Виды автоматического водопроводного затвора
Соленоидный клапан (его виды) бывают двух категорий, главным отличием которых является их принцип работы включения и выключения механизма:
- прямого действия;
- пилотного действия.
Кроме этого они бывают нескольких основных видов, у которых есть свои функциональные особенности. Устройства бывают:
- нормально открытыми (или нормально закрытый). В том случае, если на катушку не подается напряжение данное устройство остается в открытом (если это нормально открытый), и таким образом не препятствует движению потока. В случае с нормально закрытым клапаном все наоборот;
- бистабильными. Как только поступает напряжение, рабочие положения переключаются.
По виду катушек устройства делятся на:
- постоянного тока – катушка у устройств данного типа имеет малую силу электромагнитного поля;
- переменного тока – у данных устройств катушки обладают достаточно мощным электромагнитным полем.
Помимо того агрегаты подразделяются по типу работы:
- одноходовой;
- двухходовой;
- трехходовой.
У одноходовых всего один патрубок и они не могут совместить в себе разные потоки жидкостей. Двухходовые обладают двумя патрубками (входным и выходным). Принцип работы одноходового и двухходового устройства действует на методе функционирования шара или конуса, который используется для закрытия.
Трехходовые соленоидные клапаны для воды в своей конструкции имеют целых три патрубка и могут работать на основе смешения потоков жидкости. Кроме того, устройства данного типа могут контролировать и регулировать температуру с применением смешивания потоков воды.
По типу соединения с трубопроводом делятся на:
- фланцевые клапаны;
- резьбовые клапаны.
Полезная информация!
Есть особый тип устройств называемый отсечным. Данный тип устройств мгновенно могут отключать трубопровод либо закупоривать одну из труб во время аварии.
Регулирующую и запорную арматуру необходимо выбирать и монтировать, только опираясь на расчеты произведенные ранее. Использовать тот или другой вид клапана (нормально закрытый, двухходовой, прямого действия и т.д.) необходимо в зависимости от типа трубопровода и от того, какой тип среды по нему транспортируется.
Клапаны используют в самых разнообразных средах, которые имеют свои индивидуальные показатели температуры и давления. Выбор типа устройства должен исходить из характеристик среды, в противном случае устройство может долго не прослужить.
Есть несколько ключевых характеристик, на которые необходимо обращать внимание при выборе электромагнитного клапана. Главным параметром является диаметр входного и выходного отверстия.
Ассортимент электромагнитных устройств довольно велик. Они обладают различными отличительными особенностями в конструкции. Но обычно это не сильно влияет на рабочие параметры. Наиболее популярными можно назвать однодюймовые электромагнитные устройства, у которых пропускной показатель достигает 40 л/мин.
Важно!
Перед покупкой клапана необходимо особое внимание уделить механическому регулятору, встроенному в устройство. У него может быть несколько режимов. Чем больше их количество, тем лучше будет контролироваться система.
В том случае, когда требуется клапан с как можно более высокой пропускной способностью, можно приобрести устройство серии SVR. При нормально закрытом положении клапан этой серии может обладать показателями пропуска жидкости до 100л/мин. Цены на клапана различаются по их качественным характеристикам.
Инструктаж по самостоятельному сооружению клапана
Как вы уже поняли, для создания вентиляционной системы с защитой от обратной тяги совсем необязательно покупать готовую конструкцию. Конечно, полностью обойтись без затрат не получится, поскольку вам придется купить вытяжной вентилятор. Именно он станет основой для обратного клапана.
Перед началом работ вам следует подготовить все необходимые инструменты и материалы. Так, для сооружения мембранного клапана вам понадобится кусок пластика и толстая полиэтиленовая пленка. Также важно сразу подготовить дрель, саморезы, резиновые прокладки и клей.
Чтобы понимать, как правильно сделать обратный клапан для вентиляции своими руками, важно ознакомиться со следующей инструкцией.
