ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટનું ટ્રેક્શન બળ

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ ફેરોમેગ્નેટિક પદાર્થોને જે બળથી આકર્ષે છે તે ચુંબકીય પ્રવાહ F અથવા સમકક્ષ રીતે, ઇન્ડક્શન B અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ S ના ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર પર આધારિત છે.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટનું દબાણ બળ સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે

F = 40550 ∙ B^2 ∙ S,

જ્યાં F એ વિદ્યુતચુંબકનું દબાણ બળ છે, kg (બળને ન્યુટનમાં પણ માપવામાં આવે છે, 1 kg = 9.81 N અથવા 1 N = 0.102 kg); બી - ઇન્ડક્શન, ટી; S એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટનો ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર છે, m2.

ના ઉદાહરણો

1. પ્રવાહી વહેવાનો હરકોઈ જાતનો નળ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ એ ચુંબકીય સર્કિટ છે (ફિગ. 1). જો ચુંબકીય ઇન્ડક્શન B = 1 T હોય અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટના દરેક ધ્રુવનો ક્રોસ-સેક્શનલ એરિયા S = 0.02 m2 (ફિગ. 1, b) હોય તો હોર્સશૂ ક્રેન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટનું લિફ્ટિંગ ફોર્સ શું છે? ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ અને આર્મેચર વચ્ચેના અંતરની અસરને અવગણો.

ચોખા. 1. લિફ્ટિંગ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ

F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S; F = 40550 ∙ 1 ^ 2 ∙ 2 ∙ 0.02 = 1622 કિગ્રા.

2. એક પરિપત્ર સ્ટીલ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ અંજીરમાં બતાવેલ પરિમાણો ધરાવે છે. 2, a અને b. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટનું પ્રશિક્ષણ બળ 3 T છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ કોરનો ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર નક્કી કરો, n. p. અને ચુંબકીય પ્રવાહ I = 0.5 A પર કોઇલના વળાંકોની સંખ્યા.

ચોખા. 2. રાઉન્ડ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ

ચુંબકીય પ્રવાહ ગોળાકાર આંતરિક કોરમાંથી પસાર થાય છે અને નળાકાર શરીરમાંથી પાછો આવે છે. કોર Sc અને કેસીંગ Sk ના ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તારો લગભગ સમાન છે, તેથી કોર અને કેસીંગમાં ઇન્ડક્શન મૂલ્યો વ્યવહારીક રીતે સમાન છે:

Sc = (π ∙ 40 ^ 2) / 4 = (3.14 ∙ 1600) / 4 = 1256 cm2 = 0.1256 m2,

Sk = ((72 ^ 2-60 ^ 2) ∙ π) / 4 = 3.14 / 4 ∙ (5184-3600) = 1243.5 cm2 = 0.12435 m2;

S = Sc + Sk = 0.24995 m2 ≈0.25 m2.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટમાં જરૂરી ઇન્ડક્શન ફોર્મ્યુલા F = 40550 ∙ B^2 ∙ S દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે,

જ્યાં B = √ (F / (40550 ∙ S)) = √ (3000 / (40550 ∙ 0.25)) = 0.5475 T.

આ ઇન્ડક્શન પરનો વોલ્ટેજ કાસ્ટ સ્ટીલના ચુંબકીયકરણ વળાંક પર જોવા મળે છે:

H = 180 A/m.

ક્ષેત્ર રેખાની સરેરાશ લંબાઈ (ફિગ. 2, b) lav = 2 ∙ (20 + 23) = 86 cm = 0.86 m.

ચુંબકીય બળ I ∙ ω = H ∙ lav = 180 ∙ 0.86 = 154.8 Av; I = (I ∙ ω) / I = 154.8 / 0.5 = 310 A.

ખરેખર એન. s, એટલે કે, વર્તમાન અને વળાંકોની સંખ્યા, ઘણી ગણી વધારે હોવી જોઈએ, કારણ કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ અને આર્મેચર વચ્ચે અનિવાર્ય હવાનું અંતર છે, જે ચુંબકીય સર્કિટના ચુંબકીય પ્રતિકારમાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે. તેથી, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટની ગણતરી કરતી વખતે હવાના અંતરને ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે.

3. પ્રવાહી વહેવાનો હરકોઈ જાતનો નળ માટે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટના કોઇલમાં 1350 વળાંક છે, એક વર્તમાન I = 12 A તેમાંથી વહે છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટના પરિમાણો ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યા છે. 3. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ આર્મેચરથી 1 સે.મી.ના અંતરે કેટલું વજન ઉપાડે છે અને ગુરુત્વાકર્ષણ પછી તે કેટલું વજન પકડી શકે છે?

ચોખા. 3. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક કોઇલ

I ∙ ω સાથેનો મોટાભાગનો N. હવાના અંતર દ્વારા ચુંબકીય પ્રવાહ ચલાવવામાં ખર્ચવામાં આવે છે: I ∙ ω≈Hδ ∙ 2 ∙ δ.

ચુંબકીય બળ I ∙ ω = 12 ∙ 1350 = 16200 A.

ત્યારથી H ∙ δ = 8 ∙ 10 ^ 5 ∙ B, પછી Hδ ∙ 2 ∙ δ = 8 ∙ 10 ^ 5 ∙ B ∙ 0.02.

તેથી, 16200 = 8 ∙ 10 ^ 5 ∙ B ∙ 0.02, એટલે કે. B = 1.012T.

અમે ધારીએ છીએ કે ઇન્ડક્શન B = 1 T છે, કારણ કે n નો ભાગ છે. c. I ∙ ω સ્ટીલમાં ચુંબકીય પ્રવાહનું સંચાલન કરવા માટે ખર્ચવામાં આવે છે.

ચાલો આ ગણતરી સૂત્ર I ∙ ω = Hδ ∙ 2 ∙ δ + Hс ∙ lс દ્વારા તપાસીએ.

ચુંબકીય રેખાની સરેરાશ લંબાઈ છે: lav = 2 ∙ (7 + 15) = 44 cm = 0.44 m.

B = 1 T (10000 Gs) પર તીવ્રતા Hc ચુંબકીકરણ વળાંક પરથી નક્કી થાય છે:

Hc = 260 A/m. I ∙ ω = 0.8 ∙ B ∙ 2 + 2.6 ∙ 44 = 1.6 ∙ 10000 + 114.4 = 16114 Av.

ચુંબકીકરણ બળ I ∙ ω = 16114 Av ઇન્ડક્શન B = 1 T બનાવે છે તે આપેલ n ની બરાબર છે. v. I ∙ ω = 16200 Av.

કોર અને શંકુનો કુલ ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર છે: S = 6 ∙ 5 + 2 ∙ 5 ∙ 3 = 0.006 m2.

વિદ્યુતચુંબક 1 સે.મી.ના અંતરથી વજન F = 40550 ∙ B^ 2 ∙ S = 40550 ∙ 1 ^ 2 ∙ 0.006 = 243.3 kg ચાર્જ આકર્ષશે.

આર્મેચર આકર્ષ્યા પછી હવાનું અંતર વ્યવહારીક રીતે અદૃશ્ય થઈ જાય છે, તેથી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ વધુ મોટા ભારને ટકી શકે છે. આ કિસ્સામાં, સમગ્ર એન. c. I ∙ ω માત્ર સ્ટીલમાં ચુંબકીય પ્રવાહનું સંચાલન કરવા માટે ખર્ચવામાં આવે છે, તેથી I ∙ ω = Hс ∙ lс; 16200 = Hs ∙ 44; Hc = 16200/44 = 368 A/cm = 36800 A/m.

આવા વોલ્ટેજ પર, સ્ટીલ વ્યવહારીક રીતે સંતૃપ્ત થાય છે અને તેમાં ઇન્ડક્શન લગભગ 2 T હોય છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ આર્મચરને F = 40550 ∙ B^ 2 ∙ S = 40550 ∙ 4 ∙ 0.006 k = 9, 40550 બળ વડે આકર્ષે છે.

4. સિગ્નલ (બ્લિન્કર) રિલેમાં ગોળાકાર કોર સાથે આર્મર્ડ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ 1 અને વાલ્વ-ટાઇપ આર્મેચર 2 હોય છે, જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટને વર્તમાન સપ્લાય કર્યા પછી, બ્લિંકર 3 ને આકર્ષે છે અને છોડે છે, જે સિગ્નલ અંક ખોલે છે (ફિગ. 4).

ચોખા. 4. આર્મર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ

ચુંબકીય શક્તિ I ∙ ω = 120 Av છે, હવાનું અંતર δ = 0.1 cm છે, અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટનો કુલ ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર S = 2 cm2 છે. રિલેના પુલ બળનો અંદાજ કાઢો.

ઇન્ડક્ટન્સ B એ સમીકરણ I ∙ ω = Hс ∙ lс + Hδ ∙ 2 ∙ δ નો ઉપયોગ કરીને ક્રમિક અંદાજ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

ચાલો એન. c. Hc ∙ lc 15% I ∙ ω છે, એટલે કે. 18 એવ.

પછી હું ∙ ω-Hс ∙ lс = Hδ ∙ 2 ∙ δ; 120-18 = Hδ ∙ 0.2; Hδ = 102 / 0.2 = 510 A/cm = 51000 A/m.

તેથી આપણે ઇન્ડક્શન B શોધીએ છીએ:

Hδ = 8 ∙ 10 ^ 5 V; B = Hδ / (8 ∙ 10 ^ 5) = 51000 / (8 ∙ 10 ^ 5) = 0.0637 T.

F = 40550 ∙ B^2 ∙ S સૂત્રમાં મૂલ્ય B ને અવેજીમાં લીધા પછી, આપણને મળે છે:

F = 40550 ∙ 0.0637 ^ 2 ∙ 0.0002 = 0.0326 કિગ્રા.

5. ડીસી બ્રેક સોલેનોઇડ (ફિગ. 5) માં ટેપર્ડ સ્ટોપ સાથે પિસ્ટન આર્મેચર છે. આર્મેચર અને કોર વચ્ચેનું અંતર 4 સે.મી. છે. કાર્યકારી વ્યાસ (ગોળાકાર સંપર્ક વિસ્તાર સાથેના કોરો) d = 50 mm. આર્મેચર 50 કિલોના બળ સાથે કોઇલમાં ખેંચાય છે. લાવની મધ્ય રેખાની લંબાઈ = 40 સે.મી. નક્કી કરો n. pp. અને કોઇલ પ્રવાહ જો ત્યાં 3000 વળાંક હોય.

ચોખા. 5. ડીસી બ્રેક સોલેનોઇડ

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટના કાર્યકારી વિભાગનો વિસ્તાર d = 5 સેમી વ્યાસવાળા વર્તુળના વિસ્તાર જેટલો છે:

S = (π ∙ d ^ 2) / 4 = 3.14 / 4 ∙ 25 = 19.6 cm2.

F = 50 kg બળ બનાવવા માટે જરૂરી ઇન્ડક્શન B એ સમીકરણ F = 40550 ∙ B^ 2 ∙ S, પરથી મળે છે.

જ્યાં B = √ (F / (40550 ∙ S)) = √ (50 / (40550 ∙ 0.00196)) = 0.795 T.

ચુંબકીય બળ I ∙ ω = Hс ∙ lс + Hδ ∙ δ.

અમે સ્ટીલ Hc ∙ lc માટે ચુંબકીય શક્તિને સરળ રીતે નિર્ધારિત કરીએ છીએ, તે હકીકતને આધારે કે તે 15% I ∙ ω છે:

I ∙ ω = 0.15 ∙ I ∙ ω + Hδ ∙ δ; 0.85 ∙ I ∙ ω = Hδ ∙ δ; 0.85 ∙ I ∙ ω = 8 ∙ 10 ^ 5 ∙ B ∙ δ; I ∙ ω = (8 ∙ 10 ^ 5 ∙ 0.795 ∙ 0.04) / 0.85 = 30,000 Av.

ચુંબકીય પ્રવાહ I = (I ∙ ω) / ω = 30000/3000 = 10 A.