સોલેનોઇડ બનાવવું (ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રીસીપ્રોકેટીંગ મિકેનિઝમ). ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ શક્તિશાળી ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવવા માટેના ઉપકરણોમાં ત્રણ મુખ્ય ભાગોનો સમાવેશ થાય છે

સિંગલ-લેયર ઇન્ડક્ટર એ સર્પાકારમાં વીંટળાયેલો વાયર છે. કઠોરતા પૂરી પાડવા માટે, વાયરને સામાન્ય રીતે નળાકાર ફ્રેમની આસપાસ ઘા કરવામાં આવે છે. તેથી, Coil32 માં, ફ્રેમના પરિમાણો અને વાયરનો વ્યાસ પ્રારંભિક પરિમાણો તરીકે લેવામાં આવે છે, કારણ કે તેઓ વ્યવહારીક રીતે માપવા માટે સરળ છે. ગણતરીના સૂત્રો, જોકે, સર્પાકારના જ ભૌમિતિક પરિમાણોનો ઉપયોગ કરે છે. મૂંઝવણ ટાળવા માટે, તમે આ સહાય પૃષ્ઠ પર આ સૂક્ષ્મતા વિશે વધુ વાંચી શકો છો.

સિંગલ-લેયર કોઇલ વ્યાપક બની છે, ખાસ કરીને શોર્ટવેવ અને મીડિયમ વેવ એમેચ્યોર અને બ્રોડકાસ્ટ બેન્ડ ડિઝાઇન માટે. સિંગલ-લેયર કોઇલના મુખ્ય ગુણધર્મો ઉચ્ચ ગુણવત્તા પરિબળ, પ્રમાણમાં નાની આંતરિક ક્ષમતા અને ઉત્પાદનમાં સરળતા છે. ચાલો વળાંક વચ્ચેના અંતર વિના આવા કોઇલની ગણતરી કરવાની પદ્ધતિઓનો વિચાર કરીએ - " વળવા માટે વળો"...

ચાલો એ હકીકતથી શરૂઆત કરીએ કે 19મી સદીના અંતે, એચ.એ. લોરેન્ટ્ઝે સોલેનોઇડની ગણતરી કરવા માટે લંબગોળ ઇન્ટિગ્રલનો ઉપયોગ કરીને એક સૂત્ર મેળવ્યું હતું. લોરેન્ટ્ઝ મોડલ અને મેક્સવેલ મોડલ વચ્ચેનો તફાવત એ હકીકત હતો કે સોલેનોઈડના વળાંકને અનંત પાતળા ગોળ વાયર દ્વારા નહીં, પરંતુ વાયરની વાસ્તવિક જાડાઈ જેટલી પહોળાઈ ધરાવતી અનંત પાતળી સર્પાકાર વાહક ટેપ દ્વારા દર્શાવવામાં આવી હતી. વળાંક વચ્ચેનું અંતર. વાસ્તવિક કોઇલની ગણતરી કરતી વખતે સૂત્ર અત્યંત સચોટ હોય છે જો બાદમાં મોટી સંખ્યામાં વળાંક હોય અને તે વળાંકથી વળાંક હોય. 1909 માં, જાપાની ભૌતિકશાસ્ત્રી એચ. નાગાઓકાએ લોરેન્ટ્ઝ ફોર્મ્યુલાનું રૂપાંતર કર્યું અને તેને એવા સ્વરૂપમાં લાવ્યું જેમાંથી એક મહત્વપૂર્ણ નિષ્કર્ષ આવ્યો - સોલેનોઇડનું ઇન્ડક્ટન્સ ફક્ત કોઇલના આકાર અને કદ પર આધારિત છે. નાગાઓકાનું સૂત્ર નીચે મુજબ છે:

• L s - કોઇલ ઇન્ડક્ટન્સ
• એન- કોઇલ વળાંકની સંખ્યા
• આર- વિન્ડિંગ ત્રિજ્યા
• l- વિન્ડિંગ લંબાઈ
• k એલ- નાગાઓકા ગુણાંક

આ સૂત્રના વિશ્લેષણમાંથી સૌથી મહત્વપૂર્ણ નિષ્કર્ષ એ હતો કે નાગાઓકા ગુણાંક ફક્ત l/D ગુણોત્તર પર આધાર રાખે છે, જેને કહેવામાં આવે છે ફોર્મ ફેક્ટરકોઇલ નાગાઓકા ગુણાંકની ગણતરી લંબગોળ ઇન્ટિગ્રલનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવી હતી. અમે આ સૂત્ર પર વધુ વિગતવાર ધ્યાન આપીશું નહીં, કારણ કે ... Coil32 તેનો ઉપયોગ ગણતરીમાં કરતું નથી. તે માત્ર નોંધવું યોગ્ય છે કે લાંબા સોલેનોઇડના કિસ્સામાં, સૂત્ર નીચેના સ્વરૂપને સરળ બનાવે છે:

જ્યાં S એ કોઇલનો ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર છે. આ સૂત્ર માત્ર શૈક્ષણિક રસનું છે અને વાસ્તવિક કોઇલની ગણતરી માટે યોગ્ય નથી, કારણ કે તે ફક્ત અનંત લાંબા સોલેનોઇડ્સ માટે જ માન્ય છે, જે પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વમાં નથી.

મેક્સવેલના સૂત્ર અથવા નાગાઓકાના સોલેનોઇડ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને સિંગલ લેયર કોઇલની ગણતરી કરી શકાય છે. જો કે, આધુનિક પ્રયોગમૂલક સૂત્રો ખૂબ જ ઉચ્ચ ગણતરીની ચોકસાઈ પ્રદાન કરે છે અને વ્યવહારિક હેતુઓ માટે તદ્દન પર્યાપ્ત છે.

અમે જી. વ્હીલરના સૌથી પ્રખ્યાત સૂત્ર સાથે પ્રયોગમૂલક સૂત્રોની સમીક્ષા અને પસંદગી શરૂ કરીશું. સામાન્ય રીતે, આ સૂત્રનો ઉપયોગ મોટાભાગે વિવિધ કાર્યક્રમો, ઑનલાઇન કેલ્ક્યુલેટર, સંદર્ભ પુસ્તકો અને ઇન્ડક્ટન્સ ગણતરીઓને સમર્પિત લેખોમાં થાય છે.

મૂળમાં, આ સૂત્ર આના જેવો દેખાય છે:

L = a 2 N 2 / (9 a + 10 b)

જ્યાં એન - વળાંકની સંખ્યા, અને a અને b - અનુક્રમે કોઇલ વિન્ડિંગની ત્રિજ્યા અને લંબાઈ. ઇંચમાં પરિમાણો. મેટ્રિક સિસ્ટમ (અથવા તેના બદલે, GHS માટે) માટે આ સૂત્રને અનુકૂલિત કરીને અને ત્રિજ્યાને વ્યાસમાં બદલીને, અમને નીચે મુજબ મળે છે:

• એલ- કોઇલ ઇન્ડક્ટન્સ [µH];
• એન- કોઇલ વળાંકની સંખ્યા;
• ડી- વિન્ડિંગ વ્યાસ [સેમી];
• l- વિન્ડિંગ લંબાઈ [cm];

આ ફોર્મ્યુલાનું આ અમારું સૌથી પ્રખ્યાત સંસ્કરણ છે. અગાઉ, સેન્ટ પીટર્સબર્ગ યુનિવર્સિટી ઓફ ટેલિકોમ્યુનિકેશન્સની વેબસાઇટ પર - sut.ru ત્યાં એક જગ્યાએ માહિતીપ્રદ સંસાધન હતું - dvo.sut.ru, જ્યાં તમે આ સૂત્ર સહિત ઇન્ડક્ટર્સ વિશે ઘણી બધી માહિતી મેળવી શકો છો. આ સંસાધન હવે કમનસીબે કાઢી નાખવામાં આવ્યું છે. પરંતુ અમે qrz.ru પર આ સંસાધનનો ક્લોન શોધવામાં વ્યવસ્થાપિત થયા, જેમાં જૂની ભૂલ પણ સ્થાનાંતરિત થઈ. (0.5е1.0) ફોર્મ્યુલા 2.37 માં. ત્યાં તમે નાગાઓકા સૂત્ર (સૂત્ર 2.28) અને વ્હીલર સૂત્ર (સૂત્ર 2.29) દ્વારા નાગાઓકા ગુણાંક માટે અભિવ્યક્તિ બંને શોધી શકો છો.

1928 માં વ્હીલર દ્વારા સૂત્રની દરખાસ્ત કરવામાં આવી હતી, જ્યારે કોમ્પ્યુટરનું હજુ માત્ર સપનું હતું અને તે સમયે તે ખૂબ જ ઉપયોગી હતું, કારણ કે કાગળના ટુકડા પર "કૉલમમાં" વ્યવહારુ કોઇલની ગણતરી કરવાનું શક્ય બનાવ્યું. રેડિયો એમેચ્યોર્સની સામૂહિક ચેતનામાં સૂત્ર "મૂળ" બની ગયું છે. જો કે, થોડા લોકો જાણે છે કે, કોઈપણ પ્રયોગમૂલક સૂત્રની જેમ, તેની મર્યાદાઓ છે. આ સૂત્ર l/D > 0.4 માટે 1% સુધીની ભૂલ આપે છે, એટલે કે, જો કોઇલ ખૂબ ટૂંકી ન હોય. આ સૂત્ર ટૂંકા કોઇલ માટે યોગ્ય નથી.

આ ખામીને દૂર કરવા માટે અનેક પ્રયાસો થયા. 1985 માં, આર. લુન્ડિને તેના બે પ્રયોગમૂલક સૂત્રો પ્રકાશિત કર્યા, એક "લાંબા" કોઇલ માટે, બીજું "ટૂંકા" કોઇલ માટે, જે એકને 3ppM (±0.0003%) કરતા ઓછી ચોકસાઈ સાથે નાગાઓકા ગુણાંકની ગણતરી કરવાની મંજૂરી આપે છે. નિઃશંકપણે ઉત્પાદન ચોકસાઈ અથવા કોઇલ ઇન્ડક્ટન્સ માપન કરતાં વધુ. અહીં આ સૂત્રો પર આધારિત એક કેલ્ક્યુલેટર છે.
1982 માં, 54 વર્ષ પછી, કોમ્પ્યુટર યુગના આગમન સાથે, વ્હીલરે તેનું "લાંબી" સૂત્ર પ્રકાશિત કર્યું, જેમાં લાંબા અને ટૂંકા એમ બંને રીતે ±0.1% કરતાં વધુની ભૂલ સાથે સિંગલ-લેયર કોઇલની ગણતરી કરવામાં આવી હતી. આ સૂત્ર પાછળથી આર. રોઝેનબૌમ દ્વારા અને ત્યારબાદ આર. વીવર (રોબર્ટ વીવર - તેમની વેબસાઇટ પર સૂત્રનું વિશ્લેષણ અને વ્યુત્પત્તિ) દ્વારા સુધારો કરવામાં આવ્યો હતો.

• ડીકે- વિન્ડિંગ વ્યાસ
• એન- વળાંકની સંખ્યા
• k = l/Dk- કોઇલ ફોર્મ ફેક્ટર, વિન્ડિંગ લંબાઈ અને તેના વ્યાસનો ગુણોત્તર

પરિણામે, અમારી પાસે એક સૂત્ર છે જે અમને ઓછામાં ઓછા 18.5 ppM (નાગાઓકા ફોર્મ્યુલાની તુલનામાં) ની ચોકસાઈ સાથે સિંગલ-લેયર કોઇલની ગણતરી કરવાની મંજૂરી આપે છે, જે લુન્ડિન ફોર્મ્યુલાનો ઉપયોગ કરતાં વધુ ખરાબ છે, પરંતુ પ્રથમ, તે તદ્દન છે. વ્યવહારુ ગણતરીઓ માટે પર્યાપ્ત છે, અને બીજું, અમારી પાસે બેને બદલે એક સરળ સૂત્ર છે, તેના ફોર્મ ફેક્ટરને ધ્યાનમાં લીધા વગર સિંગલ-લેયર કોઇલની ગણતરી કરીએ છીએ.

ફોર્મ્યુલાનો ઉપયોગ ઑનલાઇન સિંગલ-લેયર કોઇલ કેલ્ક્યુલેટર, Coil32 ની જૂની આવૃત્તિઓ તેમજ Linux માટેના પ્રોગ્રામના તમામ સંસ્કરણોમાં અને મોબાઇલ ફોન્સ માટે J2ME એપ્લિકેશનમાં થાય છે.

વિન્ડોઝ માટે Coil32 નું મુખ્ય સંસ્કરણ, તેમજ Android માટે સંસ્કરણ 3.0 થી શરૂ કરીને, વળાંકના સર્પાકાર આકાર અને મનસ્વી વિન્ડિંગ પિચને ધ્યાનમાં લેતા, સિંગલ-લેયર કોઇલની ગણતરી કરવા માટે વધુ જટિલ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરે છે.

1907 માં, ઇ. રોઝા, મેક્સવેલની પદ્ધતિ અને લોરેન્ટ્ઝની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને ગણતરીઓની સરખામણી કરીને,

વાયર પસંદગી.સૌ પ્રથમ, તમારે PEL અથવા અન્ય બ્રાન્ડના વાયરનો આશરે વ્યાસ પસંદ કરવો જોઈએ. ગણતરી સરળ હોવાથી, તે વિવિધ ક્રોસ-સેક્શનના વાયર માટે કરી શકાય છે અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ દ્વારા વપરાશમાં લેવાયેલી ન્યૂનતમ શક્તિ સાથે ચુંબકીય ક્ષેત્રની મજબૂતાઈના સંદર્ભમાં શ્રેષ્ઠ પરિણામો આપે છે તે પસંદ કરો.