Все вытяжные вентиляторы изготавливаются по уже установленным стандартам, соответствующим отверстиям вентиляционного канала в частных и многоквартирных домах
Из плотного пластика выпиливаем пластину строго по форме отверстия вентиляционного канала. Собственно, это и будет основа будущего клапана.
Далее по краям высверливаем несколько отверстий для крепления панели к стене и фиксации вентилятора. Количество отверстий можно регулировать самостоятельно.
В центре пластины также просверливаем несколько отверстий, через которые будет выводиться отработанный воздух. Их количество вам также придется определить самостоятельно, опираясь на личные потребности. Чем больше отверстий в центре пластины, тем больше будет пропускная способность клапана.
Далее закрепляем вытяжку к готовому основанию. Для начала на месте соединения понадобится установить резиновую прокладку, и только после этого можно будет зафиксировать вентилятор. Это позволит обеспечить необходимую герметичность, а значит, улучшить качество работы клапана.
Чтобы избежать назойливого шума, исходящего от вентилятора в процессе работы, рекомендуется подложить небольшие кусочки резины под крепежи устройства.
Толщина пластика для сооружения мембранного клапана должна составлять не менее 4-5 мм, чтобы под давлением даже небольшого воздушного потока гибкие мембраны могли легко сгибаться
Из толстой полиэтиленовой пленки делаем створки для клапана. Прежде всего, понадобится подрезать пленку до размеров основания, и только после этого приклеить к основанию клапана. Обратите внимание, створки должны полностью закрывать вентиляционные отверстия.
Следующий этап – разрезаем створку на две одинаковые части, при этом важно, чтобы срез был максимально ровным. В данном случае рекомендуется использовать канцелярский нож с острым лезвием.
Готовый клапан устанавливаем в вентканал, закрепляя его на стене несколькими саморезами. Поскольку между стеной и клапаном остаются зазоры, от них желательно сразу же избавиться при помощи герметика.
На этом процесс создания и установки мембранного клапана завершается. При последовательном выполнении всех вышеперечисленных действий у вас должно получиться надежное устройство, защищающее помещение от обратной тяги.
Обзор цен
Купить соленоидный воздушный, дренчерный или газовый клапан мощностью до 380 вольт в России, Украине, Беларуси, можно в любом специализированном магазине. Вы найдете устройства такого типа: фреона, Хонда, СВМ, CEME (СЕМЕ), СКН для разнообразных установок.
Все фирмы предоставляют гарантию на свою продукцию год, продажа осуществляется в официальных дилерских магазинах.
При разработке своей системы отопления наряду с естественной циркуляцией я запланировал себе сделать и принудительную, чтобы можно было привязать к ней автоматический регулятор. Ведь что значит естественная: это открываешь вручную нужный кран (или краны), и нагретая вода сама по себе поднимается к батареям, отдавая там тепло и опускаясь затем вниз, к нагревателю (или к накопителю, термоаккумулятору).
Ну, неудобно же! Не открыл вовремя — в доме похолодало. Не закрыл — слишком тепло, а то и жарко. Мало того, что неуютно, так ведь еще и перерасход, когда жарко. И перерасход не только в том, что сохраненное тепло излишне расходуется в дом, но ведь еще и увеличиваются теплопотери дома, поскольку с увеличением температуры в доме возрастают и теплопотери через ограждающие конструкции (стены, потолок…).
Значит, нужна автоматика. Сложностей на первый вузгляд никаких нет. Датчик температуры управляет, скажем, электромагнитным клапаном. Понизилась температура в доме — датчик открыл клапан. Повысилась — клапан закрывается.
С датчиком температуры у меня проблем, как бы, нет. Имеется такой. А вот электромагнитный клапан… Порыскал в интернете, пошукал по прайсам интернет- и не интернет-магазинов — дорого, блин! И чему там стоить-то такие деньги? Поехал на металлорынок, поговорил с людьми, посоветовался.
Дешевку брать за 2-3 тысячи рублей — значит, брать одноразовое. Но у меня ведь не система водоснабжения, у меня отопление! Если на воде что-то поломалось, отключил воду да и подлатал, а в отоплении зимой в случае чего возни не оберешься — и воду сливать надо, и делать быстро, чтобы не застыть… Вобщем, дешевка меня не устраивает, а дорогой клапан, за 6-7 тысяч рублей… Да и супруга, мягко-мягко говоря, настойчиво возражает против такого приобретения.
Но автоматику все же хочется. На Руси говорят: голь на выдумки хитра. И я тоже решил извернуться и таки сделать автоматику, но при этом не огорчить свою любимую и обойтись без дорогого клапана. Вместо него поставил, ты не поверишь, обратный клапан. Стоит он в сущности копейки, и при этом прекрасно исполняет функции автоматического электромагнитного клапана, правда, только в паре с циркуляционным насосом.
Ты ведь уже догадался, в чем дело? Да-да, дело именно в этом: в обратном клапане имеется пружинка, которая прижимает резиновую прокладку к седлу. Эта пружинка не позволяет двигаться воде в прямом направлении при естественной циркуляции, поскольку давление не столь велико, чтобы отжать резинку от седла.
Ура-ура, и в воздух чепчики бросаем. Но есть и одно но, которое следует учитывать. Сила этой пружинки не рассчитывалась инженерами под такое применение, да еще именно в моей системе отопления. Вся беда в том, что давление на нее при естественной циркуляции напрямую зависит от высоты водяного столба, то бишь, от расстояния, на каком находится верхняя точка самой верхней батареи по отношению к сей пружинке. Справедливости ради стоит упомянуть и зависимость от разницы температур сверху и снизу.
Так вот, в моей системе эта пружинка все же чуть-чуть, но пропускает. То есть, полного закрытия при выключенном насосе нет. Поэтому пришлось попросту, не мудрствуя лукаво, разобрать клапан и растянуть пружинку. На видео эта варварская операция показана в подробностях.
Отвечу сразу на возможные вопросы по фотографии. Обратный клапан последовательно с верхним насосом — это и есть тот клапан, о котором речь. Нижний насос — это другая ветка в отоплении, которая еще ждет своей модернизации. А вот верхний насос с клапаном, как видно на фото, зашунтирован прямым отрезком трубы с краном. Для чего это?
При использовании систем водоснабжения и отопления от возникновения аварийных ситуаций не застрахован никто. Минимизировать риски и потери в случае прорыва позволяет электромагнитный (соленоидный) клапан для воды. Это устройство позволяет быстро перекрыть или, наоборот, открыть поток воды за несколько секунд, находясь на расстоянии. Разберем подробно, как устроен клапан электромагнитный, виды, принципы его работы и монтажа.
Соленоидный клапан – это запорная арматура, закрывающая собой водный поток, позволяет контролировать скорость движения жидкости в трубопроводе. Данные устройства называются электромагнитными, так как их принцип работы построен вокруг электромагнитной катушки (соленоида). Существует несколько видов подобных изделий и у каждого есть свои характеристики и различия в принципе действия.
Автоматический водопроводный затвор включает в себя такие составляющие:
- корпус;
- крышка;
- мембрана и уплотнение;
- плунжер;
- шток;
- электрическая катушка.
Корпус таких агрегатов, обычно, делается из таких материалов как латунь, нержавеющая сталь (для того чтобы увеличить стойкость против коррозии) и чугуна. Достаточно популярны водопроводные электромагнитные клапаны, изготовленные из пластика.
Плунжеры и штоки делают из материалов, которые обладают магнитными свойствами. Электромагнитные катушки помещаются в специальный защитный корпус, у которого достаточно высокие параметры герметичности. Обмотка для катушек, как правило, изготавливается из медной проволоки или эмалированного провода. Такие устройства начинают работать после того как на катушку подается напряжение.
Электромагнитная или другими словами индукционная катушка преобразует электроэнергию в поступательное движение. Наиболее распространенными являются катушки с медной обмоткой на цилиндре. Цилиндр включает в себя магнитный плунжер. Как только на катушку подается импульс, появляется магнитное поле. Как результат действия магнитного поля, сердечник втягивается в катушку.
Мембраны изделий изготавливаются из полимерных материалов, которые имеют высокий уровень эластичности. К таким материалам можно отнести следующие:
- мембраны EPDM, NBR, FKM.
- уплотнения PTFE или TEFLON.
Клапаны могут быть изготовлены из самых разных материалов, корпус изготавливают из пластика, латуни или чугуна.
В том случае если есть необходимость, чтобы перекрыть подачу транспортируемой среды, с блока управления на индукционную катушку подается импульс. Благодаря данному сигналу сердечник устройства поднимается либо опускается (все зависит от конфигурации устройства) и перекрывает поток жидкости. Сразу же после того как исчезает напряжение, сердечник возвращается в исходную позицию и возобновляется движение жидкости.
Признаки неисправности электромагнитного клапана карбюратора
В карбюраторах последних моделей применяется соленоидный привод управления подачей топлива. Как проверить электромагнитный клапан на исправность?
Его поломку определяют по следующим признакам:
- Двигатель неустойчиво работает на низких оборотах.
- Мотор глохнет при использовании наката.
- После выключения двигателя наблюдается детонация рабочей смеси.
Косвенными признаками неисправности также является снижение оборотов при подключении мощных потребителей электроэнергии, таких, как магнитола, ближний или дальний свет, подогрев стекол.
Проверять клапан карбюратора следует на следующих режимах:
- На холостом ходу. После запуска доводят обороты до 2100 и вслушиваются в работу карбюратора. Должен быть слышен резкий характерный звук, означающий закрытие затвора. Далее плавно снижают обороты до значения в 1900, должен быть слышен щелчок открывания.
- Торможение двигателем. Нужно сбросить газ, не выключая передачу. Исправный клапан в этом случае не сработает, даже если обороты снизились до 1900. Если слышен щелчок – устройство неисправно.
- После остановки двигателя. Если при выключенном зажигании в цилиндрах продолжаются самопроизвольные вспышки детонирующей рабочей смеси, двигатель дергается и вибрирует – значит, клапан не перекрывает подачу горючего в камеры и далее в цилиндры.
- Если при работающем моторе вытащить из разъема провод питания электроклапана- двигатель должен заглохнуть. Если он продолжает работать- значит, клапан неисправен.
Кроме способов проверки электромагнитного клапана «на ходу», можно вывинтить клапан из корпуса карбюратора и попробовать подать на него напряжение с аккумулятора. Один провод от батареи присоединяют к контактной колодке, другой- к корпусу прибора.
При подключении напряжения клапан должен щелкнуть и втянуть иглу внутрь себя. После размыкания цепи слышен еще один щелчок, и возвратная пружина втянет иглу. Заодно можно проверить, не загрязнены ли детали устройства смолистыми отложениями.
Их нужно отмочить в бензине и удалить мягкой ветошью.
Нужно проверить также, подается ли на контакты управляющее напряжение. Его нормальное значение — 10,5-14,4 в. Если на блоке управление напряжение есть, а на контакте –нет, значит, неисправен провод. Его надо отремонтировать или заменить.
Если на разъеме блока управления напряжения нет, то, скорее всего, неисправен сам блок. Его проверяют, подключив клапан к батарее еще одним временным проводом. К выводу блока управления, управляющему клапаном, подключают вольтметр или контрольную лампочку. Далее следует запустить двигатель.
По достижении оборотов в 900 об/мин лампочка должна вспыхнуть, при 2100 об/мин- погаснуть. Если снизить обороны до 1900 об/мин-опять вспыхнуть. Такое поведение лампочки означает исправность блока управления.
Если же лампочка вообще не загорается и не гаснет, а также включается и выключается при других оборотах- блок управления подлежит углубленной проверке и, возможно, замене.
, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl Enter.
Типы и принципы работы
Существует понятие вечных двигателей первого порядка и второго.
Первый порядок – это устройства, которые производят энергию сами по себе, из воздуха, второй тип – это двигатели, которым необходимо получать энергию, это может быть ветер, солнечные лучи, вода и т.д., и уже её они преобразовывают в электричество.
Согласно первому началу термодинамики, обе эти теории невозможны, но с таким утверждением не согласны многие ученые, которые и начали разработку вечных двигателей второго порядка, работающих на энергии магнитного поля.
Фото — Магнитный двигатель дудышева
Над разработкой «вечного двигателя» трудилось огромное количество ученых во все времена, наиболее большой вклад в развитие теории о магнитном двигателе сделали Никола Тесла, Николай Лазарев, Василий Шкондин, также хорошо известны варианты Лоренца, Говарда Джонсона, Минато и Перендева.
Фото — Магнитный двигатель Лоренца
У каждого из них своя технология, но все они основаны на магнитном поле, которое образовывается вокруг источника. Стоит о двигателей не существует в принципе, т.к. магниты теряют свои способности приблизительно через 300-400 лет.
Самым простым считается самодельный антигравитационный магнитный двигатель Лоренца. Он работает за счет двух разнозаряженных дисков, которые подключаются к источнику питания. Диски наполовину помещаются в полусферический магнитный экран, поле чего их начинают аккуратно вращать. Такой сверхпроводник очень легко выталкивает из себя МП.
Простейший асинхронный электромагнитный двигатель Тесла основан на принципе вращающегося магнитного поля, и способен производить электричество из его энергии. Изолированная металлическая пластина помещается как можно выше над уровнем земли.
Другая металлическая пластина помещается в землю. Провод пропускается через металлическую пластину, с одной стороны конденсатора и следующий проводник идет от основания пластины к другой стороне конденсатора.
Противоположный полюс конденсатора, будучи подключенным к массе, используется как резервуар для хранения отрицательных зарядов энергии.
Фото — Магнитный двигатель Тесла
Роторный кольцар Лазарева пока что считается единственным работающим ВД2, кроме того, он прост в воспроизведении, его можно собрать своими руками в домашних условиях, имея в пользовании подручные средства. На фото показана схема простого кольцевого двигателя Лазарева:
Фото — Кольцар Лазарева
На схеме видно, что емкость поделена на две части специальной пористой перегородкой, сам Лазарев применял для этого керамический диск. В этот диск установлена трубка, а емкость заполнена жидкостью. Вы для эксперимента можете налить даже простую воду, но желательно применять улетучивающийся раствор, к примеру, бензин.
Работа осуществляется следующим образом: при помощи перегородки, раствор попадает в нижнюю часть емкости, а из-за давления по трубке перемещается наверх. Это пока что только вечное движение, не зависящее от внешних факторов. Для того чтобы соорудить вечный двигатель, нужно под капающей жидкостью расположить колесико.
На основе этой технологии и был создан самый простой самовращающийся магнитный электродвигатель постоянного движения, патент зарегистрирован на одну российскую компанию. Нужно под капельницу установить колесико с лопастями, а непосредственно на них разместить магниты.
Из-за образовавшегося магнитного поля, колесо начнет вращаться быстрее, быстрее перекачиваться вода и образуется постоянное магнитное поле.
Линейный двигатель Шкондина произвел своего рода революцию в прогрессе. Это устройство очень простой конструкции, но в тоже время невероятно мощное и производительное. Его двигатель называется колесо в колесе, и в основном его используют в современной транспортной отрасли.
Шаровый с электроприводом,
Моторизованный вентиль может найти свое применение в современных «умных» системах водоснабжения, отопления и кондиционирования воздуха, создаваемых домашними мастерами с минимальным использованием покупных компонентов. Кроме проверки своих сил, тут будет и существенная денежная выгода- покупное устройство с электроприводом стоит от 2 до 10 тыс. руб.
Для шарового крана с установленным электроприводом, сделанного своими руками, понадобятся следующие материалы и комплектующие:
Рисунок 1: Вентиль 3/4
- привод стеклоподъемника для Лада 1117, 2123 левый LSA;
Рисунок 2: Электропривод стеклоподъемника
- реле автомобильные пятиконтактные – 2 шт.;
- концевые микровыключатели- 2 шт.;
- жесть листовая толщиной 1 мм (для станины и хомутов);
- трубка стальная 10 мм- обрезки (для втулок);
- профиль квадратный 10*10 мм- 10 см;
- полоса металлическая 4 мм толщиной- 10*1 см;
- пружина диаметром 12 мм;
- болт М8*45 с гайкой и шайбами- 2 шт.
Все электрооборудование на 12 вольт. Из инструментов нужны:
- дрель;
- ножницы по металлу;
- верстак с тисками;
- сварочный аппарат;
- ручной слесарный инструмент (молоток, отвертка, гаечные ключи, пассатижи и т.п.)
Создаваемый механизм должен позволять управлять электрическим краном как с помощью привода, так и вручную. Последовательность изготовления следующая:
- Выгнуть П-образную раму из листа металла.
- Из отрезков трубки сделать втулки для крапления привода стеклоподъемника к станине.
- Закрепить привод.
- Станину закрепить на патрубках, выходящих из шарового крана, с помощью хомутов.
- Из квадратного профиля вырезать насадку на ось редуктора.
- Приварить к ней полосу.
- Из полосы и рукоятки собрать рычажный механизм привода, подпружинив его. Пружина прижимает рычаги друг к другу, при необходимости их можно быстро разъединить без использования инструментов и управлять краном вручную.
- Полосу шарнирно закрепить к рукоятке с помощью болта и гайки. Гайку законтрить.
- Квадратный профиль закрепить на валу редуктора стеклоподъемника.
Далее следует опробовать кинематику, подавая напряжение на электродвигатель. Можно использовать автомобильный аккумулятор или блок питания мощностью не менее 50 вт. Рычажная передача должна двигаться плавно, без рывков и перекосов. При необходимости подправить задевающие друг друга детали напильником.
Теперь наступает очередь электрической части привода.
- В крайних положениях рукоятки смонтировать концевые микровыключатели.
- Подключать их следует таким образом, чтобы они размыкали цепь управления реле, через которое включен двигатель, по достижении крайнего положения «Открыто» или «Закрыто».
Такой привод можно подключать к цепям управления системы «умного дома». Электрокран для воды, сделанный своими руками будет экономически эффективен, если привод стеклоподъемника достанется недорого. Новый стоит до 1 тыс. руб., и может съесть половину экономии.
Вместо привода стеклоподъемника можно использовать и любой другой электропривод,
Рисунок 3: Моторизованный кран
близкий по мощности и крутящему моменту.
Электромагнит с питанием на 12 вольт
В этом видео уроке канал “Э М” рассказал о том, что такое электромагнит. Также показал, как сделать его руками с напряжением питания 12 вольт и поставил серию опытов с его использованием. Показал, как увеличить эффективность.
Для начала немного теории истории. В начале 19 века датский физик Эрстед обнаружил связь между электричеством и магнетизмом. Ток, проходящий через проводник, находящийся рядом с компасом, отклоняет его стрелку в сторону проводника. Это свидетельствует о наличии магнитного поля вокруг проводника.
В зависимости от того, какой стороной понесем катушку к компасу, он будет отклоняться в ту или иную сторону. Так как в катушке образовались два полюса: северный и южный. Можно изменить направление электрического тока, когда поменяются полюса. Для эксперимента автор канала намотал 2 одинаковые катушки.
Первая катушка 260 витков, сопротивление 7 ом. 2 в два раза больше. 520 витков, сопротивление 15 ом. Питание будет осуществляться от источника постоянного тока. Напряжение 12 вольт. В данном случае это компьютерный блок питания. Также подойдет свинцовый аккумулятор.
Начнем эксперименты с первой катушке, у которой 260 витков. Мультиметр установлена в режиме измерения тока. Он покажет ток в амперах, текущий через катушку. Как видим показатель 1,4 ампера. Этого достаточно, чтобы притянуть маленькие металлические предметы.
Попробуем объект побольше. Пусть это будет железный рубль. Катушка не может справиться с этой нагрузкой. Попробуем провести тот же опыт со второй катушкой. Ток здесь составляет 0,7 ампера. Это в 2 раза меньше, чем у 1. При том же напряжении 12 вольт.
Она также не может притянуть рубль. Что можно сделать, чтобы увеличить магнитные свойства нашей катушки? Попробуем ставить железный сердечник. Для этого используем болт. Теперь он выступит в качестве магнитопровода. Последний способствует прохождению магнитного потока через себя, увеличивает соответствующие свойства соленоида.
Поэкспериментируем дальше и посмотрим, сколько таких предметов может притянуть магнитная катушка. Электромагнит нагрелся, значит его сопротивление увеличилось. Чем больше сопротивление, тем меньше ток. Тем меньше магнитное поле катушка создаёт. Дадим а полностью остыть электромагниту и повторим экспериментов.
Проведем тот же опыт со второй катушкой. У него два раза больше витков. Посмотрим, сильнее ли она, чем предыдущая. Смотрите продолжение о электромагните на 12 вольт на видео с 6 минуты.
izobreteniya.net
Электромагниты | все своими руками
Однажды, в очередной раз, перелистывая книгу, которую нашел у мусорного бачка, обратил внимание на простой, приблизительный расчет электромагнитов. Титульный лист книги показан на фото1.
Вообще их расчет это сложный процесс, но для радиолюбителей, расчет, приведенный в этой книге, вполне подойдет. Электромагнит применяется во многих электротехнических приборах. Он представляет собой катушку из проволоки, намотанной на железный сердечник, форма которого может быть различной.
Железный сердечник является одной частью магнитопровода, а другой частью, с помощью которой замыкается путь магнитных силовых линий, служит якорь. Магнитная цепь характеризуется величиной магнитной индукции — В, которая зависит от напряженности поля и магнитной проницаемости материала.
Именно поэтому сердечники электромагнитов делают из железа, обладающего высокой магнитной проницаемостью. В свою очередь, от магнитной индукции зависит силовой поток, обозначаемый в формулах буквой Ф. Ф = В • S — магнитная индукция — В умноженная на площадь поперечного сечения магнитопровода — S.
Силовой поток зависит также от так называемой магнитодвижущей силы (Ем), которая определяется числом ампервитков на 1см длины пути силовых линий и может быть выражена формулой: Ф = магнитодвижущая сила (Ем) • магнитное сопротивление (Rм) Здесь Ем = 1,3•I•N, где N — число витков катушки, а I — сила текущего по катушке тока в амперах.
Другая составляющая: Rм = L/M•S, где L — средняя длина пути силовых магнитных линий, М — магнитная проницаемость, a S — поперечное сечение магнитопровода. При конструировании электромагнитов весьма желательно получить большой силовой поток. Добиться этого можно, если уменьшить магнитное сопротивление.
Для этого надо выбрать магнитопровод с наименьшей длиной пути силовых линий и с наибольшим поперечным сечением, а в качестве материала — железоматериал с большой магнитной проницаемостью. Другой путь увеличения силового потока путем увеличения ампервитков не является приемлемым, так как в целях экономии проволоки и питания следует стремиться к уменьшению ампервитков.
Обычно расчеты электромагнитов делаются по специальным графикам. В целях упрощения в расчетах мы будем также пользоваться некоторыми выводами из графиков. Предположим, требуется определить ампервитки и силовой поток замкнутого железного магнитопровода, изображенного на рисунке 1,а и сделанного из железа самого низкого качества.
Рассматривая график (к сожалению я его в приложении не нашел) намагничивания железа, нетрудно убедиться, что наиболее выгодной является магнитная индукция в пределах от 10 000 до 14 000 силовых линий на 1 см2, что соответствует от 2 до 7 ампервиткам на 1 см.
Для намотки катушек с наименьшим числом витков и более экономичных в смысле питания для расчетов надо принимать именно эту величину (10 000 силовых линий на 1 см2 при 2 ампервитках на 1 см длины). В этом случае расчет может быть произведен следующим образом.
Так, при длине магнитопровода L =L1 L2 равной 20 см 10 см = 30 см, потребуется 2×30=60 ампервитков. Если диаметр D сердечника (Рис.1,в)примем равным 2 см, то его площадь будет равна: S = 3,14xD2/4 = 3,14 см2. 0тсюда возбуждаемый магнитный поток будет равен:
Ф = B х S= 10000 x 3,14=31400 силовых линий. Можно приближенно вычислить и подъемную силу электромагнита (P). P = B2 • S/25 • 1000000 = 12,4 кг. Для двухполюсного магнита этот результат следует удвоить. Следовательно, Р=24,8 кг = 25 кг. При определении подъемной силы необходимо помнить, что она зависит не только от длины магнитопровода, но и от площади соприкосновения якоря и сердечника.
Поэтому якорь должен точно прилегать к полюсным наконечникам, иначе даже малейшие воздушные прослойки вызовут сильное уменьшение подъемной силы. Далее производится расчет катушки электромагнита. В нашем примере подъемная сила в 25 кг обеспечивается 60 ампервитками.
Рассмотрим, какими средствами можно получить произведение N•J = 60 ампервиткам. Очевидно, этого можно добиться либо путем использования большого тока при малом количестве витков катушки, например 2 А и 30 витков, либо путем увеличения числа витков катушки при уменьшении тока, например 0,25 А и 240 витков.
Таким образом, чтобы электромагнит имел подъемную силу в 25 кг, на его сердечник можно намотать и 30 витков и 240 витков, но при этом изменить величину питающего тока. Конечно, можно выбрать и другое соотношение. Однако изменение величины тока в больших пределах не всегда возможно, так как оно обязательно потребует изменения диаметра применяемой проволоки.
Так, при кратковременной работе (несколько минут) для проводов диаметром до 1 мм допустимую плотность тока, при которой не происходит сильного перегревания провода, можно принять равной 5 а/мм2. В нашем примере проволока должна быть следующего сечения:
для тока в 2 а — 0,4 мм2, а для тока в 0,25 а — 0,05 мм2, диаметр проволоки будет 0,7 мм или 0,2 мм соответственно. Каким же из этих проводов следует производить обмотку? С одной стороны, выбор диаметра провода может определяться имеющимся ассортиментом проволоки, с другой — возможностями источников питания, как по току, так и по напряжению.
Действительно, две катушки, одна из которых изготовлена из толстой проволоки в 0,7 мм и с небольшим числом витков — 30, а другая — из проволоки в 0,2 мм и числом витков 240, будут иметь резко различное сопротивление. Зная диаметр проволоки и ее длину, можно легко определить сопротивление.
Длина проволоки L равна, произведению общего числа витков на длину одного из них (среднюю): L = N x L1 где L1 — длина одного витка, равная 3,14 x D. В нашем примере D = 2 см, и L1 = 6,3 см. Следовательно, для первой катушки длина провода будет 30 x 6,3 = 190 см, сопротивление обмотки постоянному току будет примерно равно ?
0,1 Ом, а для второй — 240 x 6,3 = 1 512 см, R ? 8,7 Ом. Пользуясь законом Ома, нетрудно вычислить необходимое напряжение. Так, для создания в обмотках тока в 2А необходимое напряжение равно 0,2В, а для тока в 0,25А — 2,2В. Таков элементарный расчет электромагнитов.
Конструируя электромагниты, надо не только производить указанный расчет, но и уметь выбрать материал для сердечника, его форму, продумать технологию изготовления. Удовлетворительными материалами для изготовления сердечников в кружках являются прутковое железо (круглое и полосовое) и различные. железные изделия: болты, проволока, гвозди, шурупы и т. д.
Чтобы избежать больших потерь на токах Фуко, сердечники для приборов переменного тока необходимо собирать из изолированных друг от друга тонких листов железа или проволоки. Для придания железу «мягкости» его необходимо подвергать отжигу. Большое значение имеет и правильный выбор формы сердечника. Наиболее рациональные из них кольцевые и П-образные. Некоторые из распространенных сердечников показаны на рисунке 1.