Konverter panjang dan jarak Konverter massa Konverter ukuran volume produk curah dan produk makanan Konverter luas Konverter volume dan satuan pengukuran dalam resep kuliner Konverter suhu Konverter tekanan, tegangan mekanik, modulus Young Konverter energi dan kerja Konverter daya Konverter gaya Konverter waktu Konverter kecepatan linier Sudut datar Konverter efisiensi termal dan efisiensi bahan bakar Konverter angka dalam berbagai sistem bilangan Konverter satuan pengukuran kuantitas informasi Nilai tukar mata uang Ukuran pakaian dan sepatu wanita Ukuran pakaian dan sepatu pria Konverter kecepatan sudut dan frekuensi putaran Konverter percepatan Konverter percepatan sudut Konverter massa jenis Konverter volume spesifik Konverter momen inersia Konverter momen gaya Konverter torsi Konverter panas spesifik pembakaran (berdasarkan massa) Kepadatan energi dan panas spesifik pembakaran konverter (berdasarkan volume) Konverter perbedaan suhu Koefisien konverter ekspansi termal Konverter tahanan termal Konverter Konduktivitas Termal Konverter Kapasitas Panas Spesifik Paparan Energi dan Radiasi Termal Konverter Daya Konverter Kerapatan Fluks Panas Konverter Koefisien Perpindahan Panas Konverter Laju Aliran Volume Konverter Laju Aliran Massa Konverter Laju Aliran Molar Konverter Kepadatan Aliran Massa Konverter Konsentrasi Molar Konverter Konsentrasi Massa Dalam Larutan Dinamis (mutlak) konverter viskositas Konverter viskositas kinematik Konverter tegangan permukaan Konverter permeabilitas uap Konverter permeabilitas uap dan laju perpindahan uap Konverter tingkat suara Konverter sensitivitas mikrofon Konverter Tingkat Tekanan Suara (SPL) Konverter Tingkat Tekanan Suara dengan Tekanan Referensi yang Dapat Dipilih Konverter Luminance Konverter Intensitas Cahaya Konverter Penerangan Konverter Resolusi Grafis Komputer Konverter Frekuensi dan Panjang Gelombang Daya Diopter dan Panjang Fokus Daya Diopter dan Pembesaran Lensa (×) Konverter muatan listrik Konverter massa jenis muatan linier Konverter massa jenis muatan permukaan Konverter massa jenis muatan volume Konverter arus listrik Konverter massa jenis arus linier Konverter massa jenis arus permukaan Konverter kuat medan listrik Potensi elektrostatik dan konverter tegangan Konverter hambatan listrik Konverter resistivitas listrik Konverter konduktivitas listrik Konverter konduktivitas listrik Kapasitansi listrik Konverter induktansi Konverter pengukur kawat Amerika Tingkat dalam dBm (dBm atau dBm), dBV (dBV), watt, dll. satuan Konverter gaya gerak magnet Konverter kekuatan medan magnet Konverter fluks magnet Konverter induksi magnetik Radiasi. Pengonversi laju dosis radiasi pengion yang diserap Radioaktivitas. Konverter peluruhan radioaktif Radiasi. Konverter dosis paparan Radiasi. Konverter dosis serapan Konverter awalan desimal Transfer data Konverter tipografi dan unit pemrosesan gambar Konverter satuan volume kayu Perhitungan massa molar Tabel periodik unsur kimia D. I. Mendeleev

1 ampere-putaran = 1 ampere [A]

Nilai awal

Nilai yang dikonversi

ampere ampere-putaran kiloampere-putaran miliampere-putaran abaampere-putaran Gilbert

Artikel Unggulan

Kekuatan magnetomotif

Informasi umum

Gaya gerak magnet adalah besaran fisis yang mencirikan kemampuan arus listrik untuk menciptakan fluks magnet di sekitar penghantar yang mengalir. Medan magnet terjadi ketika arus listrik melewati kumparan atau konduktor dan menghasilkan gaya gerak magnet.

Gaya gerak magnet dalam induktor atau elektromagnet diukur sebagai jumlah arus listrik yang mengalir melalui kumparan. Hal ini sebanding dengan jumlah lilitan pada kumparan. Kadang-kadang, terutama dalam terjemahan dari bahasa Inggris, gaya ini disebut juga beda potensial magnet.

Gaya gerak magnet sering dibandingkan dengan gaya gerak listrik (EMF) dalam rangkaian listrik. Dalam SI, gaya gerak magnet diukur dalam ampere (A), namun dalam praktiknya sering diukur dalam ampere-putaran. Dalam GHS juga diukur dalam hilberts.

Magnet permanen

Tidak banyak bahan di alam yang bersifat magnetis, tanpa campur tangan listrik, yang mengubah benda yang dilalui arus listrik menjadi elektromagnet. Salah satu bahan tersebut adalah magnetit termagnetisasi. Dalam beberapa bahasa, misalnya bahasa Inggris, bahkan ada istilah khusus yang secara khusus merujuk pada magnetized magnetite. Hal ini karena tidak semua benda yang terbuat dari magnetit bersifat magnetis, karena tidak semua magnetit bersifat magnetis. Tidak diketahui secara pasti bagaimana proses magnetisasi magnetit terjadi, namun menurut salah satu teori, magnetisasi terjadi akibat petir, karena bila arus listrik mengalir pada saat keluarnya petir maka akan terbentuk medan magnet yang cukup kuat sehingga magnetit tersebut menjadi magnet. Teori ini muncul karena sebagian besar magnetit non-magnetik terdapat pada batuan bagian bawah tanah, sedangkan magnetit termagnetisasi sebaliknya terdapat pada batuan bagian atas. Magnet permanen modern paling sering dibuat dari paduan. Magnet terkuat terbuat dari logam tanah jarang, seperti neodymium (Nd 2 Fe 14 B).

Elektromagnet

Yang kita perlukan untuk menciptakan medan magnet hanyalah sebuah kawat kecil yang dialiri arus listrik. Medan magnet yang dihasilkan oleh kabel lurus biasanya lemah. Tetapi jika Anda melilitkan kawat sehingga terbentuk kumparan, hal ini meningkatkan kekuatan medan magnet secara signifikan. Seperti yang telah kami katakan, semakin banyak putaran yang dimiliki suatu kumparan, semakin kuat gaya gerak magnetnya. Magnet yang dibuat dengan cara ini disebut elektromagnet.

Keuntungan besar elektromagnet dibandingkan magnet biasa adalah dapat dinyalakan dan dimatikan. Ini adalah properti yang sangat berguna dalam bidang teknik karena memungkinkan kita mengontrol bagaimana dan kapan menggunakan magnet. Misalnya saja pada saat memindahkan mobil tua di tempat daur ulang besi tua dengan menggunakan elektromagnet yang sangat kuat, magnet akan menyala pada saat mobil dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain, dan dimatikan pada saat mobil hendak dikeluarkan.

Contoh kemagnetan dan penggunaan gaya gerak magnet

Magnetisme banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, dan sulit membayangkan kehidupan modern kita dengan segala kemudahannya tanpa magnet. Mari kita lihat beberapa contoh penggunaan magnet.

Dalam navigasi

Salah satu penggunaan magnet paling awal adalah dalam navigasi. Tidak diketahui secara pasti kapan kompas pertama kali diciptakan, namun kita mengetahui bahwa magnet permanen alami yang terbuat dari batu magnet telah digunakan oleh para pelaut untuk navigasi setidaknya sejak abad ke-12. Banyak ilmuwan percaya bahwa mereka telah digunakan jauh lebih awal. Pada mulanya magnetit digunakan dalam keadaan tersuspensi agar mudah bergerak dan menunjukkan arah, namun kemudian jarum logam mulai dimagnetisasi karena lebih mudah digunakan.

Kompas telah lama diubah dan diperbaiki hingga menjadi seperti sekarang. Salah satu perbaikannya adalah jarum yang stabil. Bahkan pada kapal yang bergerak, jarum kompas semacam itu berputar terutama di bawah pengaruh medan magnet, dan bukan di bawah pengaruh roll dan pitch. Terkadang cairan digunakan untuk menstabilkan jarum di badan kompas. Juga, perangkat khusus digunakan untuk ini - suspensi gimbal. Rangka bagian dalam perangkat ini, tempat kompas ditempatkan, tidak bergerak relatif terhadap cakrawala karena bingkai bagian luarnya bergerak. Perbaikan penting lainnya membantu mencegah lambung logam kapal mengganggu kompas.

Kompas magnetik memiliki dua kelemahan serius: kompas ini menunjukkan arah magnet, bukan kutub bumi yang sebenarnya; ia memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap medan magnet luar, misalnya pada bagian lambung kapal (hal ini masih menjadi masalah, meskipun saat ini telah dilakukan sejumlah perbaikan untuk membuat kompas kurang sensitif, seperti yang kami katakan di atas). “Kompas dengan motor”, yaitu kompas giroskop yang menggunakan gaya gerak magnet pada motor listrik yang menggerakkan giroskop pada gimbal. Namun kompas gyro juga mempunyai kelemahan.

Gaya gerak magnet dalam transportasi

Salah satu penerapan gaya gerak magnet yang menarik adalah pada kereta maglev. Nama ini terdengar seperti nama diri, tetapi ini hanyalah singkatan dari kata-katanya tukang sulap benang singa itasi. Kereta maglev pada dasarnya adalah kereta terbang, hanya saja ia terbang sangat rendah ke tanah, biasanya hanya beberapa sentimeter dari relnya. Medan magnet yang ditimbulkan pada rel dan badan kereta mendorong kereta menjauh dari rel. Gaya gerak magnet juga membantu mendorong kereta ke depan. Desain ini nyaman karena memungkinkan Anda mencapai kecepatan tinggi, karena dengan gerakan ini kereta tidak menyentuh rel dan “menggantung” di udara, yang berarti tidak ada gesekan, yang sangat mengurangi keausan bagian kedua kereta. kereta api dan relnya. Meskipun perlu dicatat bahwa, terlepas dari kelebihan-kelebihan ini, biaya pembuatan kereta api dan relnya jauh lebih tinggi daripada kereta api konvensional.

Saat ini terdapat beberapa model sistem maglev, yang berbeda dalam jumlah rel, serta prinsip pengoperasiannya. Saat ini, dua sistem yang digunakan: suspensi elektromagnetik (EMS) dan suspensi elektrodinamik (EDS).

Dalam sistem dengan suspensi elektromagnetik, elektromagnet diarahkan ke rel. Biasanya, suspensi kereta api tempat elektromagnet dipasang berbentuk seperti huruf C, diputar searah jarum jam 90° ke bawah dan melingkari rel; magnet di dalamnya menghadap ke atas, ke arah rel. Sistem seperti ini kurang stabil secara dinamis karena desainnya. Oleh karena itu, mereka memiliki sistem kontrol umpan balik yang kompleks yang memastikan jarak yang tepat antara kereta dan rel. Di sisi lain, kereta api semacam itu memiliki keunggulan yaitu dapat melayang meski dengan kecepatan rendah.

Sistem suspensi elektrodinamik menggunakan magnet permanen atau elektromagnet, baik pada kereta itu sendiri maupun pada relnya. Medan magnet menjaga kereta pada jarak yang diinginkan di atas rel dan juga mendorongnya ke depan. Sistem seperti ini stabil secara dinamis dan tidak memerlukan sistem kontrol yang rumit untuk menjaga jarak konstan antara suspensi dan rel. Masalah dengan sistem suspensi elektrodinamik adalah kereta maglev hanya melayang ketika kereta telah mencapai kecepatan yang cukup (lebih dari 30 km/jam). Oleh karena itu, di daerah yang kecepatan keretanya belum mencukupi, diperlukan roda atau rel yang dapat digerakkan. Seperti yang telah kita bahas sebelumnya, hal ini menyebabkan keausan pada roda dan rel, yang pada akhirnya meningkatkan biaya pengoperasian.

Karena desainnya, kereta maglev memerlukan infrastruktur khusus tersendiri. Biaya awal pembangunan rel kereta api baru biasanya tinggi, terutama di daerah perkotaan dengan kepadatan penduduk yang tinggi. Hal ini biasanya disebabkan oleh tingginya harga properti di daerah tersebut. Selain itu, kereta maglev memerlukan jalur alternatif di sepanjang rute jika listrik padam dan penumpang perlu diangkut dengan aman dari satu titik ke titik lainnya. Hal ini sangat penting terutama jika rel berada jauh di atas permukaan tanah dan penumpang tidak dapat berjalan di sepanjang rel tersebut. Di sisi lain, dibandingkan kereta api konvensional, kelebihan kereta maglev adalah tidak terlalu terpengaruh oleh cuaca, kecuali cuaca buruk yang juga menyebabkan pemadaman listrik.

Sebagian besar energi yang dikonsumsi kereta maglev digunakan untuk mengatasi hambatan udara. Biasanya, kereta jenis ini lebih hemat energi pada kecepatan tinggi, sehingga paling baik digunakan untuk perjalanan jarak jauh. Saat ini, beberapa sistem Maglev digunakan di dunia: di Shanghai (Cina), di Jepang dan Korea Selatan. Ada juga beberapa sistem pengujian yang direncanakan untuk digunakan di masa depan, serta sistem yang telah diuji tetapi kemudian tidak digunakan lagi, seperti yang ada di Jerman dan Inggris.

Bumi adalah magnet

Bumi adalah magnet yang sangat besar. Dibandingkan dengan banyak magnet lainnya, magnet ini tidak terlalu kuat, namun sangat penting bagi semua kehidupan di Bumi. Medan magnet bumi melindungi kita dari angin matahari yang dapat merusak atmosfer bumi.

Selain itu, berkat magnetisasi Bumi kita dapat menggunakan kompas untuk navigasi. Para ilmuwan percaya bahwa inti bumi yang padat terdiri dari paduan besi yang menghantarkan listrik dengan baik. Bagian luar inti yang cair, yang membingkai inti padat, juga terdiri dari zat-zat yang sangat konduktif (tetapi cair) yang bergerak karena pertukaran panas di dalam inti. Menurut para ilmuwan, inilah yang menjadikan Bumi sebagai elektromagnet.

aurora

Cahaya kutub juga mungkin terjadi berkat magnet bumi. Partikel angin matahari, terutama dalam bentuk elektron dan proton, bertabrakan dengan molekul gas di lapisan atas atmosfer, menyebabkan mereka menjadi tereksitasi dan kemudian kembali ke keadaan normal dan tidak tereksitasi, di mana cahaya dipancarkan. Partikel-partikel ini terkonsentrasi di sekitar garis medan magnet. Karena garis-garis ini bermula dan berakhir di kutub magnet bumi, semakin dekat ke kutub, semakin kecil jarak antar garis yang berdekatan. Oleh karena itu, partikel bercahaya terkonsentrasi di sekitar kutub magnet, di area di mana aurora diamati.

Aurora terlihat di kutub magnet utara dan selatan. Ini sering disebut cahaya utara, tetapi ini hanya berlaku untuk aurora di kutub utara magnet. Di kutub selatan disebut lampu selatan, meski istilah ini jarang digunakan. Perlu juga diingat bahwa kutub utara dan selatan magnet tidak bertepatan dengan geografis Kutub Utara dan Selatan Bumi. Mereka tidak hanya menyimpang dari kutub geografis, tetapi mereka juga terus berpindah. Karena pergeseran ini, area di mana aurora dapat diamati tidak bergantung langsung pada garis lintang. Beberapa tempat dapat melihat aurora di garis lintang yang lebih rendah dibandingkan tempat lain. Misalnya, aurora terkadang terlihat di Toronto, Kanada, pada 44°LU, namun fenomena ini tidak dapat diamati di tempat lain di Bumi, bahkan pada garis lintang yang sama (misalnya, di Yalta di Krimea, pada 44°LU). Penjelasan atas fenomena ini dapat dibayangkan karena Bumi mengenakan hiasan kepala yang indah berupa cahaya utara. Hanya saja hiasan kepala ini tidak dikenakan langsung di atas kepala, seperti topi, melainkan digeser ke samping, seperti baret. Hanya di area di bawah “baret” inilah aurora terlihat.

Magnetoresepsi

Beberapa hewan merasakan medan magnet bumi dan menggunakan kemampuan ini untuk menavigasi medan. Keterampilan ini disebut magnetoreception. Saat ini, penelitian di bidang ini baru saja dimulai. Ini termasuk eksperimen untuk menentukan mekanisme magnetoreception pada organisme yang berbeda, seperti lalat buah, burung, tikus, dan bahkan mamalia besar seperti rubah dan rusa. Hasil beberapa penelitian menunjukkan bahwa hewan menavigasi area tersebut dan menemukan rumahnya berkat magnetoreception. Penelitian lain menunjukkan bahwa beberapa hewan dapat mendeteksi arah medan magnet dan mengarahkan tubuhnya ke arah tersebut. Perlu dicatat bahwa masih terlalu dini untuk menarik kesimpulan berdasarkan sebagian besar penelitian ini. Beberapa penelitian menunjukkan magnetoreception di dunia hewan belum berhasil direplikasi oleh peneliti lain.

Sistem magnet dipol

Magnet biasanya disebut sebagai sistem dipol. Istilah ini berarti bahwa setiap magnet memiliki kutub utara dan selatan. Kutub-kutub yang sejenis akan tolak-menolak, sebaliknya kutub-kutub yang berbeda akan tarik-menarik. Menarik untuk dicatat bahwa kutub bumi, magnet raksasa kita, diberi label terbalik. Diketahui kutub utara magnet tertarik terhadap kutub utara magnet bumi. Artinya, kutub magnet utara bumi sebenarnya adalah kutub selatan magnet bumi.

Oksigen termagnetisasi

Oksigen dalam keadaan padat memiliki sifat magnetis. Tentu saja hal ini sangat menarik, meskipun sifat ini tidak dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari, karena untuk membekukan oksigen, suhunya harus diturunkan hingga −218,79 °C. Oksigen juga dapat diubah menjadi padat pada suhu kamar, tetapi di bawah tekanan tinggi. Menarik untuk dicatat bahwa dalam keadaan padat, oksigen berubah warna tergantung pada tahapannya. Warnanya bisa biru, oranye, merah, hitam, dan perak.

Motor listrik unipolar buatan sendiri

Mari kita coba membuat motor sederhana yang menggunakan gaya gerak magnet untuk memutar baling-baling. Motor ini disebut motor listrik unipolar. Penggunaan praktisnya sedikit, tetapi sangat sederhana untuk dibuat dan berfungsi sebagai contoh yang baik tentang gaya gerak magnet.

Kita membutuhkan baterai, seutas kawat, satu magnet tanah jarang, dan beberapa magnet biasa, yang sebagian besar berfungsi sebagai pemberat. Pemberat diperlukan untuk membebani struktur kita dan membuatnya lebih stabil. Anda juga bisa menggunakan magnet tanah jarang yang lebih berat. Untuk lebih melihat bagaimana motor berputar, Anda juga bisa menggunakan baling-baling atau yang lainnya. Ilustrasi menunjukkan dua motor yang kami buat. Yang memiliki baling-baling di bagian bawah, desainnya sangat sederhana.

Pertama, pasang magnet tanah jarang ke sekrup. Selanjutnya, kita akan menambahkan beberapa magnet di bagian bawah untuk membebani dan menstabilkan struktur. Kami akan memasang baling-baling di antara dua magnet. Sekarang Anda perlu membuat medan magnet menggunakan kawat. Hubungkan salah satu ujung kabel ke kutub negatif baterai. Lebih mudah menggunakan pita perekat untuk ini. Selanjutnya, sentuhkan ujung kawat yang lain ke permukaan samping magnet tanah jarang dari bawah. Itu saja! Mesin kami mulai berputar!

Motor seperti itu sangat mudah dibuat di rumah dengan tangan Anda sendiri. Magnet tanah jarang dijual di pasar radio dan tempat lain. Magnet biasa dan komponen lainnya dapat ditemukan di departemen kerajinan. Tentu saja, semua ini juga bisa dibeli secara online di eBay.com, atau situs sejenis lainnya. Tidak perlu menggunakan baling-baling - tanpanya Anda juga dapat melihat bahwa motor berputar. Selain baling-baling, Anda juga bisa membuat gambar dari kawat atau klip kertas. Ada banyak contoh menarik motor buatan sendiri dengan turntable yang menarik di Gambar Google dan YouTube.

Kirimkan pertanyaan di TCTerms dan dalam beberapa menit Anda akan menerima jawabannya.

Perhitungan konversi satuan pada konverter” Konverter gaya gerak magnet" dilakukan menggunakan fungsi unitconversion.org.

Elektromagnet pada perangkat teknis digunakan untuk mengangkat beban, mengganti kontak relai starter magnetis, katup sistem hidrolik, melepaskan rem mekanis, dll.

Pada Gambar. Gambar 1.18 menunjukkan diagram rangkaian magnet elektromagnet.

Bagian yang bergerak (angker - 2, Gambar 1.18) dari rangkaian magnet elektromagnet dipisahkan dari bagian tetapnya 1 Gambar. 1,18 celah udara. Ketika belitan magnetisasi dihubungkan ke sumber energi listrik, medan magnet tereksitasi, muncul gaya elektromagnetik yang bekerja pada jangkar, dan, mengatasi gravitasi, aksi pegas, dll., tertarik ke bagian stasioner dari sirkuit magnetik.

Perhitungan gaya tarik menarik suatu elektromagnet sering dilakukan kira-kira, berdasarkan pertimbangan sebagai berikut: 1. Saat ini SAYA pada belitan mempunyai nilai tetap.

2. Inti 1 dan jangkar 2 tidak jenuh.

3. Fluks kebocoran F R dan penonjolan medan magnet di celah tersebut diabaikan.

4. Saat mengganti celah udara menjadi dl 0 induksi magnetik DI DALAM 0 tetap konstan.

Dalam hal ini, kita dapat mengasumsikan bahwa kerja mekanis menggerakkan jangkar searah dengan gaya yang bekerja F ke kejauhan dl 0 sama dengan perubahan energi medan magnet di celah udara karena penurunan volumenya.

Dengan mempertimbangkan dua celah udara yang kita miliki:

pekerjaan mekanis

energi medan magnet dalam dua celah panjangnya dl 0 , Di mana
– kepadatan energi elektromagnetik (energi per satuan volume celah), S 0 – luas satu celah udara. Menyamakan dW bulu Dan dW Em , kita memperoleh rumus perhitungan gaya tarik-menarik suatu elektromagnet

1.16.

6.5. Tentang induktansi belitan magnetisasi.

Jika kumparan tidak mempunyai inti feromagnetik, maka ketergantungan hubungan fluks kamu dari arus kumparan SAYA linier dan induktansi kumparan
. Di sini, induktansi, sebagai koefisien proporsionalitas antara hubungan fluks dan arus kumparan, merupakan parameter linier kumparan. Pernyataan yang sama berlaku untuk belitan magnetisasi dengan rangkaian magnet tak jenuh (
).

Jika mengalir F bergaul dengan semua orang w lilitan kumparan (winding), kemudian hubungan fluks
, Di mana
, maka induktansinya

1.17

Di Sini
– hambatan magnet di sepanjang jalur fluks magnet.

Permeabilitas magnet mutlak dari bahan feromagnetik tak jenuh M A >> M 0 – permeabilitas magnetik vakum (4 hal×10 -7 Gn/m). Oleh karena itu, penempatan belitan magnetisasi pada inti magnet feromagnetik sangat tajam meningkat induktansi kumparan.

Secara fisik, pernyataan terakhir dijelaskan oleh kemampuan feromagnet memperkuat medan magnet luar yang ditimbulkan oleh arus belitan karena orientasinya searah dengan medan daerah magnetisasi spontannya sendiri. Orientasi ini dinyatakan lebih jelas semakin besar arus belitannya. Ketika semua area magnetisasi spontan diorientasikan ke arah medan luar, terjadi saturasi magnetik pada rangkaian magnet, permeabilitas magnetiknya dan induktansi belitan menurun tajam, dan rangkaian magnet berhenti menjalankan fungsi melokalisasi medan magnet. .

Dalam kasus umum, ketika kita harus memperhitungkan fakta itu
, konsep induktansi diferensial digunakan
(induktansi L menjadi parameter belitan nonlinier).

Induktansi, sebagai elemen rangkaian ekivalen dari rangkaian listrik nyata, memungkinkan untuk memperhitungkan dalam perhitungan fenomena induksi diri (pada arus kumparan bolak-balik) dan fenomena akumulasi energi dalam medan magnet kumparan.

Bab 21

AKTUATOR ELEKTROMAGNETIK

§ 21.1. Tujuan dari aktuator elektromagnetik

Aktuator dalam sistem otomasi dirancang untuk menggerakkan (yaitu, menggerakkan) berbagai badan pengatur yang memiliki dampak langsung pada objek kendali untuk mencapai nilai yang diperlukan dari nilai keluaran objek ini. Ada berbagai macam badan pengatur: untuk mengubah pasokan cairan dan gas, peredam, katup, gerbang dan keran dipasang di pipa; dalam alat pengangkat dan pengangkutan ini adalah berbagai kontaktor, kopling, rem, variator kecepatan; dalam instalasi listrik penerangan dan pemanas, ini adalah berbagai perangkat switching.

Untuk mempengaruhi badan pengatur, perlu dilakukan pekerjaan mekanis: memutar katup atau katup, menyambungkan kedua bagian kopling, menggerakkan roda gigi pada poros gearbox, menutup kontak, dll. Sinyal input aktuator pada listrik sistem otomasi adalah arus atau tegangan listrik, dan sinyal keluarannya adalah gerakan mekanis.

Elektromagnet dan motor listrik digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Dalam bab ini, hanya aktuator elektromagnetik yang akan dibahas. Motor listrik adalah mesin listrik dan dipelajari pada mata kuliah terkait. Perlu dicatat bahwa hampir selalu, ketika pertanyaan tentang pengembangan penggerak untuk badan pengawas diangkat, pilihan harus dibuat antara dua pilihan: elektromagnet atau motor listrik. Keuntungan utama elektromagnet adalah kesederhanaan desainnya. kamu Motor listrik memiliki keunggulan lebih: efisiensi tinggi, kemampuan mencapai kecepatan dan gerakan apa pun. Namun, keunggulan ini hanya muncul dalam sistem otomasi yang relatif kompleks dan selama pengoperasian jangka panjang. Jika diperlukan gerakan kecil (beberapa milimeter) dan gaya (beberapa puluh hingga ratusan newton), elektromagnet lebih menguntungkan daripada motor listrik dengan gearbox.

Bab sebelumnya telah membahas elektromagnet yang digunakan sebagai komponen relay dan kontaktor elektromagnetik. Bab ini akan membahas masalah umum klasifikasi elektromagnet, perhitungannya, desain, dan penggunaannya sebagai elemen penggerak sistem otomasi.

§ 21.2. Klasifikasi elektromagnet

Tergantung pada jenis arus dalam belitan, elektromagnet dibagi menjadi elektromagnet arus searah dan bolak-balik, dan menurut kecepatan operasi - menjadi kecepatan tinggi, normal dan kerja lambat. Menurut tujuannya, elektromagnet dibagi menjadi penggerak dan penahan.

Menggerakan elektromagnet digunakan untuk melakukan pekerjaan mekanis. Ketika daya dialirkan, mereka menggerakkan berbagai aktuator: katup, pendorong, peredam, kumparan, saklar kereta api. Mereka memindahkan kontak relai dan kontaktor, perangkat pencetakan dan pelubang. Untuk melakukan pekerjaan ini, elektromagnet harus dirancang untuk menahan sejumlah gaya dan gerakan tertentu.

Memegang elektromagnet Mereka tidak berfungsi untuk bergerak, tetapi hanya untuk menahan bagian feromagnetik. Misalnya elektromagnet yang digunakan untuk mengangkat besi tua hanya menahannya, dan pergerakannya dilakukan oleh derek pengangkat. Dalam hal ini elektromagnet hanya berfungsi sebagai pengait derek. Dalam pengerjaan logam, pelat elektromagnetik digunakan untuk memasang benda kerja pada mesin. Kunci elektromagnetik juga dikenal. Karena memegang elektromagnet tidak menghasilkan kerja, maka elektromagnet dirancang hanya untuk gaya tertentu. Dalam beberapa kasus, elektromagnet memiliki dua kumparan: satu, lebih kuat, digunakan untuk menggerakkan jangkar, dan yang lainnya hanya digunakan untuk menahan jangkar dalam posisi tertarik.

Ada berbagai macam elektromagnet tujuan khusus. Mereka digunakan untuk memfokuskan berkas elektron di televisi, di akselerator partikel, di berbagai alat ukur, di peralatan medis, dll.

Menurut desainnya, ada katup (putar), linier, dan elektromagnet dengan gerakan melintang. Katup elektromagnet memiliki pergerakan jangkar yang kecil (beberapa milimeter) dan mengembangkan gaya traksi yang besar.

Mudah elektromagnet memiliki langkah jangkar yang besar dan kecepatan yang lebih besar; ukurannya lebih kecil dari katup. Elektromagnet sering kali berbentuk solenoid (kumparan silinder yang menarik batang feromagnetik), sehingga kadang-kadang disebut elektromagnet solenoid.

Beras. 21.1. Pilihan untuk diagram desain elektromagnet

Berbagai desain elektromagnet ditunjukkan pada Gambar. 21.1. Meskipun sangat beragam (tidak semua kemungkinan desain ditunjukkan pada gambar ini), semuanya terdiri dari kumparan 1, jangkar (sirkuit magnet bergerak) 2, sirkuit magnetik tetap (inti 3 dan kuk 4). Selain itu, mereka memiliki berbagai pegas, bagian pengikat, pemasangan dan transmisi, dan rumahan. Menurut desain rangkaian magnet, elektromagnet dengan rangkaian terbuka dibedakan (Gbr. 21.1, d, f) dan sirkuit magnetik tertutup (Gbr. 21.1, a,b,c,d,g,h). Berdasarkan bentuk inti magnetnya, dibedakan elektromagnet dengan inti magnet berbentuk U, berbentuk W, dan silinder.

Inti magnet elektromagnet DC biasanya dibuat padat dari bahan magnet lunak: baja struktural biasa dan baja listrik rendah karbon. Elektromagnet yang sangat sensitif memiliki inti magnet yang terbuat dari permalloy (paduan besi dengan nikel dan kobalt). Dalam elektromagnet berkecepatan tinggi, mereka berusaha untuk mengurangi arus eddy, yang mana mereka menggunakan baja silikon listrik dengan peningkatan hambatan listrik dan sirkuit magnetik laminasi (komposit).

Untuk mengurangi rugi-rugi akibat arus eddy, rangkaian magnet elektromagnet arus bolak-balik dirakit (dilaminasi) dari pelat berinsulasi setebal 0,35 atau 0,5 mm. Bahan yang digunakan adalah baja listrik canai panas dan baja canai dingin. Masing-masing bagian sirkuit magnet, yang sulit dilaminasi, terbuat dari bahan padat setebal 2-3 mm.

Kumparan elektromagnet dapat memiliki desain berbingkai atau tanpa bingkai, dan berbentuk penampang bulat atau persegi panjang. Kawat kumparan rangka dililitkan pada rangka yang terbuat dari bahan isolasi (textolite, getinax, plastik). Kawat kumparan tanpa bingkai dililitkan langsung ke inti yang dibungkus dengan pita isolasi, atau ke templat khusus. Untuk menjamin kekuatan kumparan yang dibuat sesuai cetakan, kumparan dibungkus dengan selotip (dilapisi) dan diresapi dengan pernis majemuk. Kumparan, biasanya, dililit dengan kawat tembaga dengan insulasi yang dipilih berdasarkan tujuan dan kondisi pengoperasian elektromagnet.

Tergantung pada metode koneksi, kumparan serial dan paralel dibedakan. Kumparan paralel mempunyai jumlah lilitan yang banyak dan dililit dengan kawat tipis. Mereka biasanya dinyalakan pada tegangan listrik penuh. Kumparan seri memiliki resistansi yang relatif rendah, karena terbuat dari kawat yang tebal dan jumlah lilitan yang sedikit. Arus kumparan tersebut tidak ditentukan oleh hambatannya, tetapi bergantung pada perangkat yang menghubungkan kumparan secara seri.

Ada juga elektromagnet yang dirancang untuk pengoperasian jangka panjang, jangka pendek, dan terputus-putus.

§ 21.3. Tata cara perhitungan desain elektromagnet

Data awal untuk menghitung elektromagnet biasanya berupa gaya traksi yang dibutuhkan Fe, perjalanan jangkar (atau sudut rotasi) dan tegangan suplai kamu. Selain itu, spesifikasi desain menunjukkan mode pengoperasian elektromagnet dan kondisi pengoperasian. Kecepatan, dimensi, berat, dan biaya yang diperlukan dapat ditentukan.

Sebagai hasil perhitungan, perlu dilakukan pemilihan desain elektromagnet, bahan inti magnet, menentukan dimensi geometri inti dan kumparan magnet, serta data belitan.

Pada perhitungan desain tahap pertama, perlu dilakukan pemilihan desain elektromagnet dengan menggunakan konsep faktor desain A. Nilai ini ditentukan tergantung pada gaya traksi dan langkah jangkar:

dimana - di N; - dalam cm

Saat menggunakan elektromagnet tipe solenoid yang bergerak maju; dengan - lurus ke depan dengan kaki berbentuk kerucut; dengan - lurus ke depan dengan pemberhentian datar; di 2.6<<26 - с поворотным якорем клапанного типа.

Bentuk elektromagnet dipilih dengan mempertimbangkan karakteristik traksi yang diperlukan. Pada Gambar. 21.2 menunjukkan traksi yang khas

karakteristik elektromagnet. Jika perlu memiliki karakteristik traksi datar 1, maka elektromagnet gerak maju harus digunakan jika 2 - katup solenoid. Elektromagnet berbentuk W (5) digunakan terutama dalam rangkaian arus bolak-balik.

Pada tahap kedua, induksi dipilih dan penampang sirkuit magnetik ditentukan.

Gaya tarik menarik jangkar terutama diciptakan oleh fluks magnet di celah udara. Oleh karena itu, dalam perhitungan desain, pengaruh aliran nyasar terhadap gaya traksi biasanya tidak diperhitungkan. Fluks magnet dan induksi optimal pada celah udara kerja dapat berada dalam batas yang sangat luas dan bergantung pada hubungan antara gaya traksi dan langkah, yaitu pada faktor desain A. Pada Gambar. Gambar 21.3 menunjukkan ketergantungan induksi pada faktor desain untuk tiga desain elektromagnet (dengan penghentian datar, dengan penghentian berbentuk kerucut, dan jenis katup). Setelah dipilih, luas penampang potongan tiang dapat ditentukan dari kurva induksi ini. Mari kita ingat rumus (17.13), yang menghubungkan gaya traksi dengan induksi pada celah dan penampang potongan tiang. Saat menentukan diameter inti, pertama-tama perlu ditentukan induksi pada baja dan disipasi koefisien sistem magnetik. Untuk elektromagnet yang kuat, ia diambil di dalam, untuk sistem relai magnet kecil - di dalam. Koefisien disipasi Nilai yang lebih kecil diambil untuk pukulan jangkar kecil, nilai yang lebih besar untuk pergerakan beberapa sentimeter. Penampang inti ditentukan oleh rumus

Penampang kuk biasanya diambil sama dengan penampang inti, dan penampang angker diambil lebih kecil:

Beras. 21.3. Ketergantungan induksi pada celah elektromagnet dan dimensi kumparan pada nilai faktor desain

gaya traksi yang diperlukan. Mari kita perkenalkan koefisien, yang merupakan rasio MMF yang tidak terlibat dalam penciptaan gaya traksi terhadap total MMF koil. Kemudian, dengan asumsi konduktivitas celah udara, kita menentukan total MMF kumparan:

Hal ini dapat diperjelas dengan menghitung rangkaian magnet menggunakan kurva magnetisasi untuk bahan inti magnet yang dipilih.

Perbandingan tinggi ruang belitan kumparan dengan miliknya Lebar biasanya dipilih berdasarkan faktor desain (kurva bawah pada Gambar 21.3). Ukuran kumparan tertentu dipilih berdasarkan kondisi pemanasan kumparan. Ini memperhitungkan mode operasi, koefisien perpindahan panas, metode penggulungan, yang mempengaruhi faktor pengisian, dan insulasi kawat, yang menentukan suhu yang diizinkan. Selain itu, perlu memperhitungkan kemungkinan penurunan tegangan suplai

Dengan mempertimbangkan faktor-faktor ini, lebar ruang belitan kumparan ditentukan oleh rumus

Mengetahui dimensi kumparan, adalah mungkin untuk menentukan semua dimensi rangkaian magnet elektromagnet: tinggi inti dan kuk, jarak antara keduanya, dll.

§ 21.4. Fitur penghitungan elektromagnet AC

DI DALAM Pada elektromagnet arus bolak-balik, induksi pada rangkaian magnet bervariasi menurut hukum sinusoidal. Karena nilai maksimum (amplitudo) induksi beberapa kali lebih besar dari nilai efektif, dan besarnya gaya traksi sebanding dengan kuadrat induksi, elektromagnet arus bolak-balik dengan derajat kejenuhan yang sama dengan rangkaian magnet berkembang setengahnya. nilai gaya traksi. Oleh karena itu, ketika menentukan faktor desain untuk elektromagnet arus bolak-balik, diambil dua kali lipat nilai gaya traksi."

Rasio optimal antara tinggi dan lebar ruang belitan kumparan t =H/A ternyata lebih kecil dari elektromagnet DC. Oleh karena itu, kumparan elektromagnet AC akan semakin pendek dan tebal. Kumparan yang lebih pendek mengurangi panjang dan volume inti, sehingga mengurangi kerugian baja yang disebabkan oleh histeresis dan arus eddy. Kerugian ini tidak terjadi pada elektromagnet DC. Di sana mereka berupaya mengurangi kerugian tembaga, yang dicapai dengan mengurangi panjang rata-rata putaran kumparan karena ketebalannya yang kecil. Dalam elektromagnet AC, kita harus berusaha untuk mengurangi kerugian total (baik pada tembaga maupun baja).

Saat membuat perhitungan elektromagnet yang lebih tepat, perlu memperhitungkan fluks bocor dan penurunan MMF pada celah yang tidak berfungsi dan pada baja. Selain itu, pada elektromagnet AC perlu memperhitungkan rugi-rugi akibat histeresis dan arus eddy pada inti magnet.

Rugi-rugi ini sebanding dengan frekuensi suplai, massa rangkaian magnet, dan kuadrat induksi. Untuk bahan yang digunakan dalam rangkaian magnet elektromagnet, kerugian spesifik (tergantung pada ketebalan dan frekuensi lembaran) per satuan massa diberikan dalam buku referensi.

Jumlah lilitan belitan elektromagnet AC

(21.7)

Diameter kawat ditentukan oleh rapat arus yang diijinkan dari sudut pandang pemanasan. Dalam hal ini, arus ditentukan dengan mempertimbangkan kerugian pada baja:

dimana arus rugi-rugi pada baja; -arus magnetisasi.

Nilai dan dapat ditentukan dengan menggunakan rangkaian ekivalen listrik elektromagnet (Gbr. 21.4). Sebutan berikut digunakan dalam diagram: - resistansi aktif belitan;

Reaktansi induktif sesuai dengan aliran kerja; - reaktansi induktif sesuai dengan fluks bocor; -resistansi aktif yang disebabkan oleh rugi-rugi pada rangkaian magnet akibat histeresis dan arus eddy.

Jika kita mengabaikan penurunan tegangan pada resistansi aktif belitan dan fluks bocor, maka arus hilang

(21.9)

Arus magnetisasi yang menghasilkan fluks magnet kerja ditentukan oleh MMF (). Jika kita mengabaikan penurunan MMF pada baja dan celah yang tidak berfungsi, maka

di mana-bertindak nilai fluks magnet bolak-balik pada celah kerja; -konduktivitas magnetik dari celah kerja.

Perhitungan awal elektromagnet dengan kumparan hubung singkat dilakukan tanpa memperhitungkan efek pelindung dari kumparan ini. Perhitungan akurat parameter lilitan hubung singkat cukup rumit. Dalam prakteknya, terbuat dari tembaga atau kuningan sedemikian rupa sehingga menutupi kira-kira kutub elektromagnet. Dengan rangkaian magnet berbentuk W, terjadi hubung singkat 3 terletak di tengah (Gbr. 21.5, A) atau pada batang terluar (Gbr. 21.5, B). Elektromagnet seri MIS yang banyak digunakan dibuat dengan kumparan di batang tengah. Untuk mengurangi penurunan MMF pada celah non-kerja antara armatur dan inti 2 ada yang disebut kerah 5. Gaya traksi nominal elektromagnet seri MIS bervariasi dari 15 hingga 120 N dengan langkah jangkar 15-30 mm. Ketahanan aus mekanis kira-kira 10 6 siklus hidup-mati.

Dengan memutar batang luar (Gbr. 21.5, B) Elektromagnet langkah panjang dari seri ED diproduksi. Mereka memiliki jangkar berbentuk T 1. Gaya traksi cos diberikan pada ketiga batang, yaitu rangkaian magnet mengandung tiga celah kerja. Gaya traksi elektromagnet seri ED mencapai 250 N dengan pergerakan jangkar maksimum hingga 40 mm. Elektromagnet dipicu ketika arus dialirkan ke belitan 4.

§ 21.5. Kopling elektromagnetik

Kopling elektromagnetik dirancang untuk mengirimkan torsi mesin ke mekanisme operasi. Kopling terdiri dari dua bagian: penggerak dan penggerak, yang membentuk sistem magnet tertutup. Kopling terbuat dari bahan feromagnetik dan memiliki satu atau lebih belitan medan.

Membedakan gesekan kopling dan asinkron kopling (induksi). Pada kopling gesekan, putaran ditransmisikan karena adanya gaya gesekan antara bagian penggerak yang dipasang pada poros motor listrik, dan bagian yang digerakkan, yang dapat bergerak sepanjang poros mekanisme operasi pada spline atau kunci. Ketika arus disuplai ke belitan eksitasi, gaya gerak magnet tercipta dan bagian kopling yang bergerak ditekan ke bagian stasioner. Kopling ini bekerja seperti elektromagnet. Untuk mentransmisikan torsi yang signifikan, desain kopling elektromagnetik multi-cakram digunakan. Baik pada poros penggerak maupun poros yang digerakkan terdapat beberapa cakram baja, yang, di bawah aksi MMF, tertarik satu sama lain dan, karena gesekan permukaannya, rotasi ditransmisikan. Permukaan kontak kopling gesekan terbuat dari bahan khusus - paduan Ferrado, yang memiliki koefisien gesekan 3-4 kali lebih besar dari baja.

Ada desain kopling gesekan elektromagnetik dengan kumparan elektromagnet stasioner dan kumparan berputar.

Pada kopling berdaya rendah (Gbr. 21.6, A) tuan 1 dan budak 2 bagian kopling tidak memiliki belitan, tetapi salah satunya (biasanya yang digerakkan) dapat bergerak sepanjang poros sepanjang kunci atau spline. Kedua kopling dikelilingi oleh kumparan elektromagnet stasioner 3, yang bila dihubungkan ke tegangan menimbulkan fluks magnet. Gaya elektromagnetik yang dihasilkan menekan separuh kopling yang digerakkan ke separuh penggerak. Momen gesekan antara bagian kopling harus lebih besar dari momen beban pada poros yang digerakkan. Ketika kumparan kopling dilepas, separuh kopling yang diam ditekan menjauhi separuh yang dapat digerakkan menggunakan pegas (tidak ditunjukkan pada gambar). Biasanya pegas yang sama menekan setengah kopling ke permukaan pengereman, yang mana

memastikan penghentian cepat poros yang digerakkan. Dalam kopling yang kuat (Gbr. 21.6, b), beberapa cakram baja digunakan di bagian kopling yang bergerak untuk meningkatkan jumlah torsi yang ditransmisikan 2, memiliki kebebasan bergerak sepanjang sumbu putaran poros penggerak dan poros yang digerakkan. Jumlah cakram baja yang sesuai 1 dipasang secara kaku pada poros penggerak. Kumparan elektromagnet dipasang pada poros yang sama. 3, arus disuplai yang dilakukan menggunakan cincin slip dan sikat. Gaya elektromagnetik menarik piringan bergerak ke piringan diam. Area kontak yang besar menghasilkan momen gesekan yang besar.

Dalam kopling elektromagnetik dengan pengisi feromagnetik (Gbr. 21.6, V) transmisi putaran dilakukan karena adanya jarak antara penggerak 1 dan penggerak 2 bagian kopling diisi dengan campuran 4 dari butiran bahan feromagnetik dan pengisi. Ketika arus dialirkan melalui kumparan 3 kopling, fluks magnet tercipta, menyebabkan butiran feromagnetik mengorientasikan dirinya sepanjang garis gaya dan membentuk jembatan yang menghubungkan bagian kopling penggerak dan penggerak. Butiran bahan feromagnetik memiliki ukuran 4 hingga 50 mikron. Pengisi bisa berupa kering (bedak, grafit) atau cair (minyak transformator dan silikon, senyawa fluorida).

Kopling elektromagnetik dengan pengisi feromagnetik lebih andal dibandingkan kopling gesekan dan memiliki waktu respons lebih pendek (hingga 20 ms). Penggantian pengisi secara teratur diperlukan.

Pada kopling induksi elektromagnetik, torsi ditransmisikan melalui arus induksi, yaitu tanpa kontak mekanis langsung dari kedua bagian kopling. Salah satu bagian kopling (Gbr. 21.7) memiliki kutub elektromagnetik 1 dengan belitan eksitasi yang ditenagai oleh arus searah. Ini disebut induktor dan secara struktural mirip dengan rotor generator sinkron. Bagian lain dari kopling mengalami hubungan pendek. lekok 2, mirip dengan belitan rotor motor asinkron. Bagian ini disebut jangkar. Ketika induktor berputar, ggl diinduksi pada belitan jangkar dan arus mengalir. Interaksi arus ini dengan fluks magnet eksitasi

akan menciptakan momen elektromagnetik yang menyebabkan jangkar berputar. Proses fisik yang sama terjadi pada kopling seperti pada motor listrik asinkron. Bedanya, perputaran medan magnet pada motor terjadi ketika arus bolak-balik tiga fasa dialirkan ke belitan stator stasioner, dan pada kopling perputaran medan magnet terjadi akibat putaran mekanis induktor tereksitasi. oleh arus searah. Sama seperti pada motor asinkron, torsi hanya terjadi ketika kecepatan induktor dan jangkar tidak sama. Bagian kopling yang digerakkan berputar dengan frekuensi dimana

Kecepatan putaran poros penggerak, slip. Jumlah slip biasanya

Jika torsi beban mekanisme penggerak lebih besar dari torsi maksimum kopling, maka terjadi rollover dan putaran bagian yang digerakkan terhenti. Berkat kemampuannya yang dapat dimiringkan, kopling dapat melindungi motor penggerak dari beban berlebih yang berat. Besarnya torsi yang ditransmisikan oleh kopling bergantung pada medan magnet eksitasi. Dengan mengubah arus eksitasi, Anda dapat mengatur nilai torsi kritis kopling. Perbedaan kecepatan putaran bagian yang digerakkan dan yang digerakkan dari kopling asinkron pada dasarnya diperlukan untuk menciptakan torsi pada bagian yang digerakkan. Oleh karena itu, kopling asinkron disebut juga kopling slip elektromagnetik. Mereka paling banyak digunakan sebagai elemen penggerak listrik AC otomatis terkontrol, yang, selain kopling, mencakup motor listrik yang tidak diatur dan sistem kontrol otomatis untuk arus eksitasi kopling. Keuntungan dari penggerak dengan kopling selip termasuk kesederhanaan desain dan pengoperasian, biaya rendah, dan keandalan yang tinggi. Namun seiring bertambahnya slip, kehilangan daya meningkat dan efisiensi penggerak menurun.

Magnet permanen yang baik memiliki penerapan ilmiah dan teknis yang penting, misalnya pada alat ukur listrik. Namun medan yang mereka ciptakan tidak terlalu kuat, meskipun paduan khusus baru-baru ini telah diproduksi yang memungkinkan diperolehnya magnet permanen kuat yang mempertahankan sifat magnetnya dengan baik. Paduan tersebut mencakup, misalnya, baja kobalt, yang mengandung sekitar 50% besi, sekitar 30% kobalt, serta beberapa tungsten, kromium, dan karbon. Selain itu, kelemahan besar magnet permanen adalah ketidakmampuannya mengubah induksi medan magnet dengan cepat. Dalam hal ini, jauh lebih nyaman menggunakan solenoida dengan arus (elektromagnet), yang medannya dapat dengan mudah diubah dengan mengubah kekuatan arus pada belitan solenoida. Medan solenoid dapat ditingkatkan ratusan hingga ribuan kali lipat dengan menempatkan inti besi di dalamnya. Ini adalah bagaimana sebagian besar elektromagnet yang digunakan dalam teknologi dirancang.

Siapa pun dapat dengan mudah menyiapkan elektromagnet paling sederhana untuk dirinya sendiri. Cukup dengan melilitkan beberapa lusin lilitan kawat berinsulasi di sekitar batang besi - baut atau sepotong batang besi - dan menghubungkan ujung belitan ini ke sumber arus searah: baterai atau baterai galvanik (Gbr. 366). Seringkali elektromagnet diberi bentuk tapal kuda (Gbr. 367), yang lebih menguntungkan untuk menahan beban.

Beras. 366. Elektromagnet buatan sendiri yang paling sederhana berbentuk batang

Beras. 367. Magnet tapal kuda buatan sendiri

Medan kumparan dengan inti besi jauh lebih kuat daripada medan kumparan tanpa inti, karena besi di dalam kumparan mempunyai magnet yang tinggi dan medannya ditambahkan ke medan kumparan. Namun, penggunaan inti besi pada elektromagnet untuk meningkatkan medan hanya berguna sampai batas tertentu. Memang, medan elektromagnet terdiri dari medan yang diciptakan oleh belitan pembawa arus dan medan inti magnet, dan pada arus rendah medan magnet jauh lebih kuat daripada medan magnet sebelumnya. Ketika arus pada belitan meningkat, kedua medan ini awalnya meningkat dengan jumlah yang sama, yaitu sebanding dengan arus, sehingga peran inti tetap menjadi penentu. Namun, dengan semakin meningkatnya arus pada belitan, magnetisasi besi mulai melambat dan besi mendekati keadaan saturasi magnetik. Ketika praktis semua arus molekul diorientasikan secara paralel, peningkatan lebih lanjut pada arus belitan tidak akan menambah magnetisasi besi, sementara medan belitan terus meningkat sebanding dengan arus. Dengan arus yang besar pada belitan (lebih tepatnya, ketika jumlah ampere lilitan per meter mencapai nilai orde ) medan yang diciptakan oleh belitan itu sendiri ternyata jauh lebih kuat daripada medan inti besi jenuh. , sehingga inti menjadi praktis tidak berguna dan hanya mempersulit desain elektromagnet. Oleh karena itu, elektromagnet paling kuat dibuat tanpa inti besi.

Sangat mudah untuk melihat bahwa penciptaan elektromagnet yang sangat kuat merupakan tugas teknis yang sangat kompleks. Memang untuk bisa mengalirkan arus yang besar harus mempunyai lilitan kawat yang tebal, jika tidak maka akan menjadi sangat panas bahkan bisa meleleh. Kadang-kadang, tabung tembaga digunakan sebagai pengganti kawat, di mana aliran air yang kuat bersirkulasi untuk mendinginkan dinding tabung secara intensif yang dilalui arus listrik. Tetapi ketika berliku dengan kawat atau tabung tebal, tidak mungkin membuat banyak putaran per satuan panjang. Penggunaan kawat yang relatif tipis, yang menghasilkan jumlah lilitan yang signifikan per meter, tidak memungkinkan penggunaan arus yang besar.

Fisikawan Soviet Pyotr Leonidovich Kapitsa (1894-1984) menemukan jalan keluar yang sangat cerdik dari situasi ini. Dia melewatkan arus yang sangat besar melalui solenoid—puluhan ribu ampere—tetapi hanya untuk waktu yang singkat, sekitar 0,01 detik. Selama waktu ini, belitan solenoid tidak sempat memanas secara berlebihan dan diperoleh medan magnet yang kuat, meskipun bersifat jangka pendek. Namun, instrumen khusus berhasil mencatat hasil percobaan yang mempelajari pengaruh medan magnet kuat yang tercipta di solenoid pada berbagai zat.

Kebanyakan elektromagnet teknis menggunakan belitan yang jumlah putaran ampere per meternya tidak melebihi beberapa puluh ribu, jadi untuk memberi daya pada belitan tersebut, Anda dapat membatasi diri pada arus beberapa ampere dan kawat dengan ketebalan sedang. Dengan adanya inti besi, elektromagnet tersebut dapat menghasilkan medan magnet yang cukup kuat (dengan induksi beberapa Tesla).

Perhitungan elektromagnet DC

Elektromagnet telah banyak digunakan dalam rekayasa peralatan baik sebagai elemen penggerak perangkat (kontaktor, starter, relay, mesin otomatis, sakelar) dan sebagai perangkat yang menciptakan gaya, misalnya pada kopling dan rem.

Untuk fluks tertentu, penurunan potensial magnet berkurang dengan menurunnya resistensi magnet. Karena resistansi berbanding terbalik dengan permeabilitas magnetik material, untuk fluks tertentu, permeabilitas magnetik harus setinggi mungkin. Hal ini memungkinkan Anda untuk mengurangi m.f. belitan dan daya yang dibutuhkan untuk mengoperasikan elektromagnet; Dimensi jendela belitan dan seluruh elektromagnet berkurang. Penurunan m.f.s. dengan parameter lain tidak berubah, ini mengurangi suhu belitan.

Parameter penting kedua dari material adalah induksi saturasi. Gaya yang dihasilkan oleh elektromagnet sebanding dengan kuadrat induksi. Oleh karena itu, semakin besar induksi yang diijinkan, semakin besar pula gaya yang dikembangkan untuk dimensi yang sama.

Setelah belitan elektromagnet dihilangkan energinya, terdapat fluks sisa dalam sistem, yang ditentukan oleh gaya koersif material dan konduktivitas celah kerja. Aliran sisa dapat menyebabkan armature menempel. Untuk menghindari fenomena ini, material diharuskan memiliki koersivitas yang rendah.

Persyaratan penting adalah rendahnya biaya bahan dan kemampuan manufakturnya.

Seiring dengan sifat-sifat tersebut, sifat kemagnetan bahan harus stabil (tidak berubah karena suhu, waktu, guncangan mekanis).

Sebagai hasil perhitungan rangkaian magnet, gaya gerak magnet (MMF) yang diperlukan dari belitan ditentukan. Belitan harus dirancang sedemikian rupa sehingga, di satu sisi, menyediakan MMF yang diperlukan, dan di sisi lain, sehingga suhu maksimumnya tidak melebihi suhu yang diizinkan untuk kelas insulasi yang digunakan.

Tergantung pada metode koneksi, belitan tegangan dan belitan arus dibedakan. Dalam kasus pertama, tegangan yang diterapkan pada belitan konstan dalam nilai efektifnya, dalam kasus kedua - resistansi belitan elektromagnet jauh lebih kecil daripada resistansi rangkaian lainnya, yang menentukan nilai arus konstan.

Perhitungan belitan elektromagnet DC.

Gambar 72 menunjukkan rangkaian magnet dan kumparan elektromagnet. Lekok 1 kumparan dibuat dengan kawat berinsulasi, yang dililitkan pada rangka 2.

Gulungan juga bisa tanpa bingkai. Dalam hal ini, belitan belitan diikat dengan selotip atau insulasi lembaran atau senyawa pot.

Untuk menghitung tegangan belitan, tegangan harus ditentukan kamu dan MDS. Penampang kawat berliku Q kami menemukan, berdasarkan MDS yang diperlukan:

dimana resistivitas;

– panjang kumparan rata-rata (Gambar 72);

R– hambatan belitan sama dengan

Dengan panjang kumparan rata-rata yang konstan dan MMF tertentu, itu ditentukan oleh produk.

Jika, pada tegangan konstan dan panjang belitan rata-rata, MMF perlu ditingkatkan, maka perlu mengambil kawat dengan penampang yang lebih besar. Dalam hal ini, belitan akan memiliki jumlah lilitan yang lebih sedikit. Arus dalam belitan akan meningkat, karena resistansinya akan berkurang karena berkurangnya jumlah lilitan dan bertambahnya penampang kawat.

Berdasarkan penampang yang ditemukan, dengan menggunakan tabel ukuran, ditemukan diameter kawat standar terdekat.

Gambar 72 - Perhitungan belitan elektromagnet

Daya yang dilepaskan pada belitan dalam bentuk panas ditentukan sebagai berikut:

Jumlah belitan belitan untuk penampang kumparan tertentu ditentukan oleh faktor pengisian tembaga

dimana luas yang ditempati oleh tembaga belitan;

– penampang belitan untuk tembaga.

Jumlah putaran

.

Kemudian daya yang dikonsumsi belitan ditentukan oleh ekspresi

.

Untuk menghitung arus belitan, parameter awalnya adalah MMF dan arus rangkaian. Jumlah belitan belitan ditemukan dari ekspresi. Penampang kawat dapat dipilih berdasarkan rapat arus yang disarankan, sama dengan 2...4 A/mm 2 untuk jangka panjang, 5...12 A/mm 2 untuk terputus-putus, 13...30 A/ mm 2 untuk mode operasi jangka pendek. Nilai-nilai ini dapat ditingkatkan kira-kira 2 kali lipat jika masa pakai belitan dan elektromagnet tidak melebihi 500 jam. Luas jendela yang ditempati oleh belitan biasa ditentukan oleh jumlah lilitan dan diameter belitan kabel D