Elektromıknatıs cihazı

Elektromıknatıs, çekirdeği mıknatıslamak için bir elektrik akımının geçtiği bir bobin ile çevrelenmiş manyetik malzemeden oluşan bir çekirdekten oluşan cihaz. Manyetik akının değiştirilmesi, ters çevrilmesi veya açılması ve kapatılması gereken gibi, kontrol edilebilir mıknatısların gerekli olduğu her yerde bir elektromıknatıs kullanılır.

Elektromıknatısların mühendislik tasarımı manyetik devre kavramı ile sistematize edilir. Manyetik devrede, manyetomotif kuvvet F veya Fm, devredeki manyetik akıyı üretmek için manyetik alanı üreten bobinin amper dönüşleri olarak tanımlanır. Bu nedenle, metre başına n dönüşlü bir bobin bir akım i amper taşıyorsa, bobinin içindeki alan metre başına ni amperdir ve ürettiği manyetomotif kuvvet sıfır amper-dönüştür, burada l bobinin uzunluğudır. Daha uygun olarak, manyetomotor kuvvet Ni'dir, buradaki N, bobindeki toplam tur sayısıdır. Manyetik akı yoğunluğu B, bir elektrik devresindeki akım yoğunluğunun manyetik devresindeki eşdeğeridir. Manyetik devrede akıma manyetik eşdeğer, BA tarafından verilen Yunanca phi, phi ile sembolize edilen toplam akıdır, burada A manyetik devrenin enine kesit alanıdır. Bir elektrik devresinde elektromotor kuvvet (E), devrede, E = Ri ile akım ile ilişkilidir; burada R, devrenin direncidir. Manyetik devredeki F = rϕ, burada r manyetik devrenin isteksizliğidir ve elektrik devresindeki dirence eşdeğerdir. Isteksizlik manyetik yolun l uzunluğunun kesit alanı A geçirgenlik sürelerine bölünmesiyle elde edilir; böylece r = l / μA, Yunan harf mu, μ, manyetik devreyi oluşturan ortamın geçirgenliğini sembolize eder. İsteksizlik birimleri weber başına amper-dönüşlerdir. Bu kavramlar, bir manyetik devrenin isteksizliğini ve dolayısıyla bu devre boyunca istenen akıyı zorlamak için bir bobin yoluyla gereken akımı hesaplamak için kullanılabilir.

Bununla birlikte, bu tür hesaplamaya dahil olan birkaç varsayım, onu en iyi şekilde sadece tasarım için yaklaşık bir kılavuz haline getirir. Geçirgen bir ortamın manyetik alan üzerindeki etkisi, manyetik kuvvet çizgilerini kendi içine alacak şekilde görselleştirilebilir. Tersine, geçirgenliği yüksek olan bir bölgeden geçen kuvvet hatları yayılma eğilimindedir ve bu oluşum bir hava boşluğunda gerçekleşecektir. Böylece, birim alan başına kuvvet çizgisi sayısıyla orantılı olan akı yoğunluğu, boşluğun yanlarındaki kabarma veya saçak çizgileri ile hava boşluğunda azaltılacaktır. Bu etki daha uzun boşluklar için artacaktır; saçaklama etkisini dikkate almak için kaba düzeltmeler yapılabilir.

Ayrıca manyetik alanın tamamen bobin içinde olduğu varsayılmıştır. Aslında, her zaman, bobinin dış çevresinde manyetik kuvvet çizgileri ile temsil edilen ve çekirdeğin mıknatıslanmasına katkıda bulunmayan belirli bir miktar sızıntı akısı vardır. Manyetik çekirdeğin geçirgenliği nispeten yüksekse sızıntı akısı genellikle küçüktür.

Pratikte, bir manyetik malzemenin geçirgenliği, içindeki akı yoğunluğunun bir fonksiyonudur. Bu nedenle, hesaplama sadece gerçek mıknatıslama eğrisi veya daha faydalı olarak B'ye karşı μ grafiği mevcutsa gerçek bir malzeme için yapılabilir.

Son olarak, tasarım manyetik çekirdeğin doygunluğa mıknatıslanmadığını varsayar. Eğer öyleyse, bobin içinden ne kadar akım geçirilirse geçirilsin, bu tasarımdaki hava boşluğunda akı yoğunluğu arttırılamazdı. Bu kavramlar, belirli cihazlarda aşağıdaki bölümlerde daha da genişletilir.