વાયરનો વ્યાસ પસંદ કર્યા પછી, તેના ક્રોસ-સેક્શનલ એરિયા 5pr અને તેના માટે અનુમતિપાત્ર વર્તમાન તાકાતની ગણતરી કરવી જરૂરી છે/, તેના ન્યૂનતમ ઘનતાના મૂલ્યના આધારે 2 a/mm 2,

I = 2S ave. (16)

PEL બ્રાન્ડ વાયર માટે, આ ડેટા સંદર્ભ પુસ્તકમાં આપવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ વિન્ડિંગમાં વાયરની લંબાઈ નક્કી કરવી.વાયર l pr ની કુલ લંબાઈ બરાબર હશે

જ્યાં U એ પાવર સ્ત્રોત વોલ્ટેજ છે, V;

આર - વિન્ડિંગ પ્રતિકાર, ઓહ્મ;

S np - વાયરનો ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર, m 2 ;

ρ - કોપર પ્રતિકારકતા 1.7 * 10 -8 ઓહ્મ * m 2 / m;

I - અનુમતિપાત્ર વર્તમાન તાકાત, એ.

કોરમાં રિસેસની ઊંડાઈ અને તેમાં બંધબેસતા વાયરના સ્તરો (પંક્તિઓ)ની સંખ્યાની ગણતરી.વિદ્યુતચુંબકના કોરમાં વિરામની ઊંડાઈ a [સમીકરણ (15)] જાણીને અને ઇન્સ્યુલેશનની જાડાઈ δ ને બાદ કરવાથી અને તેમાંથી વિરામની સક્રિય ઊંડાઈ જોવા મળે છે.

a ak = a - δ u. (18)

આ મૂલ્ય તમને આ જગ્યામાં ફિટ થતા વાયરના સ્તરોની સંખ્યાની ગણતરી કરવાની મંજૂરી આપે છે. કારણ કે વાયરના દરેક સ્તરને ટ્રાન્સફોર્મર અથવા કેપેસિટર પેપરના સ્તરથી આવરી લેવું આવશ્યક છે δ mi = 0.02 mm, પછી દરેક વિન્ડિંગ લેયરની જાડાઈ હશે

d pr + δ bi = d pr + 0.02 mm.

વાયરના સ્તરોની સંખ્યા n sl સ્તરની જાડાઈ દ્વારા કોર રિસેસની સક્રિય ઊંડાઈને વિભાજીત કરીને મેળવી શકાય છે, એટલે કે.

(19)

વિન્ડિંગના સરેરાશ વળાંકની લંબાઈનું નિર્ધારણ.ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ વિન્ડિંગના વળાંકની કુલ સંખ્યા શોધવા માટે, તમારે મધ્યમ વળાંકની લંબાઈ જાણવાની જરૂર છે. આ કરવા માટે, પ્રથમ વિન્ડિંગના સૌથી નાના અને સૌથી મોટા વળાંકની ત્રિજ્યાની ગણતરી કરવી જરૂરી છે. સૌથી નાના વળાંક r ની ત્રિજ્યા દેખીતી રીતે સરવાળો જેટલી હશે

r min = r s + δ અને + r pr, (20)

જ્યાં r c એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ કોરનો ત્રિજ્યા છે, અડધા વ્યાસ d p, mm જેટલો;

δ અને કોર અને વિન્ડિંગ વચ્ચેના ઇન્સ્યુલેશન સ્તરની જાડાઈ છે, mm;

r r - ઇન્સ્યુલેશન સાથે વાયરની ત્રિજ્યા, અડધા વ્યાસ d r, mm જેટલી.

સૌથી મોટા વળાંક r મહત્તમની ત્રિજ્યા બરાબર હશે

સૌથી નાના અને સૌથી મોટા વળાંકની ત્રિજ્યા જાણતા, અંકગણિત સરેરાશ તરીકે મધ્યમ વળાંકની ત્રિજ્યાની ગણતરી કરવી મુશ્કેલ નથી.

(22)

સરેરાશ વળાંક l સરેરાશની લંબાઈ બરાબર હશે

l સરેરાશ = 2πr સરેરાશ. (23)

વાયરના વળાંકની કુલ સંખ્યા અને એક સ્તરમાં તેમની સંખ્યાનું નિર્ધારણ.વાયર l pr ની લંબાઇને, જે અગાઉ મળી આવે છે, તેને મધ્ય વળાંક l cр ની લંબાઇથી વિભાજિત કરવાથી, આપણે વાઇન્ડિંગમાં w વળાંકની કુલ સંખ્યા મેળવીએ છીએ.

(24)

એક સ્તરમાં વાયરના વળાંકની સંખ્યા w sl ને સ્તરોની સંખ્યા દ્વારા વારાઓની કુલ સંખ્યાને ભાગાકાર કરીને શોધી શકાય છે.

(25)

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ કોરમાં નોચની ઊંચાઈનું નિર્ધારણ.આ મૂલ્ય h p ની ગણતરી સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે

(26)

જ્યાં w sl એ એક સ્તરમાં વાયરના વળાંકોની સંખ્યા છે;

d pp - ઇન્સ્યુલેશન સાથે વાયરનો વ્યાસ, mm;

δ અને ધ્રુવના ટુકડા અને વિન્ડિંગ વચ્ચેના ઇન્સ્યુલેશનની જાડાઈ છે, mm;

α એ વિન્ડિંગ લિકેજ ગુણાંક છે, જે વ્યવહારીક રીતે 0.98-0.99 * ની બરાબર લઈ શકાય છે.

* (નાના કોઇલના કદ માટે, ગુણાંક α 1 ની બરાબર લઈ શકાય છે.)

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ ગેપમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિનું નિર્ધારણ.ઉપર, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ કોરના પરિમાણો, તેમાં વાયરના વળાંકની સંખ્યા અને ધ્રુવના ટુકડાઓ અને ઉપકરણના મુખ્ય ભાગ વચ્ચેના અંતરનું કદ નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું. હવે તમારે તેના ચુંબકીય ગુણધર્મો સાથે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટના પરિમાણો અને વિન્ડિંગનું પાલન તપાસવું જોઈએ. આ કરવા માટે, કુલ વર્તમાન કાયદાના સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને ગેપમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રની તાકાતની ગણતરી કરવી જરૂરી છે.

