Mágnesszelepek — készülék, működés, alkalmazás

Ez a cikk a mágnesszelepekre fog összpontosítani. Először ennek a témának az elméleti oldalát tekintjük át, majd a gyakorlatiat, ahol a mágnesszelepek alkalmazási területeit vesszük figyelembe a különböző munkamódszerekben.

A mágnesszelep egy hengeres tekercs, amelynek hossza sokkal nagyobb, mint az átmérője. Maga a szolenoid szó két szó - solen és eidos - kombinációjából áll, amelyek közül az első csőnek, a második hasonlónak felel meg. Vagyis a mágnesszelep egy cső alakú tekercs.

A szolenoidok tágabb értelemben huzallal hengeres keretre tekercselt induktorok, amelyek lehetnek egyrétegűek vagy többrétegűek... Mivel a mágnestekercs tekercsének hossza jóval meghaladja az átmérőjét, így egyenáram alkalmazásakor egy ilyen tekercsen keresztül, annak belsejében, a belső üregben szinte egyenletes mágneses tér jön létre.

A mágnesszelepeket gyakran elektromechanikus működési elven hivatkoznak egyes működtetőkre, például egy autóban található automata sebességváltó mágnesszelepére vagy az önindító visszahúzó reléjére.Általános szabály, hogy a ferromágneses mag visszahúzott részként működik, és maga a mágnesszelep kívül mágneses maggal van ellátva, az úgynevezett ferromágneses járom.

Ha a szolenoid kialakításában nincs mágneses anyag, akkor amikor egyenáram folyik át a vezetéken, a tekercs tengelye mentén mágneses mező képződik, amelynek indukciója számszerűen egyenlő:

Ahol N a szolenoid fordulatszáma, l a mágnestekercs hossza, I a mágnesszelepben lévő áram, μ0 a vákuum mágneses permeabilitása.

A szolenoid végein a mágneses indukció fele a benne lévőnek, mivel a szolenoid mindkét fele a találkozásánál egyenlő mértékben járul hozzá a mágneses áram által létrehozott mágneses térhez. Ez elmondható egy félig végtelen mágnesszelepről vagy egy olyan tekercsről, amely elég hosszú a keret átmérőjéhez. A mágneses indukció a széleken egyenlő lesz:

Mivel a mágnesszelep elsősorban egy induktív tekercs, mint minden induktivitású tekercs, a mágnestekercs képes energiát tárolni egy mágneses térben, amely számszerűen megegyezik azzal a munkával, amelyet a forrás végzi, hogy a tekercsben áramot hozzon létre, amely a mágnestekercs mágneses terét hozza létre:

A tekercs áramának változása önindukciós EMF megjelenéséhez vezet, és a szolenoid tekercs vezetékének végein a feszültség egyenlő lesz:

A mágnesszelep induktivitása egyenlő lesz:

Ahol V a mágnesszelep térfogata, z a szolenoid tekercsben lévő vezeték hossza, n a mágnesszelep egységnyi hosszára eső fordulatok száma, l a mágnesszelep hossza, μ0 a vákuummágneses permeabilitás.

Amikor a szolenoid vezetéken váltakozó áram folyik át, a szolenoid mágneses tere is váltakozó lesz. A mágnesszelep váltakozó áramú ellenállása összetett természetű, és magában foglalja mind az aktív, mind a reaktív komponenseket, amelyeket a tekercs induktivitása és aktív ellenállása határoz meg.

A mágnesszelepek gyakorlati használata

A mágnesszelepeket számos ipari és polgári alkalmazásban használják. A lineáris hajtások gyakran csak példák az egyenáramú mágnesszelep működésére. Ellenőrizze az ollót a pénztárgépekben, a motorszelepeket, az indítóhúzó relét, a hidraulika szelepeket stb. Váltakozó áramban a mágnesszelepek induktorként működnek tégelykemencék.

A mágnestekercsek általában rézből, ritkábban alumíniumhuzalból készülnek.A csúcstechnológiás iparban szupravezető tekercseket használnak. A magok lehetnek vasból, öntöttvasból, ferritből vagy más ötvözetből, gyakran lapköteg formájában, vagy egyáltalán nincsenek jelen.

Az elektromos gép céljától függően a mag egyik vagy másik anyagból készül. Olyan eszközök, mint az elektromágnesek emelése, a magvak válogatása, a szén tisztítása stb. A következőkben néhány példát tekintünk meg a mágnesszelepek használatára.

Vonal mágnesszelep

A mágnestekercsre feszültséget kapcsolva a szeleptárcsát egy rugó szilárdan a vezetőnyíláshoz nyomja, és a vezetéket lezárják. Amikor áramot vezetnek a szeleptekercsre, az armatúra és a hozzá tartozó szeleptárcsa a tekercs által húzva felemelkedik, szemben a rugóval és kinyitja a vezérlőnyílást.

A nyomáskülönbség a szelep különböző oldalain a folyadék mozgását okozza a csővezetékben, és amíg feszültség van a szelep tekercsére, a csővezeték nem blokkolódik.

Amikor a mágnesszelepet kikapcsolják, a rugó már nem tart vissza semmit, és a szelep lefelé rohan, elzárva a vezérlőnyílást. A csővezeték ismét zárva van.

Autó elektromágneses indítórelé

Az indítómotor lényegében egy erős egyenáramú motor, amelyet az autó akkumulátora hajt. A motor indításakor a főtengely lendkerékkel egy időre gyorsan be kell kapcsolni az indító fogaskereket (bendix), és ezzel egyidejűleg az indítómotort be kell kapcsolni. A mágnesszelep itt az indító mágnesszelep tekercs.

Az övvisszahúzó relé az indítóházra van felszerelve, és amikor a relé tekercsét áram alá helyezik, egy vasmagot húznak, amely egy olyan mechanizmushoz van csatlakoztatva, amely a fogaskereket előre mozgatja. A motor beindítása után a relé tekercs megszakítja az áramellátást, és a rugónak köszönhetően a sebességváltó visszakerül.

Mágneses zár

Az elektromágneses záraknál a csavart egy elektromágnes ereje hajtja meg. Az ilyen zárakat beléptető rendszerekben és zsiliprendszerekben alkalmazzák. Az ilyen zárral felszerelt ajtót csak a vezérlőjel érvényességi ideje alatt lehet kinyitni. A jel eltávolítása után a zárt ajtó zárva marad, függetlenül attól, hogy kinyitották-e.

A mágnesszelepek előnyei közé tartozik a kialakításuk is – sokkal egyszerűbb, mint a motorzáraké, kopásállóbb. Mint látható, itt a mágnesszelep ismét egy visszatérő rugóval van párosítva.

Induktor mágnesszeleppel fűtéssel

Fűtésre általában mágnestekercses tekercseket használnak. Az induktor tekercs vízhűtéses rézcsőből vagy réz gyűjtősínből készül.

Középfrekvenciás telepítéseknél egyrétegű tekercseket használnak, az ipari frekvenciás tekercseknél pedig egyrétegű vagy többrétegű lehet a tekercselés. Ennek oka az induktor elektromos veszteségeinek esetleges csökkentése, valamint a terhelési paraméterek, valamint a tápfeszültség paramétereinek és teljesítménytényezőjének való megfelelés feltételei. Az induktív tekercs merevségének biztosítása érdekében a gittjét leggyakrabban a végső azbesztcement lemezek között használják.

Modern telepítésekben indukciós edzés és melegítés A mágnesszelepek nagyfrekvenciás váltakozó áramú üzemmódban működnek, így általában nincs szükségük ferromágneses magra.

Mágneses motor

Az egytekercses mágneses motoroknál a működtető tekercs be- és kikapcsolása a forgattyús mechanizmus mechanikus mozgását eredményezi, a visszatérés pedig egy rugó segítségével történik, hasonlóan ahhoz, ami a mágnesszelepnél és a mágnesszelepnél történik.

A több tekercses mágneses motoroknál a tekercsek váltakozó aktiválása szelepek segítségével történik, mindegyik tekercsre a szinuszos feszültség valamelyik félciklusában jut az áramforrásból az áram. A magot egymás után vonzza az egyik vagy a másik tekercs, oda-vissza mozgást végezve, ami a főtengelyt vagy a kereket forgásba hozza.

Mágnesszelepek kísérleti létesítményekben

A kísérleti berendezések, mint például a CERN nagy hadronütköztetőjében működő ATLAS detektor, erős elektromágneseket használnak, amelyek mágnesszelepeket is tartalmaznak. Részecskefizikai kísérleteket végeznek, hogy felfedezzék az anyag építőköveit, és vizsgálják az univerzumunkat fenntartó alapvető természeti erőket.

Tesla tekercsek

Végül Nikola Tesla örökségének ismerői mindig mágnesszelepeket használnak tekercsek építéséhez. A Tesla transzformátor szekunder tekercse nem más, mint egy mágnesszelep. A tekercsben lévő vezeték hossza pedig nagyon fontosnak bizonyul, mert a tekercsek építői itt nem elektromágnesként, hanem hullámvezetőként, rezonátorként használják a mágnestekercseket, amelyekben, mint minden rezgőkörben, nem csak a a vezeték induktivitása, hanem az ebben az esetben a szorosan egymáshoz közel eső kapacitás is kialakult a fordulaton. Egyébként a szekunder tekercs tetején lévő toroidot úgy tervezték, hogy kompenzálja ezt az elosztott kapacitást.

Reméljük, hogy cikkünk hasznos volt az Ön számára, és most már tudja, mi az a mágnesszelep, és hány alkalmazási területe van a modern világban, mert nem soroltuk fel mindegyiket.