωνη διατομή: 1 - οπλισμός. 2 - σκελετός? 3 – περιέλιξη

Κατά τον προσδιορισμό των κύριων διαστάσεων και παραμέτρων μονοφασικών ηλεκτρομαγνητών με στροφές θωράκισης, η περιοχή διατομής του πόλου (m2) μπορεί να βρεθεί χρησιμοποιώντας έναν κατά προσέγγιση τύπο που λαμβάνεται από την εξίσωση του Maxwell με βάση την συνθήκη απουσίας δόνησης του οπλισμού

S p = 1,12 k p R pr k ·10 -5 / V 2 d m , (2,7)

όπου k p = (1,1 - 1,3) - συντελεστής ασφάλειας δύναμης. B 2 d m = (1/1,2) T l - επαγωγή στο διάκενο εργασίας, το οποίο επιλέγεται κοντά στο γόνατο της καμπύλης μαγνήτισης των χρησιμοποιούμενων χάλυβων. P pr.k – υπολογισμένη αντίθετη δύναμη με έλκιμο οπλισμό, N (για ηλεκτρομαγνήτη δύο πηνίων με δύο κενά εργασίας P' pr.k = 0,5P pr.k; S p =b·a - εμβαδόν διατομής το κοντάρι, g m 2 ; v/a= 1…2 - λόγος του πλάτους του πόλου προς το πάχος του.

Ρύζι. 2.3 Σκίτσο μιας ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας AC σε σχήμα U. 1 - άγκυρα? 2 - πυρήνας? 3 - βάση? 4 - περιέλιξη? 5 - πηνίο θωράκισης

Για ηλεκτρομαγνήτη δύο πηνίων με διατομή τετράγωνου πόλου, το μέγεθος της πλευράς του τετραγώνου (m), που προσδιορίζεται από τον κατά προσέγγιση τύπο και τις συνθήκες για την υπέρβαση της μέσης ηλεκτρομαγνητικής δύναμης από την αντίθετη, είναι ίσο με

όπου R p p είναι η δύναμη για εκείνο το σημείο του αντιτιθέμενου χαρακτηριστικού στο οποίο το γινόμενο της δύναμης και του διακένου είναι μέγιστο.

Με την περιοχή του πόλου S p επιλεγμένη σύμφωνα με την εξίσωση (2.7), το πλάτος του πόλου (m) (υποθέτοντας τετραγωνική διατομή) είναι ίσο με

όπου η αυλάκωση Δ είναι το πλάτος της αυλάκωσης για το πηνίο θωράκισης, επιλεγμένο για σχεδιαστικούς λόγους, m. k zс - συντελεστής πλήρωσης για χάλυβα.

Διαστάσεις 2 θωρακισμένων τμημάτων πόλου

a 2 = (b - αυλάκι ∆)/ (1+ ΕΝΑε), (2.10)

Οπου ΕΝΑ e = 0,25 - 0,5 - η αναλογία του εμβαδού του μη θωρακισμένου τμήματος του στύλου και του θωρακισμένου.

Διαστάσεις 1 μη θωρακισμένου στύλου

a 1 = a e a 2. (2.11)

Ηλεκτρική αντίσταση του πηνίου θωράκισης (Ohm)

1,11 π f μ 0 S n /δ k, (2,12)

όπου δ k είναι το τελικό κενό μεταξύ του οπλισμού και του πόλου, m.

Ύψος πηνίου θωράκισης (m)

h in = 2 (b +a 2 +2∆ in) / r σε ∆ in, (2.13)

όπου Δ in είναι το πάχος του πηνίου, m; = - ειδική ηλεκτρική αντίσταση του υλικού του πηνίου θωράκισης σε θερμοκρασία θέρμανσης Q. Ohm-m; ρε- θερμοκρασιακός συντελεστής αντίστασης, I/o C; - ειδική ηλεκτρική αντίσταση του υλικού πηνίου στο Q 0 , Ohm-m.

Καθορίζεται η περιοχή πόλων S e = a 2 b που καλύπτεται από τη στροφή και η περιοχή πόλων S n = a 1 b που δεν καλύπτεται από τη στροφή. Εάν παραμελήσουμε τις απώλειες ισχύος στο βραχυκυκλωμένο πηνίο και την πτώση του MMF στα χαλύβδινα τμήματα του μαγνητικού κυκλώματος, τότε μπορούμε να υπολογίσουμε τη γωνία μετατόπισης μεταξύ των μαγνητικών ροών που διέρχονται από αυτά τα μέρη του πόλου.

φ = arctg φ ≈ arctg ω λ δeq / τ in, (2.14)

όπου λδek είναι η αγωγιμότητα του διακένου στο θωρακισμένο τμήμα του πόλου με έλξη οπλισμού. Πρακτικά φτάστε φ = 90 o αδύνατο και συνηθισμένο φ =50 - 80°.

Οι τιμές στιγμιαίας δύναμης για τα μη θωρακισμένα μέρη P en i και θωρακισμένα P e i του πόλου μπορούν να προσδιοριστούν από τους τύπους, αντίστοιχα

P en i = P en m (1-cos 2 ωt) /2. (2.15)

P ee i = P ee m (1-cos 2 ωt) /2. (2.16)

πού είναι τα πλάτη της δύναμης

P en m = Ф 2 n m / (2 μ 0 S n). (2.17)

P eet = Ф 2 e m / (2 μ 0 S 0). (2.18)

Πλάτη μαγνητικής ροής:

F n m = F n m S n / S n. (2.19)

F e m = F e m S e / S n. (2.20)

Η μέση τιμή της συνολικής δύναμης που ασκείται στην άγκυρα είναι

P eΣ = P en m / 2 + P e e m / 2 = P ensr + P eesr. (2.21)

Μέγιστες και ελάχιστες δυνάμεις που δρουν στην άγκυρα

P eΣ max = P eΣ + P ~ m , (2,22)

P eΣ min = P eΣ - P ~ m , (2,23)

Πού είναι το πλάτος της δύναμης της μεταβλητής συνιστώσας.

Η μεταβολή των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων με την πάροδο του χρόνου φαίνεται στο Σχ. 2.4.

Για την εξάλειψη των κραδασμών του οπλισμού, πρέπει να πληρούται η προϋπόθεση P Σ min >P mech. Εάν δεν πληρούται η συνθήκη του, τότε οι παράμετροι της οθόνης ποικίλλουν.

Το MMF της περιέλιξης (Α) για έναν ηλεκτρομαγνήτη δύο πηνίων με δύο στροφές θωράκισης καθορίζεται από τον κατά προσέγγιση τύπο

, (2.24)

Για μαγνητικά συστήματα με εξωτερικό οπλισμό έλξης, το MMF της περιέλιξης (Α) χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η μαγνητική αντίσταση του χάλυβα σε μια δεδομένη ροή στο διάκενο εργασίας Φ δm βρίσκεται από τον τύπο

, (2.25)

όπου Z δ Σ είναι η συνολική μαγνητική αντίσταση, G n -1, η έκφραση της οποίας βρίσκεται από το ισοδύναμο κύκλωμα του μαγνητικού κυκλώματος. Για κατά προσέγγιση υπολογισμούς μπορεί να γίνει αποδεκτό. Z δ Σ ≈ R δ Σ.

Επιφάνεια διατομής σύρματος περιέλιξης (m2)

q = F / W ∆ pr, (2.26)

όπου Δ pr είναι η πυκνότητα ρεύματος στο σύρμα, N/m.

Η περιοχή του παραθύρου περιέλιξης ενός πηνίου σε έναν ηλεκτρομαγνήτη δύο πηνίων (m2) είναι ίση με

Q 0 = 0,5 g W/k z.m, (2,27)

όπου κ ζ.μ. - συντελεστής πλήρωσης της περιέλιξης για χαλκό. Επαγωγή περιέλιξης

L = W 2 λ mΣ , (2,28)

όπου λ mΣ είναι η ισοδύναμη μαγνητική αγωγιμότητα του συστήματος, H.

Το ρεύμα εκκίνησης (A) στην αρχική αντίθετη δύναμη P pr (N) για ηλεκτρομαγνήτη δύο πηνίων με δύο κενά εργασίας είναι ίσο με

, (2.29)

όπου dL/dδ είναι το παράγωγο της επαγωγής κατά μήκος του οπλισμού στο αρχικό διάκενο εργασίας, H/m.

Τιμή πλάτους του ρεύματος εκκίνησης στην αντίσταση περιέλιξης r 0

, (2.30)

όπου U m είναι η τιμή πλάτους της τάσης τροφοδοσίας.

Χρόνος απόκρισης ρελέ

Ελάχιστος και μέγιστος χρόνος εκκίνησης

t tr min = (arcsin k i tr) / (2 π f), (2,32)

t tr max = [(arcsin (1-k i tr) – arcsin (1-k i tr)] / (2 π f) (2.33),

όπου k i tr = I tr /I m

Ελάχιστος και μέγιστος χρόνος οδήγησης

όπου d είναι ο συντελεστής διάχυσης. Ф m - πλάτος της μαγνητικής ροής Β Σ, ίσο με

Η μέση τιμή της ελκτικής (ηλεκτρομαγνητικής) δύναμης ενός ηλεκτρομαγνήτη (Ν) καθορίζεται από τον ενεργειακό τύπο

, (2.38)

όπου I = U/Z - ρεύμα στην περιέλιξη, A; ψ = E/(2 π f) – πραγματική τιμή της μέσης σύνδεσης ροής, V δ ;

EMF περιέλιξης; dψ/dδ, dI/dδ - παράγωγα που προσδιορίζονται με τη μέθοδο γραφικής διαφοροποίησης των εξαρτήσεων I = f (δ) και ψ = f (δ). -

αντίσταση περιέλιξης.

Η κατασκευή του χαρακτηριστικού έλξης P esr = f (δ) πραγματοποιείται με την ακόλουθη σειρά: δεδομένου του μεγέθους του διακένου, προσδιορίστε τα λ me, Z, I, E, ψ, σχεδιάστε τις εξαρτήσεις I = f (δ) και ψ = f (δ), προσδιορίστε γραφικά παραγώγους και dψ/dδ, dI/dδ. Αυτές οι τιμές αντικαθίστανται στον τύπο (2.38).

Εργασία δοκιμής Νο. 3. Υπολογισμός ρελέ τάσης DC στους διακόπτες καλαμιού

Αρχικά στοιχεία

Οι μαθητές των οποίων τα προτελευταία ψηφία του αριθμού του βιβλίου τους είναι από το 0 έως το 3 χρησιμοποιούν διακόπτες καλαμιών τύπου ΚΕΜ-1, από 3 έως 7 - τύπου ΚΕΜ-2 και από 7 έως 9 - τύπου ΚΕΜ-6. Ο αριθμός επιλογής επιλέγεται σύμφωνα με το τελευταίο ψηφίο του αριθμού του βιβλίου βαθμού στον Πίνακα 3.1.

Είναι απαραίτητο να επιλέξετε τις παραμέτρους περιέλιξης ελέγχου για ρελέ τάσης με εσωτερικούς διακόπτες καλαμιού.

Μια κυλινδρική περιέλιξη που έχει μήκος σημαντικά μεγαλύτερο από τη διάμετρό της ονομάζεται ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα. Μετάφραση από τα αγγλικά, αυτή η λέξη σημαίνει "σαν σωλήνας", δηλαδή είναι ένα πηνίο παρόμοιο με ένα σωλήνα.

Τύποι ηλεκτρομαγνητικών

Σύμφωνα με τον σκοπό τους, οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες χωρίζονται σε δύο κατηγορίες:

1. Ακίνητος. Δηλαδή για σταθερά μαγνητικά πεδία που διαρκούν για μεγάλο χρονικό διάστημα σε συγκεκριμένες τιμές.
2. Σφυγμός. Για να δημιουργήσετε παλμικά μαγνητικά πεδία. Μπορούν να υπάρχουν μόνο για μικρό χρονικό διάστημα, όχι περισσότερο από 1 δευτερόλεπτο.

Ακίνητος Με δυνατότητα δημιουργίας πεδίων όχι περισσότερο από 2,5x10 5 Oe, οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες τύπου Pulse μπορούν να δημιουργήσουν πεδία 5x10 6 Oe, εάν, κατά τη δημιουργία ενός πεδίου, οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες δεν υπόκεινται σε παραμόρφωση και δεν θερμαίνονται πολύ. εξαρτάται άμεσα από το ρεύμα διέλευσης: Н = k*I, Οπου κ– σταθερή τιμή της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας, επιδεκτική υπολογισμού.

Τα σταθερά χωρίζονται:

• Αντιστασιακός.
• Υπεραγώγιμα.

Αντιστασιακός Οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες κατασκευάζονται από υλικά που έχουν ηλεκτρική αντίσταση. Από αυτή την άποψη, όλη η ενέργεια που τους πλησιάζει μετατρέπεται σε θερμότητα. Για να αποφευχθεί η θερμική καταστροφή της συσκευής, είναι απαραίτητο να αφαιρέσετε την υπερβολική θερμότητα. Για τους σκοπούς αυτούς, χρησιμοποιείται κρυογονική ή υδρόψυξη. Αυτό απαιτεί βοηθητική ενέργεια συγκρίσιμη με την ενέργεια που απαιτείται για την τροφοδοσία της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας.

Υπεραγώγιμα Οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες κατασκευάζονται από κράματα με υπεραγώγιμες ιδιότητες. Η ηλεκτρική τους αντίσταση είναι μηδενική σε διαφορετικές θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια του πειράματος. Όταν λειτουργεί ένα υπεραγώγιμο σωληνοειδές, η θερμότητα παράγεται μόνο σε κατάλληλους αγωγούς και σε μια πηγή τάσης. Σε αυτήν την περίπτωση, η πηγή ισχύος μπορεί να αποκλειστεί, καθώς η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα λειτουργεί σε λειτουργία βραχυκυκλώματος. Σε αυτή την περίπτωση, το πεδίο μπορεί να υπάρχει χωρίς κατανάλωση ενέργειας για άπειρο μεγάλο χρονικό διάστημα, με την προϋπόθεση ότι διατηρείται η υπεραγωγιμότητα.

Οι συσκευές για τη δημιουργία ισχυρών μαγνητικών πεδίων περιλαμβάνουν τρία κύρια μέρη:

1. Σωληνοειδής.
2. Τρέχουσα πηγή.
3. Σύστημα ψύξης.

Κατά το σχεδιασμό μιας ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας, λαμβάνονται υπόψη οι διαστάσεις του εσωτερικού καναλιού και η ισχύς της πηγής ισχύος.

Η δημιουργία μιας συσκευής με ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα αντίστασης για το σχηματισμό σταθερών πεδίων είναι ένα παγκόσμιο επιστημονικό και τεχνικό έργο. Στον κόσμο, συμπεριλαμβανομένης της χώρας μας, υπάρχουν μόνο λίγα εργαστήρια με παρόμοιες συσκευές. Χρησιμοποιούνται ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες διαφόρων σχεδίων, η λειτουργία των οποίων πραγματοποιείται κοντά στο θερμικό όριο.

Για το σέρβις τέτοιων συσκευών απαιτείται προσωπικό αποτελούμενο από εργάτες υψηλής εξειδίκευσης, των οποίων η εργασία εκτιμάται ιδιαίτερα. Τα περισσότερα από τα οικονομικά δαπανώνται για την πληρωμή ηλεκτρικής ενέργειας. Η λειτουργία και η συντήρηση τέτοιων ισχυρών ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων αποδίδει με την πάροδο του χρόνου, αφού επιστήμονες και ερευνητές σε διάφορους τομείς της επιστήμης, από διαφορετικές χώρες, μπορούν να λάβουν τα πιο σημαντικά αποτελέσματα για την ανάπτυξη της επιστήμης.

Τα πιο περίπλοκα και σημαντικά προβλήματα μπορούν να λυθούν με τη χρήση υπεραγώγιμων σωληνοειδών. Αυτή η μέθοδος είναι πιο αποτελεσματική, οικονομική και απλή. Για παράδειγμα, μπορούμε να αναφέρουμε τη δημιουργία ισχυρών ακίνητων πεδίων από υπεραγώγιμα σωληνοειδείς. Η πιο πρωτότυπη ιδιότητα της υπεραγωγιμότητας είναι η απουσία ηλεκτρικής αντίστασης σε ορισμένα κράματα και μέταλλα σε θερμοκρασίες κάτω από μια κρίσιμη τιμή.

Το φαινόμενο της υπεραγωγιμότητας καθιστά δυνατή την παραγωγή ενός σωληνοειδούς που δεν διαχέει ενέργεια όταν διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα. Ωστόσο, το παραγόμενο πεδίο έχει έναν περιορισμό στο ότι όταν επιτευχθεί μια ορισμένη τιμή του κρίσιμου πεδίου, η ιδιότητα της υπεραγωγιμότητας καταστρέφεται και η ηλεκτρική αντίσταση αποκαθίσταται.

Το κρίσιμο πεδίο αυξάνεται καθώς η θερμοκρασία μειώνεται από το 0 στην υψηλότερη τιμή. Στη δεκαετία του '50 του περασμένου αιώνα, ανακαλύφθηκαν κράματα των οποίων η κρίσιμη θερμοκρασία κυμαίνεται από 10 έως 20 Κ. Επιπλέον, έχουν τις ιδιότητες πολύ ισχυρών κρίσιμων πεδίων.

Η τεχνολογία για τη δημιουργία τέτοιων κραμάτων και την παραγωγή υλικών για πηνία σωληνοειδών από αυτά είναι πολύ απαιτητική και πολύπλοκη. Επομένως, τέτοιες συσκευές έχουν υψηλό κόστος. Ωστόσο, είναι φθηνά στη λειτουργία και εύκολο στη συντήρηση. Αυτό απαιτεί μόνο τροφοδοσία χαμηλής τάσης χαμηλής ισχύος και υγρού ηλίου. Η ισχύς της πηγής δεν θα χρειαστεί περισσότερο από 1 κιλοβάτ. Η συσκευή τέτοιων ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων αποτελείται από ένα πηνίο από χαλκό και έναν υπεραγωγό με σύρμα, ταινία ή ζυγό.

Είναι δυνατό να μειωθεί το ενεργειακό κόστος για να δημιουργηθούν ακόμη πιο ισχυρά πεδία. Αυτή η ευκαιρία εφαρμόζεται σε πολλές κορυφαίες χώρες, συμπεριλαμβανομένης της Ρωσίας. Αυτή η μέθοδος βασίζεται στη χρήση ενός συνδυασμού υδρόψυκτων και υπεραγώγιμων σωληνοειδών. Ονομάζεται επίσης υβριδικό σωληνοειδές. Αυτή η συσκευή ενσωματώνει τα υψηλότερα εφικτά πεδία και των δύο τύπων ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων.

Η υδρόψυκτη ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα πρέπει να βρίσκεται μέσα στην υπεραγώγιμη. Η δημιουργία μιας υβριδικής ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας είναι ένα ογκώδες και πολύπλοκο επιστημονικό και τεχνικό πρόβλημα. Η επίλυσή του απαιτεί την εργασία πολλών ομάδων επιστημονικών ιδρυμάτων. Παρόμοια υβριδική συσκευή χρησιμοποιείται στη χώρα μας στην Ακαδημία Επιστημών. Εκεί, ένα σωληνοειδές με υπεραγώγιμες ιδιότητες έχει μάζα 1,5 τόνους. Η περιέλιξη είναι κατασκευασμένη από ειδικά κράματα νιοβίου με ψευδάργυρο και τιτάνιο. Η περιέλιξη της υδρόψυκτης ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας είναι κατασκευασμένη από χάλκινο ζυγό.

Συσκευή και αρχή λειτουργίας

Ένα σωληνοειδές μπορεί επίσης να ονομαστεί πηνίο επαγωγής, το οποίο τυλίγεται με ένα σύρμα σε ένα πλαίσιο με τη μορφή κυλίνδρου. Τέτοια πηνία μπορούν να τυλιχτούν σε ένα ή περισσότερα στρώματα. Δεδομένου ότι το μήκος της περιέλιξης είναι πολύ μεγαλύτερο από τη διάμετρο, όταν μια σταθερή τάση συνδέεται σε αυτή την περιέλιξη, σχηματίζεται μια τάση μέσα στο πηνίο.

Οι ηλεκτρομηχανικές συσκευές που περιέχουν ένα πηνίο με σιδηρομαγνητικό πυρήνα μέσα ονομάζονται συχνά ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες. Τέτοιες συσκευές κατασκευάζονται με τη μορφή ρελέ συσπειρωτήρα ενός εκκινητή αυτοκινήτου, διάφορες ηλεκτρικές βαλβίδες. Το συσταλτικό στοιχείο ενός τόσο μοναδικού ηλεκτρομαγνήτη είναι ένας πυρήνας από σιδηρομαγνητικό υλικό.

Εάν δεν υπάρχει πυρήνας στη συσκευή ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας, τότε όταν συνδέεται συνεχές ρεύμα, σχηματίζεται ένα μαγνητικό πεδίο κατά μήκος της περιέλιξης. Η επαγωγή αυτού του πεδίου είναι ίση με:

Οπου, Ν– αριθμός στροφών στην περιέλιξη, μεγάλο- μήκος πηνίου, Εγώ– ρεύμα που διαρρέει την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, μ0

Στα άκρα της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας, το μέγεθος της μαγνητικής επαγωγής είναι δύο φορές μικρότερο σε σύγκριση με το εσωτερικό μέρος, αφού τα δύο μέρη της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας μαζί σχηματίζουν ένα διπλό μαγνητικό πεδίο. Αυτό ισχύει για μια μακρά ή ατέρμονη ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα σε σύγκριση με τη διάμετρο του πλαισίου περιέλιξης.

Στα άκρα της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας, η μαγνητική επαγωγή είναι ίση με:

Δεδομένου ότι οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες είναι επαγωγείς, επομένως το σωληνοειδές μπορεί να αποθηκεύσει ενέργεια σε ένα μαγνητικό πεδίο. Αυτή η ενέργεια είναι ίση με το έργο που κάνει η πηγή για τη δημιουργία ρεύματος στην περιέλιξη.

Αυτό το ρεύμα σχηματίζει ένα μαγνητικό πεδίο στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα:

Εάν το ρεύμα στο πηνίο αλλάξει, τότε εμφανίζεται ένα αυτο-επαγόμενο emf. Σε αυτή την περίπτωση, η τάση στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα προσδιορίζεται:

Η αυτεπαγωγή της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας προσδιορίζεται από:

Οπου, V– όγκος του πηνίου σωληνοειδούς, z– μήκος του αγωγού του πηνίου, n- αριθμός γύρων, μεγάλο- μήκος πηνίου, μ0 - μαγνητική διαπερατότητα κενού.

Κατά τη σύνδεση μιας ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας εναλλασσόμενης τάσης στους αγωγούς, το μαγνητικό πεδίο θα δημιουργηθεί επίσης ως εναλλασσόμενο. Η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα έχει αντίσταση στο εναλλασσόμενο ρεύμα με τη μορφή ενός συμπλέγματος δύο συστατικών: . Εξαρτώνται από την αυτεπαγωγή και την ηλεκτρική αντίσταση του αγωγού του πηνίου.