Iw = H 0 l 0 + H c l c + H t l t,

જ્યાં હું વિન્ડિંગમાં વર્તમાન તાકાત છે, a;

w એ વિન્ડિંગમાં વાયરના વળાંકોની સંખ્યા છે;

l 0 - ગેપ કદ, m;

Н с - કોરમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રની તાકાત, a/m;

l c - કોરની મધ્ય રેખાનું મૂલ્ય, તેમાં ચુંબકીય પ્રવાહની લંબાઈ જેટલી, m;

N t - ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ હાઉસિંગમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રની તાકાત, a/m;

l t - ઉપકરણના શરીરમાં ચુંબકીય પ્રવાહની લંબાઈ, m.

H c l c અને H t l t ના મૂલ્યોની અવગણના કરી શકાય છે, કારણ કે તેઓ H 0 l 0 ના મૂલ્યની સરખામણીમાં નાના છે. પછી એક સરળ સ્વરૂપમાં કુલ વર્તમાન કાયદાના સમીકરણનું સ્વરૂપ હશે

Iw = H 0 l 0 ,

H 0 = Iw/l 0 (27)

આવી ચુંબકીય પ્રણાલીઓમાં સામાન્ય રીતે કાર્યક્ષમતા પરિબળ E f 0.8-0.9 ની રેન્જમાં હોય છે, તેથી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સિસ્ટમની ગણતરીને પૂર્ણ ગણી શકાય જો ચુંબકીય ક્ષેત્રની તાકાત, 0.8 ની બરાબર E f ધ્યાનમાં લેતા, કરતાં ઓછી ન હોય. 130,000-150,000 વાહનો,એટલે કે

H 0 E f = 150,000.

વિન્ડિંગ બનાવવા માટે જરૂરી વાયરની માત્રા નક્કી કરવી.સંદર્ભ સાહિત્ય વજન આપે છે, મી 100 મીઅવાહક વાયર, ગ્રામમાં વ્યક્ત. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ વિન્ડિંગના ઉત્પાદન માટે જરૂરી TPR વાયરનું કુલ વજન બરાબર છે

m pr = l pr m / 100 ગ્રામ (28)

ઉપકરણની કુલ લંબાઈનું નિર્ધારણ.અગાઉ, સમીકરણો (13) અને (26) પરથી, ધ્રુવના ટુકડાઓ l p ની ઊંચાઈ અને ઈલેક્ટ્રોમેગ્નેટ વિન્ડિંગ માટે રિસેસ h p ની ઊંચાઈ મળી આવી હતી. આ મૂલ્યોનો ઉપયોગ કરીને, તમે કોર L c ની લંબાઈ મિલીમીટરમાં નક્કી કરી શકો છો

L c = 2l p +h p (29)

આ મૂલ્યમાં ઉપકરણ પાઈપો સાથે કવર અને તળિયે L ઉમેરવું જોઈએ અને પાણીના પ્રવાહના મુક્ત માર્ગ અને હાઉસિંગમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ કેસીંગના પ્લેસમેન્ટ માટે L B ઉમેરવું જોઈએ. આમ, ઉપકરણ L ની કુલ લંબાઈ સરવાળા દ્વારા દર્શાવવામાં આવશે L = L C + L થી + L B mm.

ઉદાહરણ. ZIL-130 એન્જિન પર મેગ્નેટિક વોટર ટ્રીટમેન્ટ માટે ઉપકરણની ગણતરી.રેડિયેટર પર સ્થિત પાઈપોથી પાણીના પંપ પરના પાઈપ વચ્ચેનું અંતર છે 0.24 મી (240 મીમી). સમગ્ર ઉપકરણનું અંદાજિત કદ બરાબર લઈ શકાય છે 0.2 મીટર (200 મીમી).

વલયાકાર ગેપનો ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર S ને આંતરિક સાથે નળીના ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તારની બરાબર લેવો જોઈએ ∅ 0.045 m (45 mm) 0.0016 m2 (1600 mm2).

એન્જિન પર ઉપલબ્ધ ખાલી જગ્યાના આધારે, ઉપકરણના Dk બોડીનો વ્યાસ બરાબર લઈ શકાય છે. 120 મીમી.

કેસ દિવાલ જાડાઈ સાથે 4 મીમીઉપકરણના શરીરનો આંતરિક વ્યાસ હોવો જોઈએ

dk = 120 - 8 = 112 મીમી.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ કેસીંગ D k0 નો વ્યાસ સમીકરણ (11) અનુસાર સમાન હશે

ધ્રુવ ભાગનો વ્યાસ D p છે [સમીકરણ (12) મુજબ]

D p = D k0 - 2 (δ k + δ u) = 104 - 4 = 100 mm.

ધ્રુવ ભાગ l p ની ઊંચાઈ હશે [જુઓ. સમીકરણ (13)]

l p = D p / 4 = 100 / 4 = 25 mm

સમીકરણ (14) અનુસાર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ કોર વ્યાસ d p

માળખાકીય રીતે, આ મૂલ્ય ઘટાડી શકાય છે 40 મીમી, એટલે કે d p ​​= 40 mm. સમીકરણ (15) અનુસાર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ વિન્ડિંગ માટે વિરામની ઊંડાઈ a

d = D p - d p / 2 = 100 - 40 / 2 = 30 mm.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ બોડી અને ધ્રુવના ટુકડા વચ્ચેનું અંતર માપ l 0 બરાબર છે

l 0 = d K - D p = 112 - 100 = 12 mm (0.012 m).

ઉદાહરણ. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ વિન્ડિંગની ગણતરી.ના વ્યાસ સાથે PEL વાયર દો 0.9 મીમીઅને ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર સાથે 0.6362*10 -6 મિલિગ્રામ (0.6362 mm 2). આપેલ વાયર ક્રોસ-સેક્શન માટે અનુમતિપાત્ર વર્તમાન તાકાત બરાબર છે 1.27 એ.

સમગ્ર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ વિન્ડિંગનો પ્રતિકાર છે

R = U / I * 12 * / 1.27 = 9.45 ohms.

* (પાવર સ્ત્રોત વોલ્ટેજ - બેટરી.)

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટને વિન્ડિંગ કરવા માટે વાયરની લંબાઈ l pr

l pr = RS pr / ρ = 9.45*0.6362*10 -6 / 1.7*10 -3 = 353 m.

સમીકરણ (18) અનુસાર સક્રિય ખોદકામની ઊંડાઈ બરાબર છે

અને ak = a - δ u = 30 - 1 = 29 mm.

આ જગ્યામાં બંધબેસતા વાયર n sl ના સ્તરોની સંખ્યા, સમીકરણ (19) અનુસાર, બરાબર છે

p sl = a - δ અને / d pr + 0.02 = 29 / 0.96 + 0.02 = 29.6 અથવા 29 સ્તરો.

સૌથી નાના વળાંકની ત્રિજ્યા r મિનિટ [સમીકરણ (20) મુજબ] બરાબર છે

r min = r s + δ I + r pr = 20 + 1 + 0.48 = 21.48 mm.

મહત્તમ વળાંકની ત્રિજ્યા [સમીકરણ (21) અનુસાર] બરાબર છે

r મહત્તમ = r મિનિટ + (d pr + 0.02) (n sl - 1) = 21.48 + 0.98*29 = 49.9 mm.

મધ્યમ વળાંકની ત્રિજ્યા સરેરાશ r [જુઓ સમીકરણ (22)]

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટને ઉપકરણ એન્જિનિયરિંગમાં ઉપકરણ ડ્રાઇવ તત્વ (સંપર્કો, સ્ટાર્ટર્સ, રિલે, સ્વચાલિત મશીનો, સ્વીચો) અને એક ઉપકરણ તરીકે વ્યાપક એપ્લિકેશન મળી છે જે દળો બનાવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ક્લચ અને બ્રેક્સમાં.

આપેલ પ્રવાહ માટે, ચુંબકીય પ્રતિકાર ઘટતા ચુંબકીય સંભવિતમાં ઘટાડો થાય છે. પ્રતિકાર સામગ્રીની ચુંબકીય અભેદ્યતાના વિપરીત પ્રમાણમાં હોવાથી, આપેલ પ્રવાહ માટે ચુંબકીય અભેદ્યતા શક્ય તેટલી ઊંચી હોવી જોઈએ. આ તમને m.f ઘટાડવા માટે પરવાનગી આપે છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ ચલાવવા માટે જરૂરી વિન્ડિંગ્સ અને પાવર; વિન્ડિંગ વિન્ડો અને સમગ્ર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટના પરિમાણોમાં ઘટાડો થાય છે. m.f.s માં ઘટાડો અન્ય પરિમાણો અપરિવર્તિત સાથે, તે વિન્ડિંગ તાપમાન ઘટાડે છે.

સામગ્રીનું બીજું મહત્વનું પરિમાણ સંતૃપ્તિ ઇન્ડક્શન છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ દ્વારા વિકસિત બળ ઇન્ડક્શનના વર્ગના પ્રમાણસર છે. તેથી, વધુ અનુમતિપાત્ર ઇન્ડક્શન, સમાન પરિમાણો માટે વધુ વિકસિત બળ.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ વિન્ડિંગ ડી-એનર્જાઇઝ્ડ થયા પછી, સિસ્ટમમાં એક અવશેષ પ્રવાહ છે, જે સામગ્રીના બળજબરી બળ અને કાર્યકારી અંતરની વાહકતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. શેષ પ્રવાહ આર્મચરને વળગી રહેવાનું કારણ બની શકે છે. આ ઘટનાને ટાળવા માટે, સામગ્રીમાં ઓછી બળજબરી હોવી જરૂરી છે.

આવશ્યક આવશ્યકતાઓ સામગ્રીની ઓછી કિંમત અને તેની ઉત્પાદનક્ષમતા છે.

સૂચવેલ ગુણધર્મો સાથે, સામગ્રીની ચુંબકીય લાક્ષણિકતાઓ સ્થિર હોવી જોઈએ (તાપમાન, સમય, યાંત્રિક આંચકાથી બદલાતી નથી).

ચુંબકીય સર્કિટની ગણતરીના પરિણામે, વિન્ડિંગની આવશ્યક મેગ્નેટોમોટિવ ફોર્સ (MMF) નક્કી કરવામાં આવે છે. વિન્ડિંગ એવી રીતે ડિઝાઇન કરવું જોઈએ કે, એક તરફ, તે જરૂરી MMF પ્રદાન કરે છે, અને બીજી બાજુ, જેથી તેનું મહત્તમ તાપમાન ઉપયોગમાં લેવાતા ઇન્સ્યુલેશન વર્ગ માટે અનુમતિપાત્ર કરતાં વધી ન જાય.

કનેક્શન પદ્ધતિના આધારે, વોલ્ટેજ વિન્ડિંગ્સ અને વર્તમાન વિન્ડિંગ્સને અલગ પાડવામાં આવે છે. પ્રથમ કિસ્સામાં, વિન્ડિંગ પર લાગુ વોલ્ટેજ તેના અસરકારક મૂલ્યમાં સ્થિર છે, બીજામાં - ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ વિન્ડિંગનો પ્રતિકાર બાકીના સર્કિટના પ્રતિકાર કરતા ઘણો ઓછો છે, જે વર્તમાનનું સતત મૂલ્ય નક્કી કરે છે.

ડીસી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ વિન્ડિંગની ગણતરી.

આકૃતિ 72 ચુંબકીય સર્કિટ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ કોઇલ બતાવે છે. વિન્ડિંગ 1 કોઇલ ઇન્સ્યુલેટેડ વાયરથી બનાવવામાં આવે છે, જે ફ્રેમ પર ઘા છે 2.

રીલ્સ ફ્રેમલેસ પણ હોઈ શકે છે. આ કિસ્સામાં, વિન્ડિંગ વળાંકને ટેપ અથવા શીટના ઇન્સ્યુલેશન અથવા પોટિંગ સંયોજન સાથે જોડવામાં આવે છે.

વોલ્ટેજ વિન્ડિંગની ગણતરી કરવા માટે, વોલ્ટેજનો ઉલ્લેખ કરવો આવશ્યક છે યુઅને MDS. વિન્ડિંગ વાયર ક્રોસ-સેક્શન qઅમે જરૂરી MDS ના આધારે શોધીએ છીએ:

પ્રતિકારકતા ક્યાં છે;

- સરેરાશ કોઇલ લંબાઈ (આકૃતિ 72);

આર- સમાન વિન્ડિંગ પ્રતિકાર

સતત સરેરાશ કોઇલ લંબાઈ અને આપેલ MMF સાથે, તે ઉત્પાદન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

જો, સતત વોલ્ટેજ અને વળાંકની સરેરાશ લંબાઈ પર, MMF વધારવું જરૂરી છે, તો પછી મોટા ક્રોસ-સેક્શનનો વાયર લેવો જરૂરી છે. આ કિસ્સામાં, વિન્ડિંગમાં ઓછા વળાંક હશે. વિન્ડિંગમાં વર્તમાન વધશે, કારણ કે વળાંકની સંખ્યામાં ઘટાડો અને વાયરના ક્રોસ-સેક્શનમાં વધારો થવાને કારણે તેનો પ્રતિકાર ઘટશે.

મળેલા ક્રોસ-સેક્શનના આધારે, કદ બદલવાની કોષ્ટકોનો ઉપયોગ કરીને, નજીકના પ્રમાણભૂત વાયર વ્યાસ જોવા મળે છે.

આકૃતિ 72 – ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ વિન્ડિંગની ગણતરી

ગરમીના સ્વરૂપમાં વિન્ડિંગમાં છોડવામાં આવતી શક્તિ નીચે મુજબ નક્કી કરવામાં આવે છે:

આપેલ કોઇલ ક્રોસ-સેક્શન માટે વિન્ડિંગ વળાંકની સંખ્યા કોપર ફિલ ફેક્ટર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે

વિન્ડિંગના કોપર દ્વારા કબજો કરાયેલ વિસ્તાર ક્યાં છે;

- કોપર માટે વિન્ડિંગ ક્રોસ-સેક્શન.

