Подбор электромагнита

Twilkeris
Offline
Зарегистрирован: 05.02.2016

Добрый вечер, уважаемые форумчане! 

Необходимо перемещать электромагнитом небольшой объект, весом 30 гр,  имеющий в основании железную пластинку, через деревянную дощечку толщиной 3 мм. 

Заказывла вот такой электромагнит, но он не пробивает дощечку. Подскажите пожалуйста, если закажу электромагнит с силой удержания 25кг, этого будет достаточно? Или нужен электромагнит какого-то другого типа? 

 

 

Заранее, благодарю! 

Клапауций 823
Клапауций 823 аватар
Offline
Зарегистрирован: 13.01.2017

для начала попробуй заменить дощечку на тонкое стекло

xDriver
xDriver аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.08.2015

два неизвестных в задаче, питание электромагнита и толщина "дощечки".

Andy
Andy аватар
Offline
Зарегистрирован: 01.01.2016

Twilkeris пишет:
деревянную дощечку толщиной 3 мм

xDriver
xDriver аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.08.2015

виноват :(

Andrey_Y_Ostanovsky
Offline
Зарегистрирован: 03.12.2012

Я бы сначала проверил работу магнита "бэз дощечки".

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

Twilkeris, на Ваш вопрос ответить невозможно - очень не хватает данных: в первую чередь по геометричемким характеристикам магнита и физическим свойствам материалов, использованных при его изготовлении. Но даже при наличии всех необходимых данных нужен достаточно сложный расчет.

В целом можно сказать:

1. Сила взаимодействия с предметом через препятствие во много раз меньше, чем при удержании в нормальном режиме.

2. Сила притяжения магнита, которая необхрдима для перемещения предмета, существенно превосходит силу, которая достаточно для уержания. Т.е. возможна ситуация, что предмиет удерживается, пока от под магнитом, но при перемещении магнита предмет не следует за ним, а остается на мести и про достаточном удалении магнита падает.

 

xDriver
xDriver аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.08.2015
Twilkeris
Offline
Зарегистрирован: 05.02.2016

Доброй ночи, уважаемые форумчане

Был очень приятно удивлен, что отклинулось так много людей. Не ожидал. Мне почему-то и оповещения на почту не приходили. 

Andrey_Y_Ostanovsky, электромагнит прекрасно работает без дощечки. Он и с дощечекой не менее прекрасно работает, только вот при его использовании поставленная задача не решается в таком случае. )))

andriano, да, я читал о сложности расчета. В этом-то и проблема, что даже если я буду обладать всеми необходимыми данными, то расчёты действительно сложны и, насколько я понял, очень приближенные. 

xDriver, я использую блок питания 12V/5A. Конечно же, при необходимости приобрету более мощный БП. Толщина дощечки 3 мм. Благодарю за видео! Очень наглядно и понятно. 

 

Всем большое спасибо за помощь! Только вот что мне делать-то сейчас? В видео xDriver продемонстрировал, что даже при большом напряжении электромагнита, устанавливая между ним и объектом картон толщиной 2,5мм, появляется только небольшой зацеп, а у меня блок весом 30-40 гр. 

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

Twilkeris, по сути у Вас только 3 варианте:

1. Все-таки расчет. Хотя бы приближенный. Правда, дл него помимо геометрии необходимо знать ферромагнитные свойства материала сердечника.

2. Методом тыка: перебирать различные электромагниты до тех пор, пока какой-нибудь не подойдет.

3. Надеяться, что:

- кто-то уже сталкивался с подобной задачей,

- притом, ему, как и Вам нужно было не просто удерживать предмет, но и перемешать его,

- он использовал такую же толщину пластинки, что и у Вас,

- и из материала с аналогичными свойствами,

- и груз у него был той же массы,

- и той же формы,

- и при этом добился успеха,

- при этом данный человек зарегистрирован на нашем форуме,

- в данный период времени читает его,

- и расположен делиться опытом,

- ну и кроме того, Вы сумеете добыть такой же электолмагинит, который у него дал положительный результат.

wdrakula
wdrakula аватар
Онлайн
Зарегистрирован: 15.03.2016

Скорая помощь ботаников нужна? ;)

Хрустальный шар показал мне такие данные: размер сердечника примерно 1 кв см, и размер объекта - примерно 3х3х3 см, магнитный материал - только снизу - железная подложка.

Материал сердечника - на постоянном токе - любая железяка, вопреки расхожему мнению - материал сердечника не столь важен в вашем вопросе, нужно просто что б он был, и был ферромагнетиком, не буду размножать моск - просто железякой.

 Тогда - примерно 0.5 А и около 1000 витков - вполне хватит. проверка такая - должен держать чуть больше 1 кг через вашу дощечку, тогда будет двигать ваши 30 грамм - уверенно. если размер объекта - меньше 3см по плоскости стола, то и магнит нужен меньше, там от 3-ей степени размера зависит.

Для особо умных - от третей степени отношения линейного размера в плоскости к толщине дощечки. ;)

========================

вот, как-то так. Всем - привет!

Twilkeris
Offline
Зарегистрирован: 05.02.2016

wdrakula, Вы словно отряд джедаев, который появился непонятно откуда в самый нужный момент! ))) БОЛЬШОЕ СПАСИБО!

У меня уже начали появляться мысли по поводу того, чтобы взять обычный неодимовый магнит и при помощи двигателя поднимать его к дощечке. ))) 

Arhat109-2
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

Вау... жаль не ношу, а то снял бы шляпу. :)

Тогда задача такая: нужно оценить какую силу будет иметь втягивающий электромагнит с подвижным стержнем в виде цилиндра диаметром 3-5мм (кусок гвоздя) с глубиной втягивания 4 или 8мм (сколько получится, кратно 4мм) .. ну и оценить габарит катушки для него (кол-во ампер-витков). Хотел смастерить а-ля "линейный двигатель" (мускул) для наших Ардуино-лего поделок, но так и не смог толком посчитать что получится по усилию.. хочется катушку упихать в диаметр 16мм и длинной в 16/24мм .. но у меня получается какая-то мизерная сила втягивания даже если завернуть катушку в металлический кожух полностью (почти замкнуть магнитный контур, кроме зазора втягивания).

Можете помочь?

wdrakula
wdrakula аватар
Онлайн
Зарегистрирован: 15.03.2016

ты физику помнишь? Вообще-то школьную еще...

Плотность энергии магнитного поля = B*H/2. Когда ты вводишь сердечник, "В" растет на величину погруженного в поле конца и падает на величину извлеченного. Для простоты прими поле вне соленоида равное половине поля внутри, да хоть вообще 0. Берешь производную по смещению - получаешь силу,  ферштейн?

Итог примерно такой, с отбросами малозначительных деталей:

F = 1/2 * u*u0*S*(N*I/L)^2

N - витков

L - длина катушки

I - ток

S - площадь сердечника (самой железяки)

 u и u0 - мю и мю-нулевое, соответственно.

(N*I/L) - само собой - просто магнитное поле соленоида, которое H. ;)

======================================

Еще проще: при твоем сечении 1000 витков и 500ма дадут примерно 5 кг. чем больше вынут "член" из катушки, тем сила больше. Этой "важной" темой я пренебрег - просто предупреждаю.

Квадратично зависит от ампер и плотности намотки.

Еще раз: квадратично от к-ва витков и тока, и обратно квадратично от длины катушки.

========================

Как-то так. Применяем учебник школьной физики на практике... с допущениями и огрублениями. Максвел ворочается в котле, с Лоренцем и Био-Саварром-Лапласом, пусть это и разные люди! ;).

----------------------------------

утром слегка подредактировал, протрезвев. Множитель забыл.

-----------------------

Еще способ, если тебе легче радиорасчеты - тоже энергетический.

Энергия соленоида = L* I^2 /2

L = u*u0*N^2/l

N - витков, l - длина.

Сила - отношение работы к пути, то есть еще раз на l поделить.

Формула та же самая, путь получение - проще, для радиотехника.

Arhat109-2
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

500 ампер-витков и 5кг тяги .. ну, в общем что-то похожее и получалось. Только в этот габарит такое ни лезет и сильно. Для 0.5А постоянки хорошо если влезет 100витков провода требуемого диаметру.. жаль.

wdrakula
wdrakula аватар
Онлайн
Зарегистрирован: 15.03.2016

Считать не умеешь?

7мм диаметр каркаса, 20 мм длина витка, 1000 витков - 20 м.

Провод d=0.2 мм. 25 витков на 1 кв мм, всего 40 кв. мм. при длине каркаса 15 мм - толщина намотки 3 мм, 4 мм - с запасом на лак.

итого вся катушка 15х15 мм.

Сечение провода 0.1^2 * 3.14 = 0.0314. Сопротивление катушки = 20м* 0.018/0.0314 =  11.5 Ом. При 6 вольтах даст 500 ма. Нужно тоньше - мотай 0.1 -ым и прибавь напряжение.

======================

Arhat109-2
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

Так тоже умею .. там "вторая часть" .. на проводе 0.2мм плотность тока окажется что-то в районе 15 ампер на кв.мм. сечения .. каков будет "нагрев катушки" и как при такой температуре поведен себя ABS-пластик лего-деталек? :)

"Трансформаторные нормы" по температуре в 75грд помнятся в районе 5 А/кв.ммм, не? :(

По температуре, получается провод диаметром не тоньше 0.35мм, а лучше 0.45мм ..

wdrakula
wdrakula аватар
Онлайн
Зарегистрирован: 15.03.2016

Я думал тебе помочь нужно, а не поскандалить... странно. Я на новый спор с тобой, вроде, не подписывался.

тепло на проводе = I^2 * R = 0.5^2 * 12 = 3Вт.

ТРИ Ватта. Сильно нагреется?

Трансформаторные нормы причем? Транс - постоянно работает, а у тебя импульсное использование.

И расчет был на 5 кг тяги. Там ошибка была - 2.5 всего получится. Но тебе, в твоих машинках, более 100 гр тяги - не нужно.

И тогда N*I = 100. Так легче? Это ведь 1000 витков при 100 ма, и, на 0.2 проводе, это 3А/кв.мм. И 125 мвт тепла.

Arhat109-2
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

Да я тоже не собирался спорить как-то, просто излагал те возражения об которые сам тогда спотыкнулся .. не знаю, много ли мало ли 3вт для нагрева катушки такого размеру .. когда-то считал трансы, вот и заложился температурный расчет по плотности тока как "проверочный", но может Вы и правы .. трансы должны работать 24/7, а тут практическит "импульсная работа" .. нажал-отпустил. Ну и про остальное .. не получалось у меня ни 5 ни 2.5 кило тяги .. получалось грамм 25.

Пасибки за ваши расчеты, появится время - попробую сделать и посмотреть чего там на самом деле. Идея была проста: берем катушку и в её торец втыкиваем кусок гвоздя получается "элемент мускула", из которых (2-3-4шт) соединяя последовательно получаем своеобразный "линейный двигатель": подали напругу на катушки каждая из них втянула в себя сердечник предыдущей и общая длина втягивания будет равна суммам длин втягивания каждой катушки. Сняли напругу - мускул ослаб и его можно снова растянуть противоположным движком, например на ногах шагохода. Надеюсь понятно, рисовать лениво..

wdrakula
wdrakula аватар
Онлайн
Зарегистрирован: 15.03.2016

Давай еще раз: ты ведь ближе к радио, чем к теорфизике, так?

Считай энергией по разнице индуктивностей. Помня, что энергия катушки = L * i^2 / 2. Эль, И квардат, пополам. Также как летящий кирпич: E = M * V^2 / 2.

Анекдот помнишь: "...Эх! Хорошо, что пополам!" ?

Ну а энергия = работа, которая равна сила*путь.  Ну вот и все. Дели просто разницу энергий на перемещение гвоздя, только снова не спорь, пожалуйста, ОК?

Если часть сердечника заполнено ферромагнетиком, а часть нет, но бери мю, как среднее по объему. Например, если на треть заполнен объем, то мю= одна треть от мю "гвоздя", то есть примерно 700-800.

Пусть L1 и L2 - расчетная индуктивность без гвоздя и с гвоздем.

Тогда F - сила втягивания (ессно весьма грубая и средняя оценка) = (L2-L1) * I^2 / 2 / d, где d - перемещение гвоздя.