MAGNABEND - FONDAMENTAL DIZayn KESELLERI
Magnit dizaýny
Magnabend enjamy çäkli wezipe sikli bolan güýçli DC magnit hökmünde döredildi.
Enjam 3 esasy bölekden durýar: -
Enjamyň düýbüni emele getirýän we elektro-magnit rulonyny öz içine alýan magnit korpusy.
Magnit bazasynyň polýuslarynyň arasynda magnit akymynyň ýoluny üpjün edýän gysgyç paneli we şeýlelik bilen shemetal iş bölegini gysýar.
Magnit korpusynyň öň tarapyna berkidilen we egirme güýjüni iş bölegine ulanmagyň serişdesini üpjün edýän egirme şöhlesi.
Magnit-beden sazlamalary
Magnit bedeni üçin dürli konfigurasiýalar mümkin.
Magnabend maşynlary üçin ulanylan 2-si:
Aboveokardaky çyzgylardaky çyzylan gyzyl çyzyklar magnit akymynyň ýollaryny görkezýär."U-Type" dizaýnynyň bir akym ýoly (1 jübüt polýus) bar bolsa, "E-Type" dizaýnynda 2 sany akym ýoly bar (2 jübüt polýus).
Magnit konfigurasiýasy deňeşdirmesi:
E görnüşli konfigurasiýa U görnüşli konfigurasiýadan has täsirli.
Munuň näme üçin beýle bolýandygyna düşünmek üçin aşakdaky iki çyzgyny gözden geçiriň.
Çep tarapda U görnüşli magnitiň kesişmesi, sag tarapynda bolsa şol bir U görnüşiniň 2-sini birleşdirip ýasalan E görnüşli magnit bar.Her magnit konfigurasiýasy şol bir amper öwrümli rulon bilen dolandyrylýan bolsa, iki esse ulalýan magnitiň (E görnüşi) iki esse gysyş güýji boljakdygy aýdyňdyr.Şeýle hem, polatdan iki esse köp polat ulanýar, ýöne rulon üçin sim ýok diýen ýaly!(Uzyn rulon dizaýnyny göz öňünde tutuň).
(Az mukdarda goşmaça sim diňe "E" dizaýnynda rulonyň iki iki aýagy biri-birinden has uzakdadygy üçin zerur bolar, ýöne bu goşmaça Magnabend üçin ulanylýan uzyn rulon dizaýnynda ähmiýetsiz bolýar).
Super Magnabend:
Has güýçli magnit gurmak üçin “E” düşünjesini bu goşa E konfigurasiýasy ýaly giňeldip bolar:
3-D modeli:
Aşakda U görnüşli magnitdäki bölekleriň esasy tertibi görkezilen 3-D çyzgy:
Bu dizaýnda Öň we Yzky polýuslar aýry bölekler bolup, ýadro bölegine boltlar bilen berkidilýär.
Aslynda, U görnüşli magnit korpusyny bir polatdan ýasamak mümkin bolsa-da, rulony gurnamak mümkin bolmazdy we şonuň üçin rulon ýerinde (işlenen magnit korpusynda) ýaralanmalydy. ).
Önümçilik ýagdaýynda, rulonlary aýratyn ýelmemek (aýratyn bir öňki) gaty islenýär.Şeýlelik bilen U görnüşli dizaýn, ýasalan gurluşy netijeli görkezýär.
Beýleki tarapdan, “E” görnüşli dizaýn, bir polatdan işlenen magnit korpusyna gowy karz berýär, sebäbi magnit korpusy işlenilenden soň öňünden ýasalan rulon aňsatlyk bilen gurnalyp bilner.Bir bölekli magnit korpusy, magnit akymyny (we şonuň üçin gysyş güýjüni) azaldýan gurluşyk boşluklary bolmansoň, magnit taýdan has gowy ýerine ýetirýär.
(1990-njy ýyldan soň öndürilen Magnabendleriň köpüsi E görnüşli dizaýny ulanýarlar).
Magnit gurluşygy üçin material saýlamak
Magnit göwrümi we gysgyç paneli ferromagnit (magnitleşip bolýan) materialdan ýasalmalydyr.Polat häzirki wagta çenli iň arzan ferromagnit materialdyr we aç-açan saýlawdyr.Şeýle-de bolsa, göz öňünde tutulyp bilinjek dürli ýörite polatlar bar.
1) Silikon polat: Adatça inçe laminasiýalarda bar bolan we AC transformatorlarynda, AC magnitlerinde, rölelerde we ş.m. ulanylýan ýokary garşylykly polat, DC magnitli Magnabend üçin onuň häsiýetleri talap edilmeýär.
2) Softumşak demir: Bu material Magnabend enjamy üçin peýdaly boljak aşaky galyndy magnitini görkezer, ýöne fiziki taýdan ýumşakdyr, bu bolsa aňsat dişlenjekdigini we zaýalanjakdygyny aňladýar;galyndy magnit meselesini başga ýol bilen çözmek has gowudyr.
3) Döküm demir: togalanan polat ýaly aňsat magnitlenenok, ýöne göz öňünde tutulyp bilner.
4) Poslamaýan polatdan görnüşi 416: Polat ýaly güýçli magnitlenip bilinmez we has gymmat (ýöne magnit korpusynyň inçe gorag örtügi üçin peýdaly bolup biler).
5) Poslamaýan polatdan ýasalan görnüş 316: Bu poladyň magnit däl garyndysy we şonuň üçin asla laýyk däl (ýokardaky 4-den başga).
6) Orta uglerod polat, K1045 görnüşi: Bu material magnitiň (we enjamyň beýleki bölekleriniň) gurluşygy üçin amatlydyr.Berilýän şertde gaty kyn we şeýle hem gowy işleýär.
7) Orta uglerod polat görnüşi CS1020: Bu polat K1045 ýaly gaty kyn däl, ýöne has aňsat bolýar we şonuň üçin Magnabend enjamynyň gurluşygy üçin iň amatly saýlaw bolup biler.
Talap edilýän möhüm häsiýetleriň:
Satokary doýma magnitleşmesi.(Polat erginleriniň köpüsi 2 Tesla töwereginde doýýar),
Peýdaly bölüm ululyklary,
Tötänleýin zeperlere garşylyk,
Maşynlylyk we
Möhüm çykdajy.
Orta uglerod polat bu talaplaryň hemmesine laýyk gelýär.Pes uglerod polat hem ulanylyp bilner, ýöne tötänleýin zeperlere az çydamly.Şeýle hem ýokary doýma magnitleşmesi bolan supermendur ýaly başga ýörite garyndylar bar, ýöne polat bilen deňeşdirilende gaty gymmatlygy sebäpli olary göz öňünde tutmaly däl.
Orta uglerod polat bolsa, bir nägilelik üçin ýeterlik galyndy magnitini görkezýär.(Galyndy magnitizm bölümine serediň).
Bobin
Bobin, elektromagnitden magnit akymyny herekete getirýär.Onuň magnitlendiriji güýji diňe öwrümleriň (N) we rulon tokynyň (I) önümidir.Şeýlelik bilen:
N = öwrümleriň sany
I = sargylarda tok.
Nokardaky formulada "N" -iň peýda bolmagy umumy ýalňyş düşünje getirýär.
Aýlawlaryň sanyny köpeltmek magnit güýjüni artdyrar diýip giňden pikir edilýär, ýöne köplenç beýle bolmaýar, sebäbi goşmaça öwrümler hem toky azaldýar, I.
Kesgitli tok naprýa .eniýesi bilen üpjün edilen rulony gözden geçiriň.Eger öwrümleriň sany iki esse köpelse, sargylaryň garşylygy hem iki esse artar (uzyn rulonda) we şeýlelik bilen tok ýarym bolar.Arassa täsiri NI-de artmaýar.
NI-ni hakykatdanam kesgitleýän zat, her öwrümdäki garşylykdyr.Şeýlelik bilen NI-ni ýokarlandyrmak üçin simiň galyňlygyny ýokarlandyrmaly.Goşmaça öwrümleriň gymmaty, toky azaldýar we şonuň üçin rulonda güýç ýaýramagyny üpjün edýär.
Dizaýner, sim ölçeýjisiniň rulonyň magnitlendiriji güýjüni hakykatdanam kesgitleýändigini ýadyňyzdan çykarmaly däldir.Bu rulon dizaýnynyň iň möhüm parametridir.
NI önümine köplenç rulonyň "amper öwrümleri" diýilýär.
Ampere näçe öwrüm gerek?
Polat takmynan 2 Teslanyň doýma magnitleşmesini görkezýär we bu gysyş güýjüniň näçeräk alynjakdygyny kesgitleýär.
Tesokardaky grafikadan 2 Teslanyň akym dykyzlygyny almak üçin zerur meýdanyň güýjüniň her metrde 20,000 amper öwrümdigini görýäris.
Adaty Magnabend dizaýny üçin polatdaky akym ýolunyň uzynlygy metriň 1/5 bölegine deňdir we şonuň üçin doýma öndürmek üçin (20,000 / 5) AT gerek bolar, ýagny 4000 AT.
Magnit zynjyryň içine magnit däl boşluklar (ýagny reňkli iş bölekleri) girizilende-de doýma magnitleşmesini saklap biler ýaly, amper öwrümleriniň köp bolmagy gowy bolardy.Şeýle-de bolsa, goşmaça amper öwrümleri diňe elektrik energiýasynyň ýaýramagy ýa-da mis simiň bahasy ýa-da ikisi üçin ep-esli çykdajyda gazanyp bolýar.Şeýlelik bilen ylalaşyk zerur.
Adaty Magnabend dizaýnlarynda 3800 amper öwrüm öndürýän rulon bar.
Bu şekiliň enjamyň uzynlygyna bagly däldigine üns beriň.Şol bir magnit dizaýny, maşynlaryň uzynlygy boýunça ulanylsa, has uzyn maşynlaryň has galyň simleriň öwrümlerini görkezer.Has köp tok çekerler, ýöne amps x öwrümleriniň birmeňzeş önümine eýe bolarlar we uzynlyk birligine şol bir gysyş güýji (we şol bir güýç ýaýramagy) bolar.
Wezipe sikli
Wezipe aýlawy düşünjesi elektromagnit dizaýnynyň örän möhüm tarapy.Dizaýn zerurlykdan has köp wezipe siklini üpjün edýän bolsa, bu amatly däl.Has köp wezipe sikli, has köp mis simiň gerek boljakdygyny (şonuň üçin has ýokary çykdajy bilen) we / ýa-da gysgyç güýjüniň az boljakdygyny aňladýar.
Bellik: dutyokary wezipe sikli magnitde az energiýa sarp ediler we bu işlemek üçin az energiýa sarp eder we şeýlelik bilen arzan bolar.Şeýle-de bolsa, magnit gysga wagtlyk açyk bolansoň, işlemegiň energiýa bahasy adatça gaty az ähmiýete eýe hasaplanýar.Şeýlelik bilen, dizaýn çemeleşmesi, rulonyň sargylaryny aşa gyzdyrmazlyk nukdaýnazaryndan mümkin boldugyça güýç ýaýramagydyr.(Bu çemeleşme elektromagnit dizaýnlarynyň köpüsine mahsusdyr).
“Magnabend” takmynan 25% nominal nobat üçin niýetlenendir.
Adatça egilmek üçin bary-ýogy 2 ýa-da 3 sekunt gerek.Soňra magnit mundan beýläk 8-10 sekundyň dowamynda öçüriler we iş bölegi indiki egilmäge taýyn bolar.25% nobat siklinden geçse, ahyrsoňy magnit gaty gyzar we termiki artykmaçlyk artar.Magnit zaýalanmaz, ýöne gaýtadan ulanylmazdan ozal 30 minutlap sowamagyna rugsat berilmelidir.
Meýdandaky maşynlar bilen iş tejribesi 25% paç sikliniň adaty ulanyjylar üçin ýeterlikdigini görkezdi.Aslynda, käbir ulanyjylar az aýlyk sikliniň hasabyna has gysyş güýji bolan enjamyň goşmaça güýçli wersiýalaryny islediler.
Bölümleriň kesiş meýdany
Bobin üçin bar bolan kesiş meýdany, oturdylyp bilinjek mis simiň iň ýokary mukdaryny kesgitlär. Elýeterli meýdan zerur amper öwrümlerine we güýç ýaýramagyna laýyk bolmaly däldir.Bobin üçin has köp ýer bermek hökmany suratda magnitiň göwrümini artdyrar we polatdan has uzyn akym ýoluny döreder (bu umumy akymy azaldar).
Şol bir argument, dizaýnda haýsy rulon giňişligi üpjün edilse, mydama mis sim bilen doly bolmalydygyny aňladýar.Doly däl bolsa, magnit geometriýasynyň has gowy bolup biljekdigini aňladýar.
Magnabend gysyş güýji:
Aşakdaky grafika eksperimental ölçegler bilen alyndy, ýöne teoretiki hasaplamalar bilen gaty oňat ylalaşýar.
Berkidiji güýji bu formuladan matematiki taýdan hasaplap bolar:
F = Nýutonlarda güýç
B = Teslasda magnit akymynyň dykyzlygy
A = m2-de polýuslaryň meýdany
µ0 = magnit geçirijilik hemişelik, (4π x 10-7)
Mysal üçin, 2 Teslanyň akym dykyzlygy üçin gysyş güýjüni hasaplarys:
Şeýlelik bilen F = ½ (2) 2 A / µ0
Bölüm meýdanyndaky güýç (basyş) formula "A" -ny düşürip bileris.
Şeýlelik bilen basyş = 2 / µ0 = 2 / (4π x 10-7) N / m2.
Bu 1,590,000 N / m2 çykýar.
Muny kilogram güýjüne öwürmek üçin ony g (9.81) bilen bölüp bolýar.
Şeýlelik bilen: basyş = 162,080 kg / m2 = 16.2 kg / cm2.
Bu ýokardaky grafikde görkezilen nol boşluk üçin ölçenen güýç bilen has oňat ylalaşýar.
Bu şekili, enjamyň polýus meýdanyna köpeltmek arkaly belli bir enjam üçin umumy gysyş güýjüne aňsatlyk bilen öwrüp bolýar.1250E modeli üçin polýusyň meýdany 125 (1,4 + 3.0 + 1.5) = 735 sm2.
Şeýlelik bilen jemi nol boşluk, güýç (735 x 16.2) = 11,900 kg ýa-da 11,9 tonna bolar;magnit uzynlygynyň her metrine takmynan 9,5 tonna.
Akymyň dykyzlygy we gysyş basyşy gönüden-göni baglanyşyklydyr we aşakda görkezilen görnüşde görkezilýär:
Amaly gysyş güýji:
Iş ýüzünde bu ýokary gysyş güýji diňe zerur däl wagty (!) Thatagny, inçe polatdan ýasalan bölekleri egilende amala aşyrylýar.Reňkli iş böleklerini egilende güýç ýokardaky grafikde görkezilişi ýaly az bolar we (birneme bilesigelijilik bilen) galyň polatdan ýasalan eserleri egilende hem az bolýar.Sebäbi ýiti egilmek üçin zerur gysgyç güýji radiusyň egilmegi üçin zerurlykdan has ýokarydyr.Şeýlelik bilen näme bolýar, egilmek gysgyjyň öň tarapyny birneme ýokary galdyrýar we şeýlelik bilen iş böleginiň radiusyny emele getirýär.
Döredilen kiçijik howa boşlugy gysyş güýjüniň azajyk ýitmegine sebäp bolýar, ýöne radiusyň egilmegini emele getirmek üçin zerur bolan güýç magnit gysyş güýjüne garanyňda has peseldi.Şeýlelik bilen durnukly ýagdaý ýüze çykýar we gysgyç paneli goýbermeýär.
Aboveokarda beýan edilen zat, enjamyň galyňlygy çägine ýakynlaşanda egilmek usulydyr.Has galyň iş bölegi synalsa, elbetde gysgyç paneli çykar.
Bu diagramma gysgyç paneliniň burun gyrasy ýiti däl-de, birneme radiasiýa edilen bolsa, galyň egilmek üçin howa boşlugynyň azaljakdygyny görkezýär.
Hakykatdanam şeýle we dogry ýasalan Magnabendiň radiusly gyrasy bilen gysgyç paneli bolar.(Radiasiýa edilen gyrasy, ýiti gyrasy bilen deňeşdirilende tötänleýin zeper ýetmäge has az ýykgyn edýär).
Egilmezligiň çetki tertibi:
Örän galyň iş böleginde egilmek synanyşygy edilse, enjam ony egip bilmez, sebäbi gysgyç paneli diňe ýokary çykar.(Bagtymyza, bu dramatik ýagdaýda bolup geçmeýär; gysgyç paneli ýuwaşlyk bilen gidýär).
Şeýle-de bolsa, egilme ýüki magnitiň egilmek ukybyndan birneme uly bolsa, umuman näme bolýar, egilmek takmynan 60 dereje diýer we gysgyç paneli yza süýşüp başlar.Şowsuzlygyň bu görnüşinde, magnit diňe iş bölegi bilen magnitiň düşeginiň arasynda sürtülme döredip, gytaklaýyn egilmek ýüküne garşy durup biler.
Göçürmek sebäpli şowsuzlyk bilen süýşmek sebäpli şowsuzlygyň arasyndaky galyňlyk tapawudy, köplenç kän däl.
Liftden çykmak şowsuzlygy, iş böleginiň gysgyjyň öň tarapyny ýokaryk galdyrmagy bilen baglanyşyklydyr.Berkidijiniň öň tarapyndaky gysyş güýji, esasan, muňa garşy çykýan zat.Yzky gyrada gysylmak az täsir edýär, sebäbi gysgyjyň gysylýan ýerine ýakyn.Aslynda, ýokary göterilişe garşy çykýan gysyş güýjüniň diňe ýarysy.
Beýleki tarapdan, süýşmek umumy gysyş güýji bilen garşylanýar, ýöne diňe sürtülme arkaly bolýar, şonuň üçin hakyky garşylyk iş bölegi bilen magnitiň üstündäki sürtülme koeffisiýentine baglydyr.
Arassa we gury polat üçin sürtülme koeffisiýenti 0,8-e çenli bolup biler, ýöne çalgy bar bolsa, 0,2-den pes bolup biler.Adatça, egilmezligiň marginal re modeimi adatça süýşmek sebäpli bolup biler, ýöne magnitiň üstündäki sürtülmäni ýokarlandyrmak synanyşyklarynyň peýdasyzdygy ýüze çykaryldy.
Galyňlyk ukyby:
E görnüşli magnit korpusyň ini 98mm we çuňlugy 48mm we 3800 amper öwrümli rulon bilen, doly egilmek kuwwaty 1,6mm.Bu galyňlyk polatdan we alýuminiý listden hem ulanylýar.Alýuminiý listde has az gysyş bolar, ýöne egilmek üçin az tork gerek, şonuň üçin bu iki görnüşli metal üçin meňzeş ölçeg kuwwatyny berer.
Görkezilen egilmek kuwwatynda käbir gowaklar bolmaly: Esasy zat, demir metalyň öndürijilik güýji dürli-dürli bolup biler.1,6 mm kuwwatlylygy 250 MPa çenli öndürijilik stresli polata we 140 MPa çenli öndürijilik stresli alýumine degişlidir.
Poslamaýan polatdan galyňlygy 1,0mm töweregi.Bu kuwwat beýleki metallaryň köpüsine garanyňda ep-esli az, sebäbi poslamaýan polat adatça magnit däl, ýöne ýokary öndürijilik stresine eýe.
Anotherene bir faktor magnitiň temperaturasydyr.Magnitiň gyzmagyna ýol berlen bolsa, rulonyň garşylygy has ýokary bolar we amper öwrümleri we aşaky gysyş güýji bilen az tok çekmegine sebäp bolar.(Bu täsir, adatça, ortaça bolýar we enjamyň öz talaplaryna laýyk gelmegine sebäp bolup bilmez).
Ahyrynda, magnit kesimini has ulaltsa, has galyňlyk Magnabends ýasalyp bilner.