વળાંકની સંખ્યા

.

પછી વિન્ડિંગ દ્વારા વપરાશમાં લેવાયેલી શક્તિ અભિવ્યક્તિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે

.

વર્તમાન વિન્ડિંગની ગણતરી કરવા માટે, પ્રારંભિક પરિમાણો MMF અને સર્કિટ વર્તમાન છે. વિન્ડિંગના વળાંકોની સંખ્યા અભિવ્યક્તિમાંથી મળે છે. વાયર ક્રોસ-સેક્શન ભલામણ કરેલ વર્તમાન ઘનતાના આધારે પસંદ કરી શકાય છે, જે લાંબા ગાળા માટે 2...4 A/mm 2, તૂટક તૂટક માટે 5...12 A/mm 2, 13...30 A/ ટૂંકા ગાળાના ઓપરેટિંગ મોડ્સ માટે mm 2. જો વિન્ડિંગ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટની સર્વિસ લાઇફ 500 કલાકથી વધુ ન હોય તો આ મૂલ્યોમાં આશરે 2 ગણો વધારો કરી શકાય છે. સામાન્ય વિન્ડિંગ દ્વારા કબજે કરાયેલ વિન્ડો વિસ્તાર વળાંકની સંખ્યા અને વાયરના વ્યાસ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ડી

ચુંબકીય સર્કિટની ગણતરીના પરિણામે, વિન્ડિંગની આવશ્યક એમએમએફ નક્કી કરવામાં આવે છે. વિન્ડિંગ એવી રીતે ડિઝાઇન કરવું જોઈએ કે, એક તરફ, તે જરૂરી MMF પ્રદાન કરે છે, અને બીજી બાજુ, જેથી તેનું મહત્તમ તાપમાન વપરાયેલ ઇન્સ્યુલેશન વર્ગ માટે અનુમતિપાત્ર કરતાં વધી ન જાય.

કનેક્શન પદ્ધતિના આધારે, વોલ્ટેજ વિન્ડિંગ્સ અને વર્તમાન વિન્ડિંગ્સને અલગ પાડવામાં આવે છે. પ્રથમ કિસ્સામાં, વિન્ડિંગ પર લાગુ વોલ્ટેજ તેના અસરકારક મૂલ્યમાં સ્થિર છે, બીજામાં — ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ વિન્ડિંગનો પ્રતિકાર બાકીના સર્કિટના પ્રતિકાર કરતા ઘણો ઓછો છે, જે વર્તમાનનું સતત મૂલ્ય નક્કી કરે છે.

ગણતરીડીસી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ વિન્ડિંગ્સ.

ફિગ માં. આકૃતિ 4.8 ચુંબકીય સર્કિટ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ કોઇલ બતાવે છે. વિન્ડિંગ 1 કોઇલ ઇન્સ્યુલેટેડ વાયરથી બનાવવામાં આવે છે, જે ફ્રેમ પર ઘા છે 2.

રીલ્સ ફ્રેમલેસ પણ હોઈ શકે છે. આ કિસ્સામાં, વિન્ડિંગ વળાંકને ટેપ અથવા શીટના ઇન્સ્યુલેશન અથવા પોટિંગ સંયોજન સાથે જોડવામાં આવે છે.

વોલ્ટેજ વિન્ડિંગની ગણતરી કરવા માટે, વોલ્ટેજનો ઉલ્લેખ કરવો આવશ્યક છે અને MDS. વિન્ડિંગ વાયર ક્રોસ-સેક્શન અમે જરૂરી MDS ના આધારે શોધીએ છીએ:

, (4.13)

ક્યાંથી , (4.14)

જ્યાં — પ્રતિકારકતા; — સરેરાશ કોઇલ લંબાઈ (ફિગ. 4.8); — વિન્ડિંગ પ્રતિકાર સમાન છે.

(4.13) થી તે અનુસરે છે કે, સતત સરેરાશ કોઇલ લંબાઈ અને આપેલ MMF સાથે, તે ઉત્પાદન દ્વારા નક્કી થાય છે .

જો, સતત વોલ્ટેજ અને વળાંકની સરેરાશ લંબાઈ પર, MMF વધારવું જરૂરી છે, તો પછી મોટા ક્રોસ-સેક્શનનો વાયર લેવો જરૂરી છે. આ કિસ્સામાં, વિન્ડિંગમાં ઓછા વળાંક હશે. વિન્ડિંગમાં વર્તમાન વધશે, કારણ કે વળાંકની સંખ્યામાં ઘટાડો અને વાયરના ક્રોસ-સેક્શનમાં વધારો થવાને કારણે તેનો પ્રતિકાર ઘટશે.

મળેલા ક્રોસ-સેક્શનના આધારે, કદ બદલવાની કોષ્ટકોનો ઉપયોગ કરીને, નજીકના પ્રમાણભૂત વાયર વ્યાસ જોવા મળે છે.

ગરમીના સ્વરૂપમાં વિન્ડિંગમાં છોડવામાં આવતી શક્તિ નીચે પ્રમાણે નક્કી કરવામાં આવે છે: .

આપેલ કોઇલ ક્રોસ-સેક્શન માટે વિન્ડિંગના વળાંકની સંખ્યા કોપર ફિલ ફેક્ટર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જ્યાં વિન્ડિંગના કોપર દ્વારા કબજો કરવામાં આવેલ વિસ્તાર છે; - કોપર માટે વિન્ડિંગ ક્રોસ-સેક્શન. વળાંકની સંખ્યા. પછી વિન્ડિંગ દ્વારા વપરાશમાં લેવાયેલી શક્તિ અભિવ્યક્તિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે

.

વર્તમાન વિન્ડિંગની ગણતરી કરવા માટે, પ્રારંભિક પરિમાણો MMF અને સર્કિટ વર્તમાન છે. વિન્ડિંગના વળાંકોની સંખ્યા અભિવ્યક્તિમાંથી મળે છે. વાયર ક્રોસ-સેક્શન ભલામણ કરેલ વર્તમાન ઘનતાના આધારે પસંદ કરી શકાય છે, જે લાંબા ગાળા માટે 2...4 A/mm 2, તૂટક તૂટક માટે 5...12 A/mm 2, 13...30 A/ ટૂંકા ગાળાના ઓપરેટિંગ મોડ્સ માટે mm 2. જો વિન્ડિંગ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટની સર્વિસ લાઇફ 500 કલાકથી વધુ ન હોય તો આ મૂલ્યોમાં આશરે 2 ગણો વધારો કરી શકાય છે. સામાન્ય વિન્ડિંગ દ્વારા કબજે કરાયેલ વિન્ડો વિસ્તાર વળાંકની સંખ્યા અને વાયરના વ્યાસ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

.

જાણીને, તમે સરેરાશ વળાંક લંબાઈ, વિન્ડિંગ પ્રતિકાર અને તેમાં થતા નુકસાનને નિર્ધારિત કરી શકો છો. આ પછી, વિન્ડિંગ હીટિંગનું મૂલ્યાંકન કરી શકાય છે.

ગણતરીએસી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ વિન્ડિંગ્સ.

વોલ્ટેજ વિન્ડિંગની ગણતરી કરવા માટેનો પ્રારંભિક ડેટા એમએમએફ, ચુંબકીય પ્રવાહ અને નેટવર્ક વોલ્ટેજના કંપનવિસ્તાર છે. મુખ્ય વોલ્ટેજ સક્રિય અને પ્રતિક્રિયાશીલ વોલ્ટેજ ટીપાં દ્વારા સંતુલિત છે

અનુક્રમે વોલ્ટેજ અને વર્તમાનના અસરકારક મૂલ્યો ક્યાં અને છે.

વળાંકની સંખ્યા નક્કી કર્યા પછી જ વર્તમાન અને પ્રતિકારની ગણતરી કરી શકાય છે, તેથી સૂત્ર (4.15) તમને વિન્ડિંગના તમામ પરિમાણોને તરત જ શોધવાની મંજૂરી આપતું નથી. સમસ્યા ક્રમિક અંદાજની પદ્ધતિ દ્વારા હલ થાય છે.

સક્રિય વોલ્ટેજ ડ્રોપ પ્રતિક્રિયાશીલ કરતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછો હોવાથી, ગણતરીની શરૂઆતમાં આપણે લઈએ છીએ .

પછી વિન્ડિંગના વળાંકની સંખ્યા .

જો, પ્રાપ્ત ડેટાને (4.15) માં બદલ્યા પછી, ડાબી બાજુ 10% થી વધુ જમણી બાજુથી અલગ પડે છે, તો સંતોષકારક મેચ પ્રાપ્ત થાય ત્યાં સુધી વળાંકની સંખ્યામાં ફેરફાર કરવો જરૂરી છે.

ગણતરી કર્યા પછી, વિન્ડિંગને ગરમ કરવા માટે તપાસવામાં આવે છે. ગણતરી ડીસી વિન્ડિંગ્સની જેમ જ હાથ ધરવામાં આવે છે.

એડી કરંટ અને હિસ્ટેરેસિસથી થતા નુકસાનને કારણે ચુંબકીય સર્કિટની ગરમી એ એક વિશિષ્ટ લક્ષણ છે. કોર દ્વારા વિન્ડિંગમાં ઉત્પન્ન થતી ગરમીને દૂર કરવી મુશ્કેલ છે; મહત્તમ તાપમાન સાથેનો બિંદુ વિન્ડિંગની આંતરિક ત્રિજ્યા પર રહેલો છે. ઠંડકને સુધારવા માટે, તેઓ કોઇલના છેડાની સપાટીને વધારવાનું વલણ ધરાવે છે જ્યારે તેની લંબાઈ ઘટાડે છે.

એક નળાકાર વિન્ડિંગ કે જેની લંબાઈ તેના વ્યાસ કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે હોય તેને સોલેનોઇડ કહેવામાં આવે છે. અંગ્રેજીમાંથી અનુવાદિત, આ શબ્દનો અર્થ થાય છે "પાઈપની જેમ," એટલે કે, તે પાઇપ જેવું જ કોઇલ છે.

સોલેનોઇડ્સના પ્રકાર

તેમના હેતુ મુજબ, સોલેનોઇડ્સને બે વર્ગોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે:

1. સ્થિર. એટલે કે સ્થિર ચુંબકીય ક્ષેત્રો માટે જે ચોક્કસ મૂલ્યો પર લાંબા સમય સુધી ચાલે છે.
2. પલ્સ. સ્પંદિત ચુંબકીય ક્ષેત્રો બનાવવા માટે. તેઓ માત્ર થોડા સમય માટે જ અસ્તિત્વ ધરાવે છે, 1 સેકન્ડથી વધુ નહીં.

સ્થિર 2.5x10 5 Oe કરતાં વધુ ના ક્ષેત્રો બનાવવા માટે સક્ષમ. પલ્સ-પ્રકારના સોલેનોઇડ્સ 5x10 6 Oe ના ક્ષેત્રો બનાવી શકે છે. જો, ક્ષેત્ર બનાવતી વખતે, સોલેનોઇડ્સ વિકૃતિને આધિન ન હોય અને વધુ ગરમ ન થાય, તો ચુંબકીય ક્ષેત્ર પસાર થતા પ્રવાહ પર સીધો આધાર રાખે છે: Н = k*I, ક્યાં k- સોલેનોઇડનું સતત મૂલ્ય, ગણતરી માટે યોગ્ય.

સ્થિર વિભાજિત કરવામાં આવે છે:

• પ્રતિરોધક.
• સુપરકન્ડક્ટીંગ.

પ્રતિરોધક સોલેનોઈડ એવી સામગ્રીમાંથી બનાવવામાં આવે છે જેમાં વિદ્યુત પ્રતિકાર હોય છે. આ સંદર્ભે, તેમની નજીક આવતી બધી ઊર્જા ગરમીમાં ફેરવાય છે. ઉપકરણના થર્મલ વિનાશને ટાળવા માટે, વધારાની ગરમી દૂર કરવી જરૂરી છે. આ હેતુઓ માટે, ક્રાયોજેનિક અથવા પાણીના ઠંડકનો ઉપયોગ થાય છે. આને સોલેનોઇડને પાવર કરવા માટે જરૂરી ઊર્જાની તુલનામાં સહાયક ઊર્જાની જરૂર છે.

સુપરકન્ડક્ટીંગ સોલેનોઈડ સુપરકન્ડક્ટીંગ પ્રોપર્ટીઝવાળા એલોયમાંથી બનાવવામાં આવે છે. પ્રયોગ દરમિયાન વિવિધ તાપમાને તેમનો વિદ્યુત પ્રતિકાર શૂન્ય છે. જ્યારે સુપરકન્ડક્ટીંગ સોલેનોઈડ ચાલે છે, ત્યારે ગરમી માત્ર યોગ્ય વાહક અને વોલ્ટેજ સ્ત્રોતમાં જ ઉત્પન્ન થાય છે. આ કિસ્સામાં, પાવર સ્ત્રોતને બાકાત કરી શકાય છે, કારણ કે સોલેનોઇડ શોર્ટ-સર્કિટ મોડમાં કાર્ય કરે છે. આ કિસ્સામાં, ક્ષેત્ર અનંત લાંબા સમય સુધી ઊર્જા વપરાશ વિના અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે, જો કે સુપરકન્ડક્ટિવિટી જાળવવામાં આવે.

