Solenoidler — cihaz, işlem, uygulama

Bu makale solenoidlere odaklanacaktır. Önce bu konunun teorik tarafını, ardından solenoidlerin farklı çalışma modlarında uygulama alanlarını not edeceğimiz pratik tarafını ele alacağız.

Bir solenoid, uzunluğu çapından çok daha büyük olan silindirik bir bobindir. Solenoid kelimesinin kendisi, birincisi tüp, ikincisi benzer olarak tercüme edilen solen ve eidos olmak üzere iki kelimenin birleşiminden oluşur. Yani, bir solenoid, tüp şeklinde bir bobindir.

Geniş anlamda solenoidler, tek katmanlı veya çok katmanlı olabilen silindirik bir çerçeve üzerine bir tel ile sarılmış indüktörlerdir. Bir solenoidin bobininin uzunluğu çapını büyük ölçüde aştığı için, o zaman bir doğru akım uygulandığında böyle bir bobin aracılığıyla, içinde, iç boşlukta neredeyse tekdüze bir manyetik alan oluşur.

Solenoidler genellikle, bir arabadaki otomatik şanzıman solenoid valfı veya marş motoru geri çekme rölesi gibi elektromekanik çalışma prensibine göre bazı aktüatörlere atıfta bulunur.Kural olarak, ferromanyetik çekirdek geri çekilmiş bir parça gibi davranır ve solenoidin kendisi dışta bir manyetik çekirdek ile donatılmış, sözde ferromanyetik boyunduruk.

Solenoidin tasarımında manyetik malzeme yoksa, telden doğru akım aktığında, bobinin ekseni boyunca indüksiyonu sayısal olarak şuna eşit olan bir manyetik alan oluşur:

Burada, N, solenoiddeki dönüş sayısıdır, l, solenoid bobinin uzunluğudur, I, solenoiddeki akımdır, μ0, vakumun manyetik geçirgenliğidir.

Solenoidin uçlarında, manyetik indüksiyon içindekinin yarısı kadardır, çünkü solenoidin her iki yarısı da bağlantı noktalarında solenoid akımı tarafından oluşturulan manyetik alana eşit katkı sağlar. Bu, yarı sonsuz bir solenoid veya çerçevenin çapı için yeterince uzun olan bir bobin için söylenebilir. Kenarlardaki manyetik indüksiyon şuna eşit olacaktır:

Solenoid, endüktanslı herhangi bir bobin gibi birincil olarak bir endüktif bobin olduğundan, solenoid, bobinde solenoidin manyetik alanını oluşturan bir akım oluşturmak için kaynağın yaptığı işe sayısal olarak eşit bir manyetik alanda enerji depolayabilir:

Bobindeki akımdaki bir değişiklik, kendi kendine indüksiyon EMF'sinin ortaya çıkmasına yol açacaktır ve solenoid bobin telinin uçlarındaki voltaj şuna eşit olacaktır:

Solenoidin endüktansı şuna eşit olacaktır:

V, solenoidin hacmi, z, solenoid bobindeki telin uzunluğu, n, solenoidin birim uzunluğu başına dönüş sayısı, l, solenoidin uzunluğu, μ0, vakum manyetik geçirgenliğidir.

Solenoid telinden alternatif bir akım geçtiğinde, solenoidin manyetik alanı da alternatif olacaktır. Bir solenoidin AC direnci doğası gereği karmaşıktır ve bobinin endüktansı ve aktif direnci tarafından belirlenen hem aktif hem de reaktif bileşenleri içerir.

Solenoidlerin pratik kullanımı

Solenoidler birçok endüstriyel ve sivil uygulamada kullanılmaktadır. Genellikle lineer sürücüler, DC solenoid çalışmasının sadece bir örneğidir. Yazar kasalardaki, motor valflerindeki, marş çekme rölesindeki, hidrolik valflerdeki vb. makasları kontrol edin. Alternatif akımda, solenoidler indüktör görevi görür pota fırınları.

Solenoid bobinler, kural olarak, bakırdan, daha az sıklıkla alüminyum telden yapılır.Yüksek teknoloji endüstrilerinde, süper iletken bobinler kullanılır. Çekirdekler demir, dökme demir, ferrit veya diğer alaşımlar olabilir, genellikle bir levha demeti şeklinde olabilir veya hiç bulunmayabilir.

Elektrikli makinenin amacına bağlı olarak, çekirdek bir veya başka bir malzemeden yapılır. Kaldırma elektromıknatısları, tohumları ayırma, kömür temizleme vb. Daha sonra solenoid kullanımına ilişkin bazı örneklere bakacağız.

Hat Solenoid Valfı

Solenoid bobine voltaj uygulanarak, valf diski bir yay ile pilot porta sıkıca bastırılır ve hat kapatılır. Valf bobinine akım uygulandığında, bobin tarafından çekilen armatür ve ilgili valf diski yükselir, yaya karşı gelir ve pilot deliği açar.

Vananın farklı taraflarındaki basınç farkı sıvının boru hattında hareket etmesine neden olur ve vana bobinine voltaj uygulandığı sürece boru hattı tıkanmaz.

Solenoid kapatıldığında, yay artık hiçbir şeyi tutmaz ve valf aşağı doğru hızla inerek pilot deliği tıkar. Boru hattı tekrar kapatılır.

Araba elektromanyetik marş rölesi

Marş motoru, esasen aracın aküsünden güç alan güçlü bir DC motordur. Motorun çalıştırılması sırasında, marş dişlisi (bendix) krank mili volanı ile bir süre hızlı bir şekilde birbirine geçmeli ve aynı zamanda marş motoru çalıştırılmalıdır. Buradaki solenoid marş solenoid bobinidir.

Toplayıcı röle, marş muhafazasına monte edilmiştir ve röle bobinine güç uygulandığında, dişliyi ileri hareket ettiren bir mekanizmaya bağlı bir demir çekirdek çekilir. Motor çalıştıktan sonra röle bobini ile güç kaynağı kesilir ve yay sayesinde vites geri döner.

Manyetik kilit

Elektromanyetik kilitlerde, sürgü bir elektromıknatısın gücüyle hareket ettirilir. Bu tür kilitler, erişim kontrol sistemlerinde ve savak kapı sistemlerinde kullanılır. Böyle bir kilide sahip bir kapı, yalnızca kontrol sinyalinin geçerlilik süresi boyunca açılabilir. Bu sinyali kaldırdıktan sonra kapalı kapı, açılıp açılmadığına bakılmaksızın kilitli kalacaktır.

Manyetik kilitlerin avantajları tasarımlarını içerir - motor kilitlerinden çok daha basittir, aşınmaya karşı daha dayanıklıdır. Gördüğünüz gibi, burada solenoid yine bir geri dönüş yayı ile eşleştirilmiştir.

Isıtma ile solenoidli indüktör

Solenoid çok turlu indüktörler genellikle ısıtma için kullanılır. İndüktör bobini, su soğutmalı bakır borudan veya bakır baradan yapılmıştır.

Orta frekanslı tesisatlarda tek katlı sargılar kullanılırken, endüstriyel frekans sargılarında sargı tek katlı veya çok katlı olabilir. Bunun nedeni, indüktördeki elektrik kayıplarının olası bir azalması ve yük parametrelerinin uygunluk koşulları ve güç kaynağının voltaj parametreleri ve güç faktörüdür. Endüktif bobinin sertliğini sağlamak için, macunu en çok nihai asbestli çimento plakaları arasında kullanılır.

Modern tesislerde indüksiyonla sertleştirme ve ısıtma Solenoidler yüksek frekanslı AC modunda çalışır, bu nedenle genellikle ferromanyetik bir çekirdeğe ihtiyaç duymazlar.

solenoid motor

Tek bobinli solenoid motorlarda, çalışma bobininin açılıp kapatılması, krank mekanizmasının mekanik bir hareketine neden olur ve geri dönüş, bir solenoid valf ve solenoid kilitte olana benzer şekilde bir yay tarafından yapılır.

Çok sargılı solenoid motorlarda, bobinlerin dönüşümlü aktivasyonu valfler yardımıyla gerçekleştirilir.Her bobine, güç kaynağından gelen akım, sinüzoidal voltajın yarım döngülerinden birinde beslenir. Çekirdek art arda bir veya diğer bobin tarafından çekilir, ileri geri hareket yaparak krank milini veya tekerleği dönmeye zorlar.

Deneysel tesislerdeki solenoidler

CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısında çalışan ATLAS dedektörü gibi deneysel tesisler, solenoidleri de içeren güçlü elektromıknatıslar kullanır. Parçacık fiziği deneyleri, maddenin yapı taşlarını keşfetmek ve evrenimizi ayakta tutan doğanın temel güçlerini araştırmak için yapılır.

Tesla bobinleri

Son olarak, Nikola Tesla'nın mirasının uzmanları, bobinler oluşturmak için her zaman solenoidleri kullanırlar. Bir Tesla transformatörünün sekonder sargısı bir solenoidden başka bir şey değildir. Ve bobindeki telin uzunluğunun çok önemli olduğu ortaya çıkıyor, çünkü buradaki bobinleri yapanlar solenoidleri elektromıknatıs olarak değil, dalga kılavuzları, rezonatörler olarak kullanıyorlar; telin endüktansı, aynı zamanda bu durumda oluşan kapasitans yakın mesafeden dönüşlerde arkadaşa. Bu arada, ikincil sargının tepesindeki toroid, bu dağıtılmış kapasitansı telafi etmek için tasarlanmıştır.

Makalemizin sizin için yararlı olduğunu umarız ve artık bir solenoidin ne olduğunu ve modern dünyada onun uygulamasının kaç alanı olduğunu biliyorsunuz, çünkü hepsini listelemedik.