דלג לתוכן
In English
The interaction of electric currents and magnetic fields underlying motors, solenoids and brakes.
הסבר
בתכנון מכני פוגשים אותה בעיקר ברכיבים: שסתום סולנואיד, בלם אלקטרומגנטי, מגנט הרמה וחיישן אינדוקטיבי.
מה זה אומר בפועל
כשמזרימים זרם בסליל שמלופף סביב ליבת ברזל, נוצר שדה מגנטי שמושך עוגן מברזל. בשסתום סולנואיד העוגן פותח מעבר לאוויר; בבלם אלקטרומגנטי הוא מושך לוחית ומשחרר את דיסק החיכוך מכוח הקפיצים; בחיישן אינדוקטיבי, מתכת שמתקרבת משנה את השדה והחיישן מזהה אותה.
למה זה חשוב
- מאפשר לבקר להפעיל כוח ותנועה מהר ובפקודה חשמלית.
- מאפשר זיהוי ללא מגע – חיישנים שלא נשחקים.
- הכוח המגנטי יורד חד עם המרחק, ולכן מרווח האוויר הוא פרמטר תכן מרכזי.
בעיות נפוצות ופתרונות
- כוח נמוך מהצפוי בגלל מרווח אוויר גדול → מרווח קטן ומוגדר, ובדיקת עקומת כוח-מהלך של היצרן.
- סליל מתחמם בהפעלה רציפה → בדיקת מחזור העבודה (ED%) או החזקה במתח מופחת.
- מגנטיות שיורית מחזיקה את העוגן אחרי ניתוק → פער לא מגנטי או לוחית מפרידה.
- חיישן אינדוקטיבי מזהה פחות מהצפוי → מקדם הפחתה לפי סוג המתכת ומרווחי התקנה לפי היצרן.
איפה משתמשים
- שסתומי סולנואיד
- בלמים ומצמדים אלקטרומגנטיים
- מגנטים להרמה ולאחיזה
- חיישני קרבה אינדוקטיביים
- מנועים חשמליים ומפעילים
- מנעולים אלקטרומגנטיים
נוסחאות וגרפים
שטף מגנטי
Φ = B · A · cos θB – צפיפות שטף (T), A – שטח (m²), θ – הזווית מול הנורמל.שדה בסלילה ארוכה
B = μ₀ · μr · N · I / LN – מספר ליפופים, I – זרם (A), L – אורך. μ₀ = 4π·10⁻⁷ H/m.כוח על מוליך בשדה
F = B · I · L · sin θהעיקרון שמאחורי מנועים וסולנואידים.כוח לורנץ
F = q · (E + v × B)כוח על מטען נע בשדה חשמלי ומגנטי.חוק פאראדיי
ε = − N · dΦ/dtמתח מושרה כשהשטף משתנה (גנרטור, שנאי).כוח משיכה של אלקטרומגנט
F ≈ B² · A / (2 · μ₀)A – שטח הקוטב. לכוח כללי: מחלקים בשני אם יש שני קטבים.כוח לפי המרווח
F ∝ (N·I / g)²g – מרווח אוויר. הכוח יורד חזק מאוד כשהמרווח גדל.הספק
P = V · I = I² · Rבסליל: ההספק מתבזר כחום, ולכן יש מגבלת מחזור עבודה.| חומר ליבה | רוויה משוערת Bs (T) |
|---|---|
| ברזל רך / פלדה דלת פחמן | ≈ 1.6–2.0 |
| פלדת סיליקון (שנאים) | ≈ 1.8–2.0 |
| פריט | ≈ 0.3–0.5 |
| אוויר | אין רוויה (μr ≈ 1) |