શક્તિશાળી ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવવા માટેના ઉપકરણોમાં ત્રણ મુખ્ય ભાગો શામેલ છે:

1. સોલેનોઇડ.
2. વર્તમાન સ્ત્રોત.
3. ઠંડક પ્રણાલી.

સોલેનોઇડ ડિઝાઇન કરતી વખતે, આંતરિક ચેનલના પરિમાણો અને પાવર સ્ત્રોતની શક્તિ ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે.

સ્થિર ક્ષેત્રોની રચના માટે પ્રતિરોધક સોલેનોઇડ સાથે ઉપકરણની રચના એ વૈશ્વિક વૈજ્ઞાનિક અને તકનીકી કાર્ય છે. આપણા દેશ સહિત વિશ્વમાં, સમાન ઉપકરણોવાળી થોડી જ પ્રયોગશાળાઓ છે. વિવિધ ડિઝાઇનના સોલેનોઇડ્સનો ઉપયોગ થાય છે, જેનું ઓપરેશન થર્મલ સીમાની નજીક કરવામાં આવે છે.

આવા ઉપકરણોને જાળવવા માટે, ઉચ્ચ લાયકાત ધરાવતા કર્મચારીઓનો સમાવેશ થતો સ્ટાફ જરૂરી છે, જેનું કાર્ય ખૂબ મૂલ્યવાન છે. વિદ્યુત ઉર્જા માટે ચૂકવણી કરવામાં મોટાભાગની નાણાં ખર્ચવામાં આવે છે. આવા શક્તિશાળી સોલેનોઇડ્સનું સંચાલન અને જાળવણી સમય જતાં ચૂકવણી કરે છે, કારણ કે વિજ્ઞાનના વિવિધ ક્ષેત્રોમાં, વિવિધ દેશોના વૈજ્ઞાનિકો અને સંશોધકો વિજ્ઞાનના વિકાસ માટે સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિણામો મેળવી શકે છે.

સુપરકન્ડક્ટિંગ સોલેનોઇડ્સનો ઉપયોગ કરીને સૌથી જટિલ અને મહત્વપૂર્ણ સમસ્યાઓ ઉકેલી શકાય છે. આ પદ્ધતિ વધુ અસરકારક, આર્થિક અને સરળ છે. ઉદાહરણ તરીકે, અમે સુપરકન્ડક્ટિંગ સોલેનોઇડ્સ દ્વારા શક્તિશાળી સ્થિર ક્ષેત્રોની રચનાનો ઉલ્લેખ કરી શકીએ છીએ. સુપરકન્ડક્ટિવિટીનો સૌથી મૂળ ગુણધર્મ નિર્ણાયક મૂલ્યથી નીચેના તાપમાને કેટલાક એલોય અને ધાતુઓમાં વિદ્યુત પ્રતિકારની ગેરહાજરી છે.

સુપરકન્ડક્ટિવિટીની ઘટના સોલેનોઇડનું ઉત્પાદન કરવાનું શક્ય બનાવે છે જે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના પસાર થવા દરમિયાન ઊર્જાને વિખેરી નાખતું નથી. જો કે, જનરેટેડ ફીલ્ડની મર્યાદા છે કે જ્યારે નિર્ણાયક ક્ષેત્રના ચોક્કસ મૂલ્ય સુધી પહોંચી જાય છે, ત્યારે સુપરકન્ડક્ટિવિટીની મિલકતનો નાશ થાય છે અને વિદ્યુત પ્રતિકાર પુનઃસ્થાપિત થાય છે.

નિર્ણાયક ક્ષેત્ર વધે છે કારણ કે તાપમાન 0 થી સૌથી વધુ મૂલ્ય સુધી ઘટે છે. છેલ્લી સદીના 50 ના દાયકામાં, એલોયની શોધ કરવામાં આવી હતી જેનું નિર્ણાયક તાપમાન 10 થી 20 K ની રેન્જમાં છે. વધુમાં, તેઓ ખૂબ જ શક્તિશાળી જટિલ ક્ષેત્રોના ગુણધર્મો ધરાવે છે.

આવા એલોય બનાવવા અને તેમાંથી સોલેનોઇડ કોઇલ માટે સામગ્રી બનાવવા માટેની તકનીક ખૂબ જ શ્રમ-સઘન અને જટિલ છે. તેથી, આવા ઉપકરણોની ઊંચી કિંમત હોય છે. જો કે, તેઓ ચલાવવા માટે સસ્તા અને જાળવણી માટે સરળ છે. આ માટે માત્ર ઓછી શક્તિ અને પ્રવાહી હિલીયમના ઓછા વોલ્ટેજ પાવર સપ્લાયની જરૂર છે. સ્ત્રોત પાવરને 1 કિલોવોટથી વધુની જરૂર પડશે નહીં. આવા સોલેનોઇડ્સના ઉપકરણમાં તાંબાની બનેલી કોઇલ અને સ્ટ્રેન્ડેડ વાયર, ટેપ અથવા બસ સાથે સુપરકન્ડક્ટરનો સમાવેશ થાય છે.

હજી વધુ શક્તિશાળી ક્ષેત્રો બનાવવા માટે ઊર્જા ખર્ચ ઘટાડવાનું શક્ય છે. આ તક રશિયા સહિત અનેક અગ્રણી દેશોમાં લાગુ કરવામાં આવી રહી છે. આ પદ્ધતિ વોટર-કૂલ્ડ અને સુપરકન્ડક્ટિંગ સોલેનોઇડ્સના મિશ્રણના ઉપયોગ પર આધારિત છે. તેને હાઇબ્રિડ સોલેનોઇડ પણ કહેવામાં આવે છે. આ ઉપકરણ બંને પ્રકારના સોલેનોઇડ્સના ઉચ્ચતમ પ્રાપ્ત કરી શકાય તેવા ક્ષેત્રોને એકીકૃત કરે છે.

વોટર-કૂલ્ડ સોલેનોઈડ સુપરકન્ડક્ટીંગની અંદર સ્થિત હોવું જોઈએ. હાઇબ્રિડ સોલેનોઇડની રચના એ એક વિશાળ અને જટિલ વૈજ્ઞાનિક અને તકનીકી સમસ્યા છે. તેને ઉકેલવા માટે વૈજ્ઞાનિક સંસ્થાઓની ઘણી ટીમોના કાર્યની જરૂર છે. આપણા દેશમાં એકેડેમી ઓફ સાયન્સમાં સમાન હાઇબ્રિડ ઉપકરણનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ત્યાં, સુપરકન્ડક્ટીંગ પ્રોપર્ટીઝ સાથે સોલેનોઇડનું વજન 1.5 ટન છે. વિન્ડિંગ ઝીંક અને ટાઇટેનિયમ સાથેના નિઓબિયમના ખાસ એલોયથી બનેલું છે. વોