logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Zasilanie elektromagnesu i sterowanie natężeniem prądu

Lewandd 28 Gru 2016 20:48 5673 18
REKLAMA
  • #1 16156267
    Lewandd
    Poziom 8  
    Posty: 83
    Ocena: 3
    Proszę o pomoc w przeprowadzeniu doświadczenia. Jestem laikiem a moje [próby modyfikacji okazały się być bezskuteczne)
    Zbudowałem elektromagnes - na śrubie M8 owinąłem na długości ok. 85 mm 170 zwojów drutu miedzianego 0,5 mm. Na łbie zostawiłem 10 mm i na części gwintowanej zostawiłem 30 mm nieowiniętej śruby.
    Zasilanie elektromagnesu i sterowanie natężeniem prądu
    Podłączam do zasilania - tylko właśnie jakiego?
    Eksperymentowałem. Podłączyłem do zasilania DC bezpośrednio. Przyciągało impulsowo, do tego z miganiem zasilacza. Na razie spaliłem kilka oporników o małej rezystancji [47Ω, 100Ω] Po podłączeniu ponad 1,2 kΩ elektromagnes praktycznie nic nie przyciąga.
    Konkretne pytania:
    1. jak zasilić taki elektromagnes?
    2. czy to, że od ostatniego zwoju do powierzchni, którą przyciągam elementy [elementem przyciąganym była nakrętka na śrubę M9, albo M10] jest 30 mm ma wpływ na siłę przyciągania? jeżeli tak, to czy jest ona znacząca?
    3. zwiększając natężenie prądu będę mógł zwiększyć siłę przyciągania do elektromagnesu, jak to mogę zrobić wykorzystując przy tym Arduino?
    4. czy racjonalne jest przestać "bawić się" w domowej roboty elektromagnesy i kupić np. taki https://botland.com.pl/magnesy/7027-elektroma...kgf.html?search_query=optoizolator&results=22

    Doświadczenie ma poprzedzać, dobranie elektromagnesu, który w zależności od przepływającego prądu będzie z różną siłą hamował obracającą się tarcze aluminiową. Chodzi o wytworzenie prądów wirowych w tarczy i hamowanie jej w ten sposób.
    5. Czy magnesy przyciągające są dobre dla tego zastosowania?
    6. jak policzyć natężenie prądu potrzebne do wyhamowania tarczy aluminiowej - masa 343 g, średnica 92 mm, wysokość 20 mm obracającej się z prędkością 133 obr/min?
    7. Jak sterować natężeniem prądu dopływającego do elektromagnesu? Co określa wartość maksymalną natężenia?
    Zdaję sobie sprawę, że pytań dużo, niektóre są banalne, niektóre nie, docenię każdą próbę pomocy w zmierzeniu się z zadaniem stworzenia trenażera rowerowego z oporem elektromagnetycznym.
    Pozdrawiam ;)
  • REKLAMA
  • #3 16156334
    Lewandd
    Poziom 8  
    Posty: 83
    Ocena: 3
    crobe napisał:
    Raczej napięcie , natężenie powinno być stałe.

    Z cioci Wikipedii: Pole magnetyczne wytwarzane przez elektromagnes wzrasta przy wzroście natężenia prądu elektrycznego płynącego przez cewkę. Pole magnetyczne zanika, gdy prąd przestaje płynąć.
  • #4 16156442
    crobe
    Poziom 17  
    Posty: 270
    Pomógł: 14
    Ocena: 20
    Owszem tylko na Wiki chodzi o przekrój cewki i natężenie.
    Przekaźniki maja elektromagnes i podłączasz je pod akumulator 300 A . I pobór prądu maja stały ustalony przekrojem i ilością zwojów.
  • #5 16156453
    Xantix
    Poziom 41  
    Posty: 6483
    Pomógł: 686
    Ocena: 1655
    1. Zasilaczem DC o odpowiednio dużej wydajności prądowej.
    2. Mimo tego, że ferromagnetyk "koncentruje pole" to oddalenie od cewki zawsze osłabia siłę przyciągania - o ile? To już trzeba by policzyć.
    3. Używając zasilacza o zmiennym napięciu wyjściowym - zmiana napięcia wyjściowego spowoduje zmianę natężenia prądu i natężenia pola magnetycznego.
    4. To zależy - "gotowiec" jest łatwy w użyciu i pewny w działaniu - jeśli jednak lubisz eksperymentować a cała zabawa ma charakter naukowo-poznawczy to możesz się pobawić w testowanie różnych rozwiązań.
    5. A są magnesy "odpychające"?
    6. Cóż - to już rozbudowany aparat matematyczny by się przydał - chyba łatwiej wyznaczyć to empirycznie...
    7. Możesz sobie skombinować zasilacz o zmiennym napięciu wyjściowym - możesz także zbudować samemu regulator PWM i za jego pomocą zmieniać napięcie i natężenie prądu w obwodzie z cewką.
    Maksymalna wartość natężenia jest ograniczona właściwościami rdzenia - konkretnie wartością prądu nasycenia - gdzie indukcja i strumień magnetyczny osiągają maksymalną wartość - dalsze zwiększanie natężenia nic już nie da - poza zwiększonym grzaniem się rdzenia.

    Dodano po 1 [minuty]:

    crobe napisał:
    I pobór prądu maja stały ustalony przekrojem i ilością zwojów.

    A jak zmieni się napięcie to i natężenie prądu ulegnie zmianie.
  • REKLAMA
  • #7 16156482
    Xantix
    Poziom 41  
    Posty: 6483
    Pomógł: 686
    Ocena: 1655
    No i po co ten sarkazm?
    Nie da się zmienić napięcia pozostawiając stałe natężenie prądu zasilającego cewkę. Po co zatem mówić
    crobe napisał:
    Raczej napięcie , natężenie powinno być stałe.
  • REKLAMA
  • #9 16156515
    Krzysztof Kamienski
    Poziom 43  
    Posty: 21888
    Pomógł: 2032
    Ocena: 5154
    Ten elektromagnes który sam nawinąłeś, nijak ma sie do oryginalnego z linka. Ilość amperozwojów, niezamknięty obwód magnetyczny to podstawowe różnice. Kupić gotowy, bo zawsze będzie sprawniejszy, od jakiejkolwiek ,,samoróbki"
  • #10 16156520
    Xantix
    Poziom 41  
    Posty: 6483
    Pomógł: 686
    Ocena: 1655
    crobe napisał:
    Nie sarkazm tylko łatwiej będzie wysterować elektromagnes zmieniając napięcie a nie natężenie.

    A prawo Ohma coś Ci mówi?
  • #11 16156528
    Lewandd
    Poziom 8  
    Posty: 83
    Ocena: 3
    Xantix napisał:
    1. Zasilaczem DC o odpowiednio dużej wydajności prądowej.

    Czy możesz podać przykładowe wartości napięcia i natężenia dla elektromagnesu o podobnych parametrach do mojego, aby przyciągał z możliwie dużą siłą?
    Xantix napisał:
    zmiana napięcia wyjściowego spowoduje zmianę natężenia prądu i natężenia pola magnetycznego

    W jaki sposób? Jakiego układu warto w takim wypadku użyć, aby wymusić zmianę natężenia prądu przez zmianę napięcia?
    Xantix napisał:
    5. A są magnesy "odpychające"?

    Oczywiście nie, chodziło mi o elektromagnesy trzymające ;)

    Im dalej w to brnę, tym bardziej zdaję sobie sprawę, że nie rozumiem zasady działania elektromagnesu.
    Przykładowo - mam taki elektromagnes jak ten z linku, mogący utrzymać ciężar 25 N potrzebujący zasilania 12 V o mocy 3 W [czyli I = 0,25 [A], prawda?]. To jak mu podam prąd o napięciu 12 V i natężeniu 0,25 A to utrzyma mi masę 2,5 kg, a jak podam mu przykładowo 12 V i 0,1 A, to utrzyma mi masę mniejszą, tak to działa? Innymi słowy 2,5 kg to jego max, ale ja mogę mu zadać taki prąd, że będzie słabszy? Co się stanie jak dam mu prąd o większej mocy?
  • #12 16156545
    Xantix
    Poziom 41  
    Posty: 6483
    Pomógł: 686
    Ocena: 1655
    Lewandd napisał:
    Czy możesz podać przykładowe wartości napięcia i natężenia dla elektromagnesu o podobnych parametrach do mojego, aby przyciągał z możliwie dużą siłą?

    Ciężka sprawa - trzeba by znać parametry cewki i rdzenia, dokładne wymiary konstrukcji i znać odpowiedni aparat matematyczny, aby to obliczyć - tak z głowy to Ci nie powiem.
    Lewandd napisał:
    W jaki sposób? Jakiego układu warto w takim wypadku użyć, aby wymusić zmianę natężenia prądu przez zmianę napięcia?

    Sposobów jest parę - na przykład można użyć zasilacza regulowanego, albo zastosować driver PWM...
    Lewandd napisał:
    To jak mu podam prąd o napięciu 12 V i natężeniu 0,25 A to utrzyma mi masę 2,5 kg, a jak podam mu przykładowo 12 V i 0,1 A, to utrzyma mi masę mniejszą, tak to działa?

    Z grubsza właśnie tak to działa.
    Lewandd napisał:
    Co się stanie jak dam mu prąd o większej mocy?

    Jeśli przy 0,25 rdzeń jest bliski nasyceniu to zwiększenie prądu nie spowoduje wzrostu udźwigu. A na dodatek może doprowadzić do spalenia uzwojeń elektromagnesu.
  • REKLAMA
  • #13 16158526
    Marian B
    Poziom 38  
    Posty: 3487
    Pomógł: 392
    Ocena: 1161
    Przede wszystkim o sile przyciągania każdego elektromagnesu (także i prostego, takiego jak na fotce Autora) decydują tzw. amperozwoje, czyli ilość zwojów i prąd przez nie płynący. Aby była jakakolwiek sensowna siła przyciągania takiego prostego elektromagnesu, ilość zwojów powinna być co najmniej 1000, a najlepiej kilka tysięcy.
    Siła przyciągania (każdego) elektromagnesu nie zależy liniowo od odległości, maleje z KWADRATEM odległości.
    Obrazowo, największa będzie gdy przyciągany element styka się z rdzeniem, nieco mniejsza, gdy odległość rzędu 0,1mm, mała gdy 1mm, a całkiem nie użyteczna przy odległości rzędu 5mm.
    Jeżeli to ma być elektromagnes na pręcie, to najlepiej zgiąć go w "podkowę". Wtedy pole magnetyczne będzie się zamykało przez przyciągany element, i siła udżwigu a tkże i sensowna odległość "zadziałania" takiego układu znacznie/nieporównywalnie wzrośnie.
  • #14 16158630
    Lewandd
    Poziom 8  
    Posty: 83
    Ocena: 3
    A jaka jest najbardziej prawdopodobna przyczyna tego, że elektromagnes działał impulsowo, tj. było to sygnalizowane nawet na zasilaczu?
    Parametry:
    IN: AC 50 Hz, 230 V
    OUT: DC 5 A, 12 V
    Zasilacz podłączyłem do drutu miedzianego nawiniętego na śrubę przez płytkę stykową.
    Przypominam, ze elektromagnes miał około 170 uzwojeń drutem miedzianym 0,5 mm
  • #15 16158666
    Marian B
    Poziom 38  
    Posty: 3487
    Pomógł: 392
    Ocena: 1161
    Po prostu zbyt mała wydajność zasilacza spowodowana praktycznie zwarciem przez małą rezystancję drutu (tylko nieco ponad 100 zwojów). Zadziałało jakieś tam zabezpieczenie w układzie zasilacza i zasilacz "pompuje".

    Znając ilość zwojów można wyliczyć długość drutu. Posługując się rezystancją właściwą miedzi, długością i średnicą drutu można wyliczyć rezystancję uzwojenia. Można też zmierzyć omomierzem. Przy średnicy 0,5mm i tej ilości zwojów na pewno będzie to poniżej 1Ω. Nie każdy zasilacz wytrzyma takie obciążenie.
  • #16 16158912
    Lewandd
    Poziom 8  
    Posty: 83
    Ocena: 3
    Dam rezystor o małym oporze (100 omów) - spali się. Dam o dużym (>1k omów) elektromagnes nie będzie działał. Jak żyć?
  • #17 16159017
    Xantix
    Poziom 41  
    Posty: 6483
    Pomógł: 686
    Ocena: 1655
    To daj rezystor 100 omów, ale o większej mocy - wtedy się nie spali.
    Albo lepiej - nawiń znacznie więcej zwojów - wtedy wzrośnie natężenie pola magnetycznego a i opór cewki także będzie większy.
  • Pomocny post
    #18 16159591
    Marian B
    Poziom 38  
    Posty: 3487
    Pomógł: 392
    Ocena: 1161
    Proponowałbym na początek tak minimum 1000 zwojów drutu o średnicy 0,1÷0,2mm i wtedy można eksperymentować. Gabarytowo to wcale nie będzie tak "grubo", a rezystancja drutu pozwoli na korzystanie z zasilacza.
    "Normalne" elektromagnesy mają zawsze kilka tysięcy zwojów cienkiego drutu i rezystancję rzędu 20÷100Ω.
    Pomijam tu przypadki, gdzie uzwojenie nawinięte drutem o średnicy 1mm, a prąd płynący przez uzwojenie to kilkadziesiąt amperów.
    Dodawanie szeregowego rezystora nic nie da, bo liczą się amperozwoje. Szeregowy rezystor ograniczy prąd w takim stopniu, że całość po prostu nie zadziała. Fizyki nie da się oszukać. Siła udżwigu elektromagnesu zależy od amperozwojów, czyli po prostu od wielkości prądu i ilości zwojów w cewce elektromagnesu.
    Można dywagować na temat kształtu drogi magnetycznej (rezystancja obwodu magnetycznego, wszelkie szczeliny w tym obwodzie), nie zmienia to faktu, że najważniejsze są amperozwoje. W popularnych elektromagnesach to po prostu tysiące zwojów cienkiego drutu

    Przykład:
    mamy elektromagnes o 5000 zwojach i płynie przez uzwojenie 0,1A (100mA) mamy amperozwoje 5000x0,1=500Az.
    Drugi elektromagnes ma 500 zwojów i płynie przez to uzwojenie prąd 1A, mamy amperozwoje 500x1=500Az.
    Siła przyciągania taka sama, ale prąd dużo większy.
  • Pomocny post
    #19 16159981
    Xantix
    Poziom 41  
    Posty: 6483
    Pomógł: 686
    Ocena: 1655
    Marian B napisał:
    najważniejsze są amperozwoje.

    Nie należy także zapominać o własnościach rdzenia - czym większa przenikalność rdzenia tym bardziej wzmocnione jest pole magnetyczne generowane przez elektromagnes. Odpowiedni dobór materiału rdzenia i jego kształt także może diametralnie poprawić własności elektromagnesu.

Podsumowanie tematu

✨ Użytkownik zbudował elektromagnes na śrubie M8, owijając 170 zwojów drutu miedzianego 0,5 mm. Doświadczenia z zasilaniem wykazały, że podłączenie do zasilania DC powodowało impulsowe przyciąganie oraz miganie zasilacza, co prowadziło do uszkodzenia oporników. Kluczowe pytania dotyczyły odpowiedniego zasilania elektromagnesu, wpływu odległości na siłę przyciągania oraz możliwości zwiększenia natężenia prądu. Odpowiedzi sugerowały użycie zasilacza DC o dużej wydajności prądowej oraz zwiększenie liczby zwojów do co najmniej 1000, aby uzyskać sensowną siłę przyciągania. Wskazano również na znaczenie właściwości rdzenia oraz jego przenikalności dla efektywności elektromagnesu.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA