Sähkömagneetti

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

En oikein ole osannut esittää tätä kysymystä ennen, enkä tiedä osaanko sitä vieläkään esitttää niin, että ymmärtäisitte kunnolla mitä ajan takaa...

Eli, jos minulla on valurautautasydäminen kela (sydän on tässä siis umpinainen sylinteri), jossa on sydämen ympärillä millisestä kuparilangasta keritty kela, jossa on sydämen ympärillä 30 kierrosta vierekkäin ja 33 kierrosta päällekkäin, saan aikaan kelan jonka virran kesto jatkuvaa virtaa on noin 2A, virta piikkeinä ilmeisesti paljon enemminkin?, kelan sydämen halkaisija on tässä 16mm ja pituus 30 millimetriä.

Kysymys kuuluukin sitten seuraavasti:

Jos leijutan tällä kelalla 1,5A virralla aikaan saadulla magneettikentällä kestomagneettia, niin MIKÄ ON MAKSIMI MASSA, jonka tällä kelalla voi leijuttaa kohtisuoraan painovoimaa vastaan?

Miten tämä voidaan laskea?

Sen verran olen kaskeskellut että tuossa tapauksessa ainakin kelan induktanssiksi tulee noin 13 H, mutta matemaattiset kykyni loppuvat kun täytyy laskea noita voimia. Kykeneekö joku auttamaan minua?

Kiitos vastauksistanne, kaikki asiallinen pohdinta, ellette täysin varmoja olisikaan, voi auttaa minua eteenpäin ongelmani ratkaisemisessa.

Sivut

Kommentit (25)

Vierailija

Kuinkahan olet tuon induktanssin laskenut? Tuntuu kovasti liioitetulta tuo 13 H.
Myös leijuttaminen tuolla systeemillä ei taida onnistua mutta on mahdollista laskea magneetin suurin kantovoima, kunhan tiedetään millasta magneettipalaa sillä aiotaan nostaa.
Selostuksesi mukaan sydän on siis valurautatappi ja magneettivuo kulkee kelan ulkopuolella ilmassa. Näinkö tarkoitit ?

Vierailija
korant
Kuinkahan olet tuon induktanssin laskenut? Tuntuu kovasti liioitetulta tuo 13 H.
Myös leijuttaminen tuolla systeemillä ei taida onnistua mutta on mahdollista laskea magneetin suurin kantovoima, kunhan tiedetään millasta magneettipalaa sillä aiotaan nostaa.
Selostuksesi mukaan sydän on siis valurautatappi ja magneettivuo kulkee kelan ulkopuolella ilmassa. Näinkö tarkoitit ?



Suuri induktanssi johtuu kelan valurautasydämestä. Valurautasydämen suhteellinen permeabiliteetti on noin luokkaa 5000.

Laskin jokaisen erillisen 33 johdinkierroksista muodostuvan "kerroksen" induktanssit erikseen ja sitten summasin nuo osatekijät yhteen.

Miksi tuo leijuttaminen ei mielestäsi onnistu? Eräs taho johon luotan huomattavan paljon sanoi minulle samaa kysyttäessä, piirroksen kera, että jos koitan leijuttaa normaalia metallin palaa, en tule onnistumaan, mutta jos leijutettava palanen tai osa siitä on kestomagneetti, niin leijuttaminen onnistuu. Onhan sitä paitsi itämailla ainakin tehty vastaavalla tekniikalla ns. Magneettijuniakin, niin miksen onnistuisi tässä pienessä tehtävässä?

Vierailija
Digime84
Miksi tuo leijuttaminen ei mielestäsi onnistu?
Koska tasapainotila on mitä labiilein. Siis kappale läjähtää kiinni magneettiin tai putoaa.

Ohman
Seuraa 
Viestejä1637
Liittynyt17.10.2010

Jos leijutan tällä kelalla 1,5A virralla aikaan saadulla magneettikentällä kestomagneettia, niin MIKÄ ON MAKSIMI MASSA, jonka tällä kelalla voi leijuttaa kohtisuoraan painovoimaa vastaan?

Mitenkäs leijutat "kohtisuoraan painovoimaa vastaan"? Tämä suuntahan on vaakasuora suunta,kohtisuoraan maapallon keskipisteeseen suuntautuvaa painovoimaa vastaan.

Heko,heko.

Ohman

Vierailija

Hyvä huomio Ohman, tarkoitin siis tietenkin, että painovoimaa vastaan, kohti suoraan ylöspäin maan pintaan nähden... Ajatusvirhe kirjoittaessa...

Vierailija

Korantille: Jos leijutetaan kappaletta hiljalleen ylöspäin maan pinnasta, niin eikö silloin painovoima vedä kappaletta työntövoimaa vastaan eikä kappale tuolloin lennä uranukseen?

Vierailija
korant
Digime84, selvitäpä itsellesi mitä tarkoittaa labiili tasapainotila.



Eli Labiili tasapainotila on siis epävakaa tasapaino tila jossa kappale ei palaa alkuperäiseen tilaansa kun voima lakkaa vaikuttamasta, mutta miten tämä mitenkään liittyy tähän tilanteeseen? Osaatko/haluatko selittää mitä tarkoitat?

Jos tuossa tilanteessa virran muutos nopeudella voidaan vaikuttaa magneettikentän muutoksiin, niin miten ihmeessä kappale ei palaa takaisin takaisin alas? Vai olenko vaan jotenkin todella hämmentynyt siitä mitä koitat sanoa? Vaihtovirralla ja hallitulla tilalla, jossa tuo liikutettava kappale voi liikkua (niin ahdas tila ettei kappale pääse kuin takaisin alas kun virrat katkaistaan) pitäisi kappaleen olla hallitussa tilassa?

Toisaalta, oppia ikä kaikki niinkuin sanotaan? Haluan ymmärtää tämän, joten kiitos jos Korant jaksat selittää mitä oikein ajat takaa?

Vierailija

Jos vedät sähkömagneetilla kestomagneettipalaa ylös ei onnistu paitsi jollain erittäin nopealla säätöjärjestelmällä ja optisella mittauksella mutta silloin ei kyse ole leijuttamisesta. Ei kuitenkaan vaihtovirralla vaan säädettävällä tasavirralla. Jos taas pistät kestomagneetin putkeen sähkömagneetin yläpuolelle siten, että kenttä työntää magneettia ylöspäin onnistuu, jos magneeetti liukuu putkessa suuntansa säilyttäen. Tämäkään ei ole leijuttamista vaan itse ymmärrän leijuttamisella tilannetta, jossa kappale on täysin vapaa ja saadaan magneettikentällä lukittua paikalleen kuten suprajohtava kappale.

Vierailija

Kiitos Korant,

Nähtävästi en osannut selittää tilannetta tarpeeksi hyvin ja sinä osasit lukea ajatukseni. Tuosta tilanteesta on kyse, mutta millä nimellä sitä pitäisi sitten kutsua jos ei leijutus ole oikea sana?

Mutta vieläkin on kysymys mielessäni, miten tuon tilanteen voi laskea, kuinka suuren voiman voi saada aikaan sellaisella 1,5A maksimissaa olevalla muuttuvalla tasavirralla tuollaisella ensimmäisessä viestissäni kuvaamallani kelalla?

Minulla on käytössäni PWM säädettävä nopea ohjausjärjestelmä, maksimissaan tosin vain noin 16MHz, mutta paljon nopeampi kuin ajatus. Tarvitaessa ulos saadaan kaikki mahdolliset aaltomuodot tuosta ohjausjärjestelmästä.

Vierailija

Kuten varmaan tiedät, induktanssi vastustaa varsin tehokkaasti virran ja samalla magneettivuon muutosta. Vaikka säätöjärjestelmäsi taajuus ulottuu 16 Mhz:iin niin jo 1 mH induktanssi vaatisi jännitteen u = L·di/dt = 1E-3·1,5/1E-6 V = 1,5 kV jännitteen jotta virta muuttuisi 1 µs:ssa 1,5 A. Saati sitten jos induktanssia olisi se esittämäsi 13 H. Toisaalta magneettivuo jää 1,5 A virralla melkoisen pieneksi koska joutuu suurimman osan matkasta kulkemaan ilmassa. Voima riippuu systeemin geometriasta ja ennenkaikkea etäisyydestä sähkömagneetin navasta. Karkea likiarvo voisi olla kaavan B²A/µo noin newtonin luokkaa eli 100 g massa. Tämä edellyttäisi kuitenkin etäisyydeksi korkeintaan millimetrin luokkaa. Kokeilemallahan tuon parhaiten saa selville.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26854
Liittynyt16.3.2005

Lainaa kirjastosta sähkövoimatekniikan oppikirja. Sieltä löytyvät tiedot. Kaavoja on jonkin verran ja ne ovat johtoineen ja selityksineen aika pitkiä. Jos muistan, voin katsoa omasta kirjasta (jos löydän sen). Tuo 13 H kuulostaa vahvasti liioitellulta kelalle, jonka magneettipiiri ei ole suljettu.

Magneettipiiristä kannattaa tehdä suljettu. Tee vaikka U:n muotoinen magneetti ja leijuta sen alla rautapalikkaa, niin saat paljon suuremman vetovoiman. Perstuntumalta ja omien kokeiden perusteella sanoisin, että 1,5 A:n virralla 0,5 mm:n ilmavälillä U:n muotoinen magneetti leijuttaa satoja grammoja. Vaihtelua on tietysti paljon kierrosluvun ja poikkipinnan suhteen, mutta tuo on karkea suuruusluokka. Itse tein joskus virityksen, jossa useiden kilojen painoinen laite roikkui lattaraudasta noin millin päässä. Se kulutti satakunta wattia. Käämivirta oli kymmeniä ampeereja. PWM:llä saa helposti käämivirran suureksi vaikka virtalähteen jännite ja virta ovat kohtuulliset. Käytä vain nopeaa Schottky-diodia vauhtipyöränä. Takaisinkytkentä toimii hienosti mikrokontrollerilla. Tarvitset vain P(I)D-säädön. Algoritmejä on netti väärällään ja tuosta saa todella vakaan systeemin.

Älä laita kestomagneettia siihen leijuvaan kappaleeseen, vaan käytä ihan tavallista rautaa (rakenneteräs, Fe37 tai vastaava). Magneetilla säätö on paljon vaikeampi toteuttaa, koska jos se leijuva kappale nousee liian lähelle sähkömagneettia, se tarttuu siihen kiinni, eikä säätö voi tuottaa hylkivää voimaa.

Jos teet U:n mallisen magneetin, huomattavasti maltillisempi kierrosmäärä riittää. Sanoisin 200-300 voisi olla jokseenkin järkevä haarukka, kun syötät 10-20 V:n lähteestä. Mitä enemmän käämikerroksia, sitä huonompi jäähdytys käämillä on.

Vierailija
Neutroni
Jos teet U:n mallisen magneetin, huomattavasti maltillisempi kierrosmäärä riittää. Sanoisin 200-300 voisi olla jokseenkin järkevä haarukka, kun syötät 10-20 V:n lähteestä.

Näin varmasti on, mutta kahden navan vuon säätö ei onnistu siten, ettei kannateltava pala kallistuisi ja tarttuisi jompaan kumpaan napaan. Kallistuminen tulisi estää mekaanisesti ja silloin tuntuu magneetilla kannattelu vähintäänkin oudolta.
Mihin tällaista härpäkeviritelmää tarvitaan?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26854
Liittynyt16.3.2005
korant
Neutroni
Jos teet U:n mallisen magneetin, huomattavasti maltillisempi kierrosmäärä riittää. Sanoisin 200-300 voisi olla jokseenkin järkevä haarukka, kun syötät 10-20 V:n lähteestä.

Näin varmasti on, mutta kahden navan vuon säätö ei onnistu siten, ettei kannateltava pala kallistuisi ja tarttuisi jompaan kumpaan napaan. Kallistuminen tulisi estää mekaanisesti ja silloin tuntuu magneetilla kannattelu vähintäänkin oudolta.



Hyvä huomio. Magneettilevitaatiojunassa on yleensä kaksi magneettia, joten ongelmaa ei ole.

Mihin tällaista härpäkeviritelmää tarvitaan?



Arvaan, että kyseessä on tekninen askartelu huvin vuoksi. Se on tylsää rakennella laitteita, joista on hyötyä.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat