Sähkömagneetin mitoituksesta

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Elikäs, miten voin, rakentamatta itsesähkömagneettia, mitoittaa sähkömagneetin yhtävoimakkaaksi kuin omistamani kestomagneetti, jonka arvoista minulla ei toistaiseksi ole mitään tietoa?

Jostain olen ymmärtänyt että Coulombin lain mukaisesti varauksilla pelataan, tiedä häntä kun en ole täysin selvillä, mutta miten selvitän kestomagneetin luoman varauksen?

Matematiikka sekä fysiikka tähän liittyen kummatkin varmaan ymmärrän, kun se minulle vain selvennetään että miten tuo oikeasti voidaan tehdä?

Avusta kiittäen,
Digime84

Sivut

Kommentit (18)

Vierailija

Ensimmäiseksi on tietenkin mitattava sen kestomagneetin vuontiheys. helpoin tapa on käyttää siihen tavallista magneettista kompassia. Asetat magneetin sellaiseen paikkaan itään tai länteen kompassista, että kompassin neula sojottaa koilliseen tai luoteeseen. Silloin kestomagneetin vuontiheys todetulla etäisyydellä on sama kuin maan magneettikentän vuontiheyden vaakakomponentti.(16,5 µT)
Jos käytät sydämenä saman kokoista rautapalaa tai ferriittiä niin sitten vaan kaivamaan sähkömagneetin mitoitusohjeita, ainakin jostain tekniikan käsikirjasta löytyy ja voi löytyä munkin joistain prujuista ellen ole niitä jo nakannut pois. Ihan helppoa se ei kuitenkaan ole. Joka tapauksessa se mitoitus tulee olemaan aika likimääräinen. Rakentamalla kela oikeasti ja mittaamalla löytyy tarkempi mitoitus.
Jos kyse on jostain supermagneetista niin tarvitset siihen todennäköisesti suprajohdekäämin jos haluat vastaavan kenttäkuvion.

Vierailija

Kiitos, täytynee lähteä siis kompassi ostoksille, kunhan saan ensin kohtalaisella tarkkuudella määritettyä, niin siitä pääsee sitten hyvin jatkamaan toimintaani, ja pääsen joskus siihen tarkempaan määritystapaan käsiksi.

Noita suprajohdekäämejä on varmaan turha koittaa itse valmistaa?

Vierailija

Jos ei haluta suprajohtavaa käämiä, niin kuinka pieneksi olisi mahdollista valmistaa sellainen sähkömagneetti, jonka vetovoima on noin 10N kun kappale on suoraan kiinni sähkömagneetissa?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26835
Liittynyt16.3.2005
Digime84
Jos ei haluta suprajohtavaa käämiä, niin kuinka pieneksi olisi mahdollista valmistaa sellainen sähkömagneetti, jonka vetovoima on noin 10N kun kappale on suoraan kiinni sähkömagneetissa?



Se riippuu magneetin ja kappaleen geometriasta ja materiaalista. Eiköhän tuo kotikonstein ja rautakauppamateriaalein ole sellainen vajaan kuutiosenttikokoluokan laite [lähde: Stetson & Harrison], jos haluat sen pystyvän jatkuvaan toimintaan.

Jos olet tekemässä jotain konkreettista, kannattaa kertoa projektin tavoitteista ja resursseista. Siten saa yleensä järkevämpiä ohjeita kuin kysymällä jotain yksityiskohtaa, joka voi olla hyvin vaikea laskea eikä vältämättä edes tarpeellinen lopputulosta ajatellen.

Vierailija

Magneetin kantovoima saadaan muistaakseni kaavasta BHA. Jos vuontiheys B = 1 T, kosketuspinta 0,2 cm², tarvitset likimain 100 kierroksiseen käämiin 0,3 A virran. Vaikuttaa hyvinkin mahdolliselta ettei käämi kuumene liikaa. Mutta kuten Neutroni totesi, magneettipiirin geometria ja materiaali ratkaisee.

Vierailija

Entä miten käämin geometria vaikuttaa tilanteeseen? Ja mistä tuo pinta-ala on laskettu? Käämin päästä? Ja tarkoitus olisi pätkiä toimimaan noin suunnilleen niin, että puolisekuntia virrat päällä ja sitten sekunti pois, näin jatkettaisiin pitkään, ja tuo kuutiosentti on suunnilleen sopiva käyttötarkoitukseeni eli kun otetaan ferriitit yms. 'high tech' konstit käyttöön niin pienenee vielä aivan mahtavaa

Vierailija

Pinta-ala on magneetin ja irroitettavan kappaleen välinen kosketuspinta tai ilmavälin pinta-ala. Oletin esimerkissä suhteellisen permeabiliteetin olevan luokkaa 1000. Käämin geometria vaikuttaa siten, että mitä kauempana käämikierrokset ovat rautasydämestä, sitä suurempi on hajavuon osuus ja vastaavasti rautasydämen vuo pienempi. Kantovoima on verrannollinen vuontiheyden neliöön ja pinta-alaan. Eli kannattaa hieman pienentää magneetin napoja eli kosketuspintaa, jolloin kantovoima kasvaa hieman.

Vierailija

Mitä tarkoitat ilmavälinpinta-alalla? jos ilmaväli on millin luokkaa, ja vaikka sähkömagneettini on on pinta-alaltaan 20 neliömilliä ja tuon kestomagneetin pinta-ala on vaikka 9 neliömilliä? Niin mistä tuossa tapauksessa lasketaan se 'ilmavälin pinta-ala?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26835
Liittynyt16.3.2005
Digime84
Entä miten käämin geometria vaikuttaa tilanteeseen?



Tähän ei ole mitään yksinkertaista yleisvastausta. Vaikutus pitää laskea tapauskohtaisesti.

Nyrkkisääntö kuitenkin on, että magneettipiiri kannattaa pitää suljettuna. Jos käytössäsi on sorvi ja teet nappimallisen sähkömagneetin, koneista metallikuppi, jossa on keskellä tappi, jonka ympärille käämi kierretään. Käämimisen helpottamiseksi tuo pitää tehdä kahdesta osasta, ja niin se on helpompi sorvatakin. Silloin vuo pääsee kulkemaan koko matkaltaan raudassa. Hevosenkenkämuoto on helpompi tehdä, mutta siitä tulee hieman isompi.

Ja tarkoitus olisi pätkiä toimimaan noin suunnilleen niin, että puolisekuntia virrat päällä ja sitten sekunti pois, näin jatkettaisiin pitkään, ja tuo kuutiosentti on suunnilleen sopiva käyttötarkoitukseeni eli kun otetaan ferriitit yms. 'high tech' konstit käyttöön niin pienenee vielä aivan mahtavaa



Kyllä raudalla on yleensä korkeampi kyllästysvuo kuin ferriiteillä. Ferriittien edut tulevat korkeilla taajuuksilla. Tuon voi sorvata pehmeästä rakenneteräksestä. Ellet ole kokenut kellosepänhommissa, käytännöllinen valmistettavuus sanelee magneetin koon. Muutaman millin sydämelle on ikävä käämiä käsin 0,05 mm:n lankaa.

Huomaa sitten, että jos magneetin pitää vetää rauta kiinni itseensä ilmavälin takaa, sen vetovoima heikkenee pienilläkin etäisyyksillä rajusti. Sitä voi kompensoida fiksulla ohjauselektroniikalla, joka antaa hetkeksi kovan virtapulssin ja kun rauta tarttuu (tai jos sei ei ole lähellä), laskee virran pitotasolle ylikuumenemisen estämiseksi.

Vierailija

Mitä tässä tarkoitat kun sanot 'iso virtapiikki'? jos normaali käytössä oleva virta olisi esimerkiksi tuo 0.3A mitä joku tuolla ylempänä käytti esimerkkinä, ja jos käytetään sinun käyttämääsi 0.05mm johdinta, niin virtapiikki ei voi kovin suuri olla, jottei tuo pala poikki tuo käämi?

Vierailija
Digime84
Elikäs, miten voin, rakentamatta itsesähkömagneettia, mitoittaa sähkömagneetin yhtävoimakkaaksi kuin omistamani kestomagneetti, jonka arvoista minulla ei toistaiseksi ole mitään tietoa?



Pienestä releestä saa valmiin sähkömagneetin, jännitettä säätämällä voi säädellä sen tehoa.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26835
Liittynyt16.3.2005
Digime84
Mitä tässä tarkoitat kun sanot 'iso virtapiikki'?



Isommille magneeteille karkea nyrkkisääntö on, että 2,5 A virtaa per käämin neliömilli. Pieni magneetti sietää enemmän (koska luovuttavaa pintaa on enemmän suhteessa tilavuuteen), mutta varmaan lopullinen virta selviää kokeilemalla aloittamalla 2,5A/mm² -arvosta ja nostamalla sitä niin kauan kun käämi kuumenee suurimpaan haluttuun lämpötilaan.

Piikki voi kestosta riippuen olla paljonkin suurempi. Kun saat magneetin tehtyä, voit arvioida sen resistanssin ja lämpökapasiteetin perusteella millainen pulssi nostaa lämpötilaa siedettävän määrän.

Vierailija

Virtapiikillä tarkoitetaan tässä lyhytaikaista (muutama millisekunti) virtapulssia, jolloin saadaan suurempi voimavaikutus hetkellisesti, koska voima on verrannollinen vuontiheyden neliöön. Kuitenkin jos vuontiheys on jo lähellä kyllästysrajaa (noin 1 T), se ei siitä paljoakaan nouse virtaa suurentamalla. Jos sähkömagneetin ja esineen välinen ilmarako on luokkaa 1 mm, voimavaikutus on luokkaa 1 % siitä, mitä se on esineen ollessa kiinni magneetin navoissa. (Olettaen että magneetti on noin kuutiosentin kokoinen.) Jos haluat 10 N voiman 1 mm ilmavälillä ei tuo 1 cm³ riitä alkuunkaan.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat