सोलनॉइड्स का निर्माण व्यक्तिगत रूप से किसने किया? मुझे गणना में कठिनाइयों का सामना करना पड़ा और मैंने तर्क के साथ प्रश्न यहां पोस्ट करने का निर्णय लिया, साथ ही यह किसी के लिए उपयोगी हो सकता है।

सोलनॉइड एक गतिशील आर्मेचर वाला विद्युत चुंबक है। एंकर एक प्रत्यागामी तंत्र की भूमिका निभाता है। इलेक्ट्रिक कार के दरवाजे के ताले और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। मेरे मामले में, सोलनॉइड सिस्टम में एक सुचारू दबाव नियामक का कार्य करता है: थ्रॉटल, इलेक्ट्रोमैग्नेट और स्प्रिंग का बायां सिरा स्थिर रूप से तय होता है, स्प्रिंग का दायां सिरा और वाल्व लीवर जुड़े होते हैं। जब कॉइल में करंट की आपूर्ति की जाती है, तो आर्मेचर पीछे हट जाता है, तदनुसार लीवर को खींचता है, लीवर स्प्रिंग को खींचता है और करंट जोड़ने पर सुचारू गति होती है। यदि करंट गिरता है, तो लीवर अपनी मूल स्थिति में वापस आ जाएगा, जो स्प्रिंग द्वारा निर्धारित किया गया है और प्रवाह अवरुद्ध हो जाएगा।

एक विकल्प एक एक्चुएटर है, यह एक इलेक्ट्रिक मोटर + एक स्क्रू गियर है। YouTube पर वीडियो देखें. नकारात्मक पक्ष यह है कि यह बहुत धीमा है।

सामान्य तौर पर, मैंने सोलेनोइड्स और इलेक्ट्रोमैग्नेट्स के बारे में जानकारी की तलाश में पूरे इंटरनेट को खंगाला और बहुत सारा ज्ञान पाया, लेकिन बहुत अधिक विशिष्टताओं के बिना, या मेरे लिए यह सब एक साथ रखना बहुत कठिन है। हालाँकि, मुझे अभी भी कोई स्पष्ट, समझने योग्य सूत्र नहीं मिला है। यहां तक ​​कि गौसगन बिल्डर्स भी निश्चित मापदंडों का उपयोग करते हैं और परीक्षण द्वारा सब कुछ चुनते हैं।

इस समय हमारे पास यह है:

आर=यू\आई

बिजली आपूर्ति मापदंडों के आधार पर आर-आवश्यक प्रतिरोध

एल=(एसआर)\g

एल-कॉइल की लंबाई

कंडक्टर का एस-क्षेत्र

जी-कॉपर प्रतिरोधकता 0.0175 ohm*mm2/m

हमारे मामले में, उदाहरण के लिए, पावर स्रोत "क्राउन", 9 वोल्ट वोल्टेज और 500 एमएएच क्षमता है (मुझे मामले पर संकेत नहीं दिया गया है, मैंने Google से मानक लिया है)

तांबे के तार का क्रॉस-सेक्शन 0.8 मिमी, जिसका अर्थ है त्रिज्या 0.4, क्षेत्रफल =piR2= 3.14*0.4*0.4 = 0.5024mm2

बैटरियों में करंट की गणना सूत्र = क्षमता को 20 घंटे से विभाजित करके की जाती है। इसका मतलब है कि 9 वोल्ट के वोल्टेज और 0.025 ए के करंट के साथ 20 घंटे में पूरी खपत होगी, I = 500\20 = 0.025A

सिस्टम प्रतिरोध = R=9\0.025=360Om है

तो तार की लंबाई

एल= (0.5024*360)\0.0175= 10335 मिमी = 10 मीटर

अपेक्षाकृत कम शक्ति वाले सोलनॉइड के लिए आपको बहुत अधिक तार की आवश्यकता होती है। खैर, आइए कोशिश करें।

परिणाम स्वरूप कुंडल की ऊंचाई 5 सेमी, आंतरिक व्यास 0.5 सेमी, बाहरी व्यास लगभग 2 सेमी और तार वाइंडिंग की 6.5 परतें थीं। मैंने घुमावों की गिनती नहीं की।

परिणाम आम तौर पर शून्य था; स्प्रूस पेड़ के बीच में एक कील डालने के बाद, एक छोटा वॉशर कील की ओर आकर्षित हुआ। हताशा में, मैंने एक साधारण इलेक्ट्रोमैग्नेट बनाने का फैसला किया - मैंने कई परतों में एक कील पर सीधे 1 मीटर तार लपेट दिया, और परिणाम भी कम था।

इगोर मुखिन ने कार्यक्रम बनाया (http://imlab.naroad.ru/M_Fields/Coil10/Coil10.htm ) सोलनॉइड गणना के लिए, प्रारंभिक डेटा:

R1 - सोलनॉइड की आंतरिक त्रिज्या

आर2 - सोलनॉइड की बाहरी त्रिज्या

एच - सोलनॉइड ऊंचाई

डी - घुमावदार तार का व्यास

और वोल्टेज

आउटपुट डेटा: करंट, इंडक्शन, प्रतिरोध, घुमावों की संख्या, इंडक्शन यानी थ्रस्ट

(सॉफ़्टवेयर में आपको इसे काम करने के लिए बिंदुओं को अल्पविराम में बदलने की आवश्यकता है)

एक बेलनाकार वाइंडिंग जिसकी लंबाई उसके व्यास से काफी अधिक होती है, सोलनॉइड कहलाती है। अंग्रेजी से अनुवादित, इस शब्द का अर्थ है "पाइप की तरह", यानी यह पाइप के समान एक कुंडल है।

सोलनॉइड के प्रकार

उनके उद्देश्य के अनुसार, सोलनॉइड को दो वर्गों में विभाजित किया गया है:

1. अचल. अर्थात्, स्थिर चुंबकीय क्षेत्रों के लिए जो कुछ निश्चित मूल्यों पर लंबे समय तक चलते हैं।
2. नाड़ी. स्पंदित चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए. वे केवल थोड़े समय के लिए ही अस्तित्व में रह सकते हैं, 1 सेकंड से अधिक नहीं।

अचल 2.5x10 5 Oe से अधिक के क्षेत्र बनाने में सक्षम। पल्स-प्रकार के सोलनॉइड्स 5x10 6 Oe के क्षेत्र बना सकते हैं। यदि, क्षेत्र बनाते समय, सोलनॉइड विरूपण के अधीन नहीं होते हैं और बहुत गर्म नहीं होते हैं, तो चुंबकीय क्षेत्र सीधे प्रवाहित धारा पर निर्भर करता है: Н = k*I, कहाँ क- सोलनॉइड का स्थिर मूल्य, गणना के लिए उत्तरदायी।

स्थिर वाले विभाजित हैं:

• प्रतिरोधी.
• अतिचालक.

प्रतिरोधक सोलनॉइड उन सामग्रियों से बनाए जाते हैं जिनमें विद्युत प्रतिरोध होता है। इस संबंध में, उनके पास आने वाली सारी ऊर्जा गर्मी में बदल जाती है। डिवाइस के थर्मल विनाश से बचने के लिए, अतिरिक्त गर्मी को हटाना आवश्यक है। इन उद्देश्यों के लिए क्रायोजेनिक या जल शीतलन का उपयोग किया जाता है। इसके लिए सोलनॉइड को बिजली देने के लिए आवश्यक ऊर्जा के बराबर सहायक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

अतिचालक सोलनॉइड अतिचालक गुणों वाली मिश्रधातुओं से बनाए जाते हैं। प्रयोग के दौरान विभिन्न तापमानों पर उनका विद्युत प्रतिरोध शून्य होता है। जब एक सुपरकंडक्टिंग सोलनॉइड संचालित होता है, तो गर्मी केवल उपयुक्त कंडक्टर और वोल्टेज स्रोत में उत्पन्न होती है। इस मामले में, शक्ति स्रोत को बाहर रखा जा सकता है, क्योंकि सोलनॉइड शॉर्ट-सर्किट मोड में काम करता है। इस मामले में, क्षेत्र असीमित लंबे समय तक ऊर्जा खपत के बिना मौजूद रह सकता है, बशर्ते कि अतिचालकता बनी रहे।

शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र बनाने वाले उपकरणों में तीन मुख्य भाग शामिल हैं:

1. सोलनॉइड।
2. वर्तमान स्रोत।
3. शीतलन प्रणाली।

सोलनॉइड को डिज़ाइन करते समय, आंतरिक चैनल के आयाम और बिजली स्रोत की शक्ति को ध्यान में रखा जाता है।

स्थिर क्षेत्रों के निर्माण के लिए प्रतिरोधक सोलनॉइड के साथ एक उपकरण का निर्माण एक वैश्विक वैज्ञानिक और तकनीकी कार्य है। हमारे देश सहित दुनिया भर में, समान उपकरणों वाली कुछ ही प्रयोगशालाएँ हैं। विभिन्न डिज़ाइनों के सोलनॉइड्स का उपयोग किया जाता है, जिसका संचालन थर्मल सीमा के पास किया जाता है।

ऐसे उपकरणों के रखरखाव के लिए उच्च योग्य कर्मचारियों से युक्त एक कर्मचारी की आवश्यकता होती है, जिनके काम को अत्यधिक महत्व दिया जाता है। अधिकांश वित्त विद्युत ऊर्जा के भुगतान पर खर्च किया जाता है। ऐसे शक्तिशाली सोलनॉइड का संचालन और रखरखाव समय के साथ फायदेमंद होता है, क्योंकि विभिन्न देशों के विज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों के वैज्ञानिक और शोधकर्ता विज्ञान के विकास के लिए सबसे महत्वपूर्ण परिणाम प्राप्त कर सकते हैं।

सुपरकंडक्टिंग सोलनॉइड का उपयोग करके सबसे जटिल और महत्वपूर्ण समस्याओं को हल किया जा सकता है। यह विधि अधिक प्रभावी, किफायती एवं सरल है। उदाहरण के लिए, हम सुपरकंडक्टिंग सोलनॉइड्स द्वारा शक्तिशाली स्थिर क्षेत्रों के निर्माण का उल्लेख कर सकते हैं। अतिचालकता का सबसे मूल गुण एक महत्वपूर्ण मूल्य से नीचे के तापमान पर कुछ मिश्र धातुओं और धातुओं में विद्युत प्रतिरोध की अनुपस्थिति है।

अतिचालकता की घटना एक ऐसे सोलनॉइड का उत्पादन करना संभव बनाती है जो विद्युत प्रवाह के पारित होने के दौरान ऊर्जा का क्षय नहीं करता है। हालाँकि, उत्पन्न क्षेत्र की एक सीमा होती है कि जब महत्वपूर्ण क्षेत्र का एक निश्चित मूल्य पहुँच जाता है, तो अतिचालकता की संपत्ति नष्ट हो जाती है और विद्युत प्रतिरोध बहाल हो जाता है।

जैसे-जैसे तापमान 0 से उच्चतम मान तक घटता है, क्रांतिक क्षेत्र बढ़ता जाता है। पिछली शताब्दी के 50 के दशक में, मिश्र धातुओं की खोज की गई थी जिनका क्रांतिक तापमान 10 से 20 K तक होता है। इसके अलावा, उनमें बहुत शक्तिशाली महत्वपूर्ण क्षेत्रों के गुण होते हैं।

ऐसी मिश्रधातुएँ बनाने और उनसे सोलनॉइड कॉइल्स के लिए सामग्री तैयार करने की तकनीक बहुत श्रम-गहन और जटिल है। इसलिए, ऐसे उपकरणों की लागत अधिक होती है। हालाँकि, इन्हें चलाना सस्ता है और इनका रख-रखाव आसान है। इसके लिए केवल कम बिजली और तरल हीलियम की कम वोल्टेज बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है। स्रोत शक्ति को 1 किलोवाट से अधिक की आवश्यकता नहीं होगी। ऐसे सोलनॉइड के उपकरण में तांबे से बना एक कुंडल और फंसे हुए तार, टेप या बस के साथ एक सुपरकंडक्टर होता है।

और भी अधिक शक्तिशाली क्षेत्र बनाने के लिए ऊर्जा लागत को कम करना संभव है। यह अवसर रूस सहित कई अग्रणी देशों में लागू किया जा रहा है। यह विधि जल-ठंडा और अतिचालक सोलनॉइड के संयोजन के उपयोग पर आधारित है। इसे हाइब्रिड सोलेनॉइड भी कहा जाता है। यह उपकरण दोनों प्रकार के सोलनॉइड के उच्चतम प्राप्य क्षेत्रों को एकीकृत करता है।

जल-ठंडा सोलनॉइड सुपरकंडक्टिंग सोलनॉइड के अंदर स्थित होना चाहिए। हाइब्रिड सोलनॉइड का निर्माण एक बड़ी और जटिल वैज्ञानिक और तकनीकी समस्या है। इसे सुलझाने के लिए वैज्ञानिक संस्थानों की कई टीमों के काम की आवश्यकता है। हमारे देश में विज्ञान अकादमी में एक समान हाइब्रिड डिवाइस का उपयोग किया जाता है। वहां, अतिचालक गुणों वाले एक सोलनॉइड का द्रव्यमान 1.5 टन है। वाइंडिंग जस्ता और टाइटेनियम के साथ नाइओबियम के विशेष मिश्र धातुओं से बनी है। वाटर-कूल्ड सोलनॉइड की वाइंडिंग तांबे के बसबार से बनी होती है।

उपकरण और संचालन का सिद्धांत

सोलनॉइड को प्रारंभ करनेवाला कुंडल भी कहा जा सकता है, जो एक सिलेंडर के रूप में एक फ्रेम पर तार से लपेटा जाता है। ऐसे कुंडलियाँ एक या कई परतों में लपेटी जा सकती हैं। चूँकि वाइंडिंग की लंबाई व्यास से बहुत अधिक होती है, जब इस वाइंडिंग से एक स्थिर वोल्टेज जुड़ा होता है, तो कॉइल के अंदर एक वोल्टेज बनता है।

इलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरण जिनके अंदर फेरोमैग्नेटिक कोर के साथ एक कुंडल होता है, उन्हें अक्सर सोलनॉइड कहा जाता है। ऐसे उपकरण कार स्टार्टर के रिट्रैक्टर रिले, विभिन्न विद्युत वाल्वों के रूप में बनाए जाते हैं। ऐसे अद्वितीय विद्युत चुम्बक का पीछे हटने वाला तत्व लौहचुंबकीय पदार्थ से बना एक कोर है।

यदि सोलनॉइड डिवाइस में कोई कोर नहीं है, तो जब प्रत्यक्ष धारा जुड़ी होती है, तो वाइंडिंग के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र बनता है। इस क्षेत्र का प्रेरण इसके बराबर है:

कहाँ, एन– वाइंडिंग में घुमावों की संख्या, एल- कुंडल की लंबाई, मैं- सोलनॉइड के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा, μ0

सोलनॉइड के सिरों पर चुंबकीय प्रेरण का परिमाण आंतरिक भाग की तुलना में दो गुना कम होता है, क्योंकि सोलनॉइड के दोनों हिस्से मिलकर एक दोहरा चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं। यह घुमावदार फ्रेम के व्यास की तुलना में लंबे या अंतहीन सोलनॉइड पर लागू होता है।

सोलनॉइड के किनारों पर, चुंबकीय प्रेरण बराबर है:

चूंकि सोलनॉइड प्रेरक हैं, इसलिए सोलनॉइड चुंबकीय क्षेत्र में ऊर्जा संग्रहीत कर सकता है। यह ऊर्जा वाइंडिंग में करंट उत्पन्न करने के लिए स्रोत द्वारा किए गए कार्य के बराबर है।

यह धारा परिनालिका में एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है:

यदि कुंडल में धारा बदलती है, तो एक स्व-प्रेरित ईएमएफ उत्पन्न होता है। इस मामले में, सोलनॉइड पर वोल्टेज निर्धारित किया जाता है:

सोलनॉइड प्रेरण द्वारा निर्धारित किया जाता है:

कहाँ, वी- सोलनॉइड कॉइल का आयतन, जेड- कुंडल कंडक्टर की लंबाई, एन- घुमावों की संख्या, एल- कुंडल की लंबाई, μ0 - निर्वात चुंबकीय पारगम्यता.

जब एक प्रत्यावर्ती वोल्टेज सोलनॉइड को कंडक्टरों से जोड़ा जाता है, तो चुंबकीय क्षेत्र भी प्रत्यावर्ती के रूप में बनाया जाएगा। सोलनॉइड में दो घटकों के एक परिसर के रूप में प्रत्यावर्ती धारा का प्रतिरोध होता है: वे कुंडल कंडक्टर के प्रेरण और विद्युत प्रतिरोध पर निर्भर करते हैं।

एक दिन, एक बार फिर, एक किताब के पन्ने पलटते हुए, जो मुझे कूड़ेदान के पास मिली थी, मैंने विद्युत चुम्बकों की एक सरल, अनुमानित गणना देखी। पुस्तक का शीर्षक पृष्ठ फोटो 1 में दिखाया गया है।

सामान्य तौर पर इनकी गणना एक जटिल प्रक्रिया है, लेकिन रेडियो शौकीनों के लिए इस पुस्तक में दी गई गणना काफी उपयुक्त है। विद्युत चुम्बकों का उपयोग कई विद्युत उपकरणों में किया जाता है। यह लोहे की कोर पर लपेटी गई तार की एक कुंडली है, जिसका आकार अलग-अलग हो सकता है। लौह कोर चुंबकीय परिपथ का एक भाग है तथा दूसरा भाग, जिसकी सहायता से चुंबकीय बल रेखाओं का मार्ग बंद किया जाता है, आर्मेचर है। चुंबकीय सर्किट को चुंबकीय प्रेरण - बी के परिमाण की विशेषता है, जो क्षेत्र की ताकत और सामग्री की चुंबकीय पारगम्यता पर निर्भर करता है। इसीलिए विद्युत चुम्बकों के कोर लोहे के बने होते हैं, जिनमें उच्च चुंबकीय पारगम्यता होती है। बदले में, एफ अक्षर द्वारा सूत्रों में दर्शाया गया विद्युत प्रवाह, चुंबकीय प्रेरण पर निर्भर करता है। एफ = बी एस - चुंबकीय प्रेरण - बी चुंबकीय सर्किट के क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र से गुणा किया जाता है - एस। विद्युत प्रवाह भी निर्भर करता है तथाकथित मैग्नेटोमोटिव बल (ईएम) पर, जो विद्युत लाइनों की पथ लंबाई के प्रति 1 सेमी एम्पीयर घुमावों की संख्या निर्धारित करता है और सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:
एफ = मैग्नेटोमोटिव बल (ईएम) चुंबकीय प्रतिरोध (आरएम)
यहां Em = 1.3 I N है, जहां N कुंडल के घुमावों की संख्या है, और I एम्पीयर में कुंडल के माध्यम से बहने वाली धारा की ताकत है। अन्य घटक:
आरएम = एल/एम एस, जहां एल चुंबकीय शक्ति लाइनों की औसत पथ लंबाई है, एम चुंबकीय पारगम्यता है, और एस चुंबकीय सर्किट का क्रॉस सेक्शन है। विद्युत चुम्बकों को डिज़ाइन करते समय, एक बड़ा पावर फ्लक्स प्राप्त करना अत्यधिक वांछनीय है। इसे चुंबकीय प्रतिरोध को कम करके प्राप्त किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, आपको बिजली लाइनों की सबसे छोटी पथ लंबाई और सबसे बड़े क्रॉस सेक्शन के साथ एक चुंबकीय कोर का चयन करने की आवश्यकता है, और सामग्री उच्च चुंबकीय पारगम्यता वाली लौह सामग्री होनी चाहिए। एम्पीयर घुमावों को बढ़ाकर विद्युत प्रवाह बढ़ाने का दूसरा तरीका स्वीकार्य नहीं है, क्योंकि तार और बिजली बचाने के लिए, एम्पीयर घुमावों को कम करने का प्रयास करना चाहिए। आमतौर पर विद्युत चुम्बकों की गणना विशेष अनुसूचियों के अनुसार की जाती है। गणनाओं को सरल बनाने के लिए, हम ग्राफ़ से कुछ निष्कर्षों का भी उपयोग करेंगे। मान लीजिए कि आपको एक बंद लोहे के चुंबकीय सर्किट के एम्पीयर घुमाव और पावर फ्लक्स को निर्धारित करने की आवश्यकता है, जो चित्र 1 ए में दिखाया गया है और सबसे कम गुणवत्ता वाले लोहे से बना है।

लोहे के चुम्बकत्व के ग्राफ (दुर्भाग्य से, मुझे यह परिशिष्ट में नहीं मिला) को देखते हुए, यह देखना आसान है कि सबसे लाभप्रद चुंबकीय प्रेरण 10,000 से 14,000 बल रेखाओं प्रति 1 सेमी2 की सीमा में है, जो प्रति 1 सेमी पर 2 से 7 एम्पीयर घुमावों से मेल खाती है। घुमावों की सबसे छोटी संख्या और बिजली की आपूर्ति के मामले में अधिक किफायती घुमावदार कुंडलियों के लिए, गणना के लिए बिल्कुल यही मान लेना आवश्यक है (2 एम्पीयर पर प्रति 1 सेमी2 पर 10,000 विद्युत लाइनें) प्रति 1 सेमी लंबाई में बदल जाता है)। इस मामले में, गणना निम्नानुसार की जा सकती है। तो, चुंबकीय सर्किट की लंबाई L = L1 + L2 के बराबर 20 सेमी + 10 सेमी = 30 सेमी के साथ, 2 × 30 = 60 एम्पीयर घुमाव की आवश्यकता होगी।
यदि हम कोर का व्यास D (चित्र 1, c) 2 सेमी के बराबर लेते हैं, तो इसका क्षेत्रफल बराबर होगा: S = 3.14xD2/4 = 3.14 सेमी2। यहां उत्तेजित चुंबकीय प्रवाह बराबर होगा: Ф = बी x एस = 10000 x 3.14 = 31400 बल रेखाएं। विद्युत चुम्बक (पी) के उठाने वाले बल की भी लगभग गणना की जा सकती है। पी = बी2 एस/25 1000000 = 12.4 किग्रा. दो-ध्रुव वाले चुंबक के लिए यह परिणाम दोगुना होना चाहिए। इसलिए, P = 24.8 किग्रा = 25 किग्रा। भारोत्तोलन बल का निर्धारण करते समय, यह याद रखना चाहिए कि यह न केवल चुंबकीय सर्किट की लंबाई पर निर्भर करता है, बल्कि आर्मेचर और कोर के बीच संपर्क के क्षेत्र पर भी निर्भर करता है। इसलिए, आर्मेचर को ध्रुव के टुकड़ों के बिल्कुल विपरीत फिट होना चाहिए, अन्यथा थोड़ी सी भी हवा का अंतराल भी लिफ्ट में भारी कमी का कारण बनेगा। इसके बाद, इलेक्ट्रोमैग्नेट कॉइल की गणना की जाती है। हमारे उदाहरण में, 25 किलोग्राम का भारोत्तोलन बल 60 एम्पीयर घुमावों द्वारा प्रदान किया जाता है। आइए विचार करें कि किस माध्यम से उत्पाद एन जे = 60 एम्पीयर टर्न प्राप्त किया जा सकता है।
जाहिर है, इसे या तो कम संख्या में कॉइल घुमावों के साथ उच्च धारा का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है, उदाहरण के लिए 2 ए और 30 मोड़, या वर्तमान को कम करते हुए कुंडल घुमावों की संख्या बढ़ाकर, उदाहरण के लिए 0.25 ए और 240 मोड़। इस प्रकार, इलेक्ट्रोमैग्नेट में 25 किलो का भारोत्तोलन बल होने के लिए, इसके कोर पर 30 मोड़ और 240 मोड़ घाव किए जा सकते हैं, लेकिन साथ ही आपूर्ति धारा के मूल्य को बदल दिया जाता है। बेशक, आप एक अलग अनुपात चुन सकते हैं। हालाँकि, बड़ी सीमा के भीतर वर्तमान मान को बदलना हमेशा संभव नहीं होता है, क्योंकि इसके लिए आवश्यक रूप से उपयोग किए गए तार के व्यास को बदलने की आवश्यकता होगी। इस प्रकार, 1 मिमी तक के व्यास वाले तारों के लिए अल्पकालिक संचालन (कई मिनट) के दौरान, अनुमेय वर्तमान घनत्व, जिस पर तार ज़्यादा गरम नहीं होता है, 5 a/mm2 के बराबर लिया जा सकता है। हमारे उदाहरण में, तार में निम्नलिखित क्रॉस-सेक्शन होना चाहिए: 2 ए - 0.4 मिमी2 की धारा के लिए, और 0.25 ए - 0.05 मिमी2 की धारा के लिए, तार का व्यास क्रमशः 0.7 मिमी या 0.2 मिमी होगा। इनमें से कौन सा तार लपेटा जाना चाहिए? एक ओर, तार के व्यास का चुनाव तार के उपलब्ध वर्गीकरण द्वारा निर्धारित किया जा सकता है, दूसरी ओर, वर्तमान और वोल्टेज दोनों के संदर्भ में, बिजली स्रोतों की क्षमताओं द्वारा। वास्तव में, दो कॉइल, जिनमें से एक 0.7 मिमी के मोटे तार से बना है और जिसमें कम संख्या में घुमाव हैं - 30, और दूसरा जो 0.2 मिमी के तार से बना है और जिसमें 240 के घुमाव हैं, में तेजी से अंतर होगा प्रतिरोध। तार के व्यास और उसकी लंबाई को जानकर आप आसानी से प्रतिरोध निर्धारित कर सकते हैं। तार L की लंबाई घुमावों की कुल संख्या और उनमें से एक की लंबाई (औसत) के गुणनफल के बराबर है: L = N x L1 जहां L1 एक मोड़ की लंबाई है, जो 3.14 x D के बराबर है। उदाहरण के लिए, D = 2 सेमी, और L1 = 6, 3 सेमी। इसलिए, पहले कुंडल के लिए तार की लंबाई 30 x 6.3 = 190 सेमी होगी, प्रत्यक्ष धारा के लिए वाइंडिंग का प्रतिरोध लगभग बराबर होगा? 0.1 ओम, और दूसरे के लिए - 240 x 6.3 = 1,512 सेमी, आर? 8.7 ओम. ओम के नियम का उपयोग करके, आवश्यक वोल्टेज की गणना करना आसान है। तो, वाइंडिंग में 2A का करंट बनाने के लिए, आवश्यक वोल्टेज 0.2V है, और 0.25A के करंट के लिए - 2.2V है।
यह विद्युत चुम्बकों की प्राथमिक गणना है। इलेक्ट्रोमैग्नेट को डिजाइन करते समय, न केवल संकेतित गणना करना आवश्यक है, बल्कि कोर के लिए सामग्री, उसके आकार का चयन करने और विनिर्माण तकनीक के बारे में सोचने में सक्षम होना भी आवश्यक है। मग कोर बनाने के लिए संतोषजनक सामग्री बार आयरन (गोल और पट्टी) और विभिन्न हैं। लौह उत्पाद: बोल्ट, तार, कील, पेंच आदि। फौकॉल्ट धाराओं पर बड़े नुकसान से बचने के लिए, प्रत्यावर्ती धारा उपकरणों के लिए कोर को लोहे की पतली शीट या एक दूसरे से अलग किए गए तार से इकट्ठा किया जाना चाहिए। लोहे को "नरम" बनाने के लिए इसे एनील्ड करना आवश्यक है। कोर आकार का सही चुनाव भी बहुत महत्वपूर्ण है। उनमें से सबसे तर्कसंगत अंगूठी और यू-आकार हैं। कुछ सामान्य कोर चित्र 1 में दिखाए गए हैं।

एकल-परत प्रारंभ करनेवाला एक सर्पिल में कुंडलित तार है। कठोरता प्रदान करने के लिए, तार को आमतौर पर एक बेलनाकार फ्रेम के चारों ओर लपेटा जाता है। इसलिए, Coil32 में, फ्रेम के आयाम और तार के व्यास को प्रारंभिक मापदंडों के रूप में लिया जाता है, क्योंकि उन्हें व्यावहारिक रूप से मापना आसान है। हालाँकि, गणना सूत्र सर्पिल के ज्यामितीय मापदंडों का ही उपयोग करते हैं। भ्रम से बचने के लिए, आप इस सहायता पृष्ठ पर इन सूक्ष्मताओं के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं।

सिंगल-लेयर कॉइल्स व्यापक हो गए हैं, खासकर शॉर्टवेव और मीडियमवेव शौकिया और प्रसारण बैंड डिजाइन के लिए। सिंगल-लेयर कॉइल्स के मुख्य गुण उच्च गुणवत्ता कारक, अपेक्षाकृत छोटी आंतरिक क्षमता और निर्माण में आसानी हैं। आइए घुमावों के बीच अंतराल के बिना ऐसे कुंडल की गणना करने के तरीकों पर विचार करें - " बारी से बारी"...

आइए इस तथ्य से शुरू करें कि 19वीं सदी के अंत में, एच.ए. लोरेंत्ज़ ने सोलनॉइड की गणना के लिए अण्डाकार इंटीग्रल्स का उपयोग करके एक सूत्र निकाला। लोरेंत्ज़ मॉडल और मैक्सवेल मॉडल के बीच अंतर यह था कि सोलनॉइड के घुमावों को एक अनंत पतले गोलाकार तार द्वारा नहीं, बल्कि तार की वास्तविक मोटाई के बराबर चौड़ाई वाले एक अनंत पतले सर्पिल प्रवाहकीय टेप द्वारा दर्शाया गया था। घुमावों के बीच का अंतराल. वास्तविक कुंडल की गणना करते समय सूत्र अत्यधिक सटीक होता है यदि कुंडल में बड़ी संख्या में घुमाव हों और वह बारी-बारी से घाव करता हो। 1909 में जापानी भौतिक विज्ञानी एच. नागाओका ने लोरेंत्ज़ सूत्र को रूपांतरित किया और इसे एक ऐसे रूप में लाया जिससे एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकला - सोलनॉइड का प्रेरकत्व पूरी तरह से कुंडल के आकार और आकार पर निर्भर करता है. नागाओका का सूत्र इस प्रकार है:

• एल एस - कुंडल अधिष्ठापन
• एन- कुंडल घुमावों की संख्या
• आर- घुमावदार त्रिज्या
• एल- घुमावदार लंबाई
• के.एल- नागाओका गुणांक

इस सूत्र के विश्लेषण से सबसे महत्वपूर्ण निष्कर्ष यह था कि नागाओका गुणांक केवल एल/डी अनुपात पर निर्भर करता था, जिसे कहा जाता था बनाने का कारककुंडलियाँ नागाओका गुणांक की गणना अण्डाकार इंटीग्रल्स का उपयोग करके की गई थी। हम इस सूत्र पर अधिक विस्तार से ध्यान नहीं देंगे, क्योंकि... Coil32 गणना में इसका उपयोग नहीं करता है. केवल यह ध्यान देने योग्य है कि लंबे सोलनॉइड के मामले में, सूत्र निम्नलिखित रूप में सरल हो जाता है:

जहाँ S कुंडल का अनुप्रस्थ काट का क्षेत्रफल है। यह सूत्र केवल अकादमिक रुचि का है और वास्तविक कुंडलियों की गणना के लिए उपयुक्त नहीं है, क्योंकि केवल अनंत लंबे सोलनॉइड के लिए मान्य है, जो प्रकृति में मौजूद नहीं है।

एकल परत कुंडल की गणना मैक्सवेल के सूत्र या नागाओका के सोलनॉइड सूत्र का उपयोग करके संख्यात्मक रूप से की जा सकती है। हालाँकि, आधुनिक अनुभवजन्य सूत्र बहुत उच्च गणना सटीकता प्रदान करते हैं और व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए काफी पर्याप्त हैं।

हम अनुभवजन्य सूत्रों की समीक्षा और चयन की शुरुआत जी. व्हीलर के सबसे प्रसिद्ध सूत्र से करेंगे। आमतौर पर, इस सूत्र का उपयोग अक्सर विभिन्न कार्यक्रमों, ऑनलाइन कैलकुलेटर, संदर्भ पुस्तकों और प्रेरक गणनाओं के लिए समर्पित लेखों में किया जाता है।

मूल रूप में, यह सूत्र इस प्रकार दिखता है:

एल = ए 2 एन 2 / (9 ए + 10 बी)

कहाँ एन - घुमावों की संख्या, और ए और बी - क्रमशः कुंडल वाइंडिंग की त्रिज्या और लंबाई। आयाम इंच में. मीट्रिक प्रणाली (या बल्कि, जीएचएस के लिए) के लिए इस सूत्र को अपनाने और त्रिज्या को व्यास में बदलने से, हमें निम्नलिखित मिलता है:

• एल- कुंडल अधिष्ठापन [μH];
• एन- कुंडल घुमावों की संख्या;
• डी- घुमावदार व्यास [सेमी];
• एल- घुमावदार लंबाई [सेमी];

यह इस फ़ॉर्मूले का हमारा सबसे प्रसिद्ध संस्करण है. पहले, सेंट पीटर्सबर्ग यूनिवर्सिटी ऑफ टेलीकम्युनिकेशंस की वेबसाइट - sut.ru पर एक सूचनात्मक संसाधन था - dvo.sut.ru, जहां आप इस फॉर्मूले सहित इंडक्टर्स के बारे में बहुत सारी जानकारी पा सकते थे। यह संसाधन अब दुर्भाग्य से हटा दिया गया है। लेकिन हम qrz.ru पर इस संसाधन का एक क्लोन खोजने में कामयाब रहे, जिसमें पुरानी त्रुटि भी स्थानांतरित हो गई (0.5е1.0) सूत्र 2.37 में। वहां आप नागाओका सूत्र (सूत्र 2.28) और व्हीलर सूत्र (सूत्र 2.29) के माध्यम से नागाओका गुणांक के लिए अभिव्यक्ति दोनों पा सकते हैं।

यह फॉर्मूला व्हीलर द्वारा 1928 में प्रस्तावित किया गया था, जब कंप्यूटर का केवल सपना ही देखा जाता था और यह उस समय बहुत उपयोगी था, क्योंकि कागज के एक टुकड़े पर "एक कॉलम में" एक व्यावहारिक कुंडल की गणना करना संभव हो गया। यह सूत्र रेडियो शौकीनों की जन चेतना में "जड़" बन गया है। हालाँकि, कम ही लोग जानते हैं कि किसी भी अनुभवजन्य सूत्र की तरह इसकी भी सीमाएँ हैं। यह सूत्र l/D > 0.4 के लिए 1% तक की त्रुटि देता है, अर्थात, यदि कुंडल बहुत छोटा नहीं है। यह सूत्र छोटी कुंडलियों के लिए उपयुक्त नहीं है।

इस कमी को दूर करने के लिए कई प्रयास किये गये। 1985 में, आर. लुंडिन ने अपने दो अनुभवजन्य सूत्र प्रकाशित किए, एक "लंबे" के लिए और दूसरा "छोटे" कॉइल के लिए, जिससे किसी को 3ppM (±0.0003%) से कम की सटीकता के साथ नागाओका गुणांक की गणना करने की अनुमति मिली, जो कि है निस्संदेह विनिर्माण सटीकता या कुंडल अधिष्ठापन माप से अधिक है। यहां इन सूत्रों पर आधारित एक कैलकुलेटर है।
1982 में, 54 साल बाद, कंप्यूटर युग के आगमन के साथ, व्हीलर ने अपना "लॉन्ग" फॉर्मूला प्रकाशित किया, जिसने लॉन्ग और शॉर्ट दोनों में ±0.1% से अधिक की त्रुटि के साथ सिंगल-लेयर कॉइल की गणना की। इस सूत्र को बाद में आर. रोसेनबाम और उसके बाद आर. वीवर (रॉबर्ट वीवर - उनकी वेबसाइट पर सूत्र का विश्लेषण और व्युत्पत्ति) द्वारा सुधार किया गया था।

• डीके- घुमावदार व्यास
• एन- घुमावों की संख्या
• के = एल/डीके- कुंडल रूप कारक, घुमावदार लंबाई और उसके व्यास का अनुपात

परिणामस्वरूप, हमारे पास एक सूत्र है जो हमें कम से कम 18.5 पीपीएम (नागाओका सूत्र की तुलना में) की सटीकता के साथ एकल-परत कुंडल की गणना करने की अनुमति देता है, जो लुंडिन सूत्रों का उपयोग करने से भी बदतर है, लेकिन सबसे पहले, यह काफी है व्यावहारिक गणना के लिए पर्याप्त है, और दूसरी बात, हमारे पास दो के बजाय एक सरल सूत्र है, जो इसके फॉर्म फैक्टर की परवाह किए बिना सिंगल-लेयर कॉइल की गणना करता है।

सूत्र का उपयोग ऑनलाइन सिंगल-लेयर कॉइल कैलकुलेटर, कॉइल32 के पुराने संस्करणों के साथ-साथ लिनक्स के लिए प्रोग्राम के सभी संस्करणों और मोबाइल फोन के लिए जे2एमई एप्लिकेशन में किया जाता है।

विंडोज़ के लिए Coil32 का मुख्य संस्करण, साथ ही एंड्रॉइड के लिए संस्करण 3.0 से शुरू होकर, सिंगल-लेयर कॉइल की गणना के लिए एक अधिक जटिल विधि का उपयोग करता है, जो घुमावों के सर्पिल आकार और एक मनमाना घुमावदार पिच को ध्यान में रखता है।

1907 में, ई. रोज़ा ने मैक्सवेल की विधि और लोरेंत्ज़ की विधि का उपयोग करके गणनाओं की तुलना करते हुए निष्कर्ष निकाला

इलेक्ट्रोमैग्नेट्स को उपकरण इंजीनियरिंग में एक उपकरण ड्राइव तत्व (संपर्ककर्ता, स्टार्टर, रिले, स्वचालित मशीन, स्विच) के रूप में और एक उपकरण के रूप में व्यापक अनुप्रयोग मिला है जो बल बनाता है, उदाहरण के लिए, क्लच और ब्रेक में।

किसी दिए गए फ्लक्स के लिए, चुंबकीय प्रतिरोध कम होने के साथ चुंबकीय क्षमता में गिरावट कम हो जाती है। चूँकि प्रतिरोध सामग्री की चुंबकीय पारगम्यता के व्युत्क्रमानुपाती होता है, किसी दिए गए प्रवाह के लिए चुंबकीय पारगम्यता यथासंभव अधिक होनी चाहिए। यह आपको एम.एफ. को कम करने की अनुमति देता है। विद्युत चुम्बक को संचालित करने के लिए आवश्यक वाइंडिंग और शक्ति; वाइंडिंग विंडो और पूरे इलेक्ट्रोमैग्नेट के आयाम कम हो जाते हैं। एम.एफ.एस में कमी अन्य मापदंडों के अपरिवर्तित रहने पर, यह घुमावदार तापमान को कम कर देता है।

सामग्री का दूसरा महत्वपूर्ण पैरामीटर संतृप्ति प्रेरण है। विद्युत चुम्बक द्वारा विकसित बल प्रेरण के वर्ग के समानुपाती होता है। इसलिए, अनुमेय प्रेरण जितना अधिक होगा, समान आयामों के लिए विकसित बल उतना ही अधिक होगा।

इलेक्ट्रोमैग्नेट वाइंडिंग के डी-एनर्जेटिक होने के बाद, सिस्टम में एक अवशिष्ट प्रवाह होता है, जो सामग्री के जबरदस्त बल और कार्य अंतराल की चालकता द्वारा निर्धारित होता है। अवशिष्ट प्रवाह के कारण आर्मेचर चिपक सकता है। इस घटना से बचने के लिए, सामग्री में कम जबरदस्ती होना आवश्यक है।

आवश्यक आवश्यकताएं सामग्री की कम लागत और इसकी विनिर्माण क्षमता हैं।

संकेतित गुणों के साथ-साथ, सामग्रियों की चुंबकीय विशेषताएं स्थिर होनी चाहिए (तापमान, समय, यांत्रिक झटके से परिवर्तन नहीं)।

चुंबकीय सर्किट की गणना के परिणामस्वरूप, वाइंडिंग का आवश्यक मैग्नेटोमोटिव बल (एमएमएफ) निर्धारित किया जाता है। वाइंडिंग को इस तरह से डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि, एक ओर, यह आवश्यक एमएमएफ प्रदान करे, और दूसरी ओर, ताकि इसका अधिकतम तापमान उपयोग किए गए इन्सुलेशन वर्ग के लिए अनुमेय से अधिक न हो।

कनेक्शन विधि के आधार पर, वोल्टेज वाइंडिंग और वर्तमान वाइंडिंग को प्रतिष्ठित किया जाता है। पहले मामले में, वाइंडिंग पर लागू वोल्टेज अपने प्रभावी मूल्य में स्थिर है, दूसरे में - इलेक्ट्रोमैग्नेट वाइंडिंग का प्रतिरोध सर्किट के बाकी हिस्सों के प्रतिरोध से बहुत कम है, जो वर्तमान के निरंतर मूल्य को निर्धारित करता है।

डीसी इलेक्ट्रोमैग्नेट वाइंडिंग की गणना.

चित्र 72 चुंबकीय सर्किट और विद्युत चुंबक कुंडल दिखाता है। समापन 1 कॉइल इंसुलेटेड तार से बने होते हैं, जो फ्रेम पर लपेटे जाते हैं 2.

रीलें फ़्रेमलेस भी हो सकती हैं. इस मामले में, घुमावदार घुमावों को टेप या शीट इन्सुलेशन या पॉटिंग कंपाउंड के साथ बांधा जाता है।

वोल्टेज वाइंडिंग की गणना करने के लिए, वोल्टेज निर्दिष्ट किया जाना चाहिए यूऔर एमडीएस. घुमावदार तार क्रॉस-सेक्शन क्यूहम आवश्यक एमडीएस के आधार पर पाते हैं:

प्रतिरोधकता कहाँ है;

- औसत कुंडल लंबाई (चित्र 72);

आर- घुमावदार प्रतिरोध के बराबर

एक स्थिर औसत कुंडल लंबाई और एक दिए गए एमएमएफ के साथ, यह उत्पाद द्वारा निर्धारित किया जाता है।

यदि, स्थिर वोल्टेज और मोड़ की औसत लंबाई पर, एमएमएफ को बढ़ाना आवश्यक है, तो बड़े क्रॉस-सेक्शन का तार लेना आवश्यक है। इस स्थिति में, वाइंडिंग में कम मोड़ होंगे। वाइंडिंग में करंट बढ़ जाएगा, क्योंकि घुमावों की संख्या में कमी और तार के क्रॉस-सेक्शन में वृद्धि के कारण इसका प्रतिरोध कम हो जाएगा।

पाए गए क्रॉस-सेक्शन के आधार पर, आकार तालिकाओं का उपयोग करके, निकटतम मानक तार व्यास पाया जाता है।

चित्र 72 - विद्युत चुम्बक वाइंडिंग की गणना

ऊष्मा के रूप में वाइंडिंग में जारी शक्ति को निम्नानुसार निर्धारित किया जाता है:

किसी दिए गए कुंडल क्रॉस-सेक्शन के लिए घुमावदार घुमावों की संख्या तांबा भरण कारक द्वारा निर्धारित की जाती है

वाइंडिंग के तांबे द्वारा कब्जा किया गया क्षेत्र कहां है;

- तांबे के लिए घुमावदार क्रॉस-सेक्शन।

घुमावों की संख्या

.

फिर वाइंडिंग द्वारा खपत की गई शक्ति अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित की जाती है

.

वर्तमान वाइंडिंग की गणना करने के लिए, प्रारंभिक पैरामीटर एमएमएफ और सर्किट करंट हैं। वाइंडिंग के घुमावों की संख्या अभिव्यक्ति से ज्ञात की जाती है। तार क्रॉस-सेक्शन को अनुशंसित वर्तमान घनत्व के आधार पर चुना जा सकता है, जो दीर्घकालिक के लिए 2...4 ए/मिमी 2, आंतरायिक के लिए 5...12 ए/मिमी 2, 13...30 ए/ अल्पकालिक ऑपरेटिंग मोड के लिए मिमी 2। यदि वाइंडिंग और इलेक्ट्रोमैग्नेट का सेवा जीवन 500 घंटे से अधिक न हो तो इन मूल्यों को लगभग 2 गुना बढ़ाया जा सकता है। एक साधारण वाइंडिंग द्वारा कब्जा किया गया विंडो क्षेत्र घुमावों की संख्या और तार के व्यास से निर्धारित होता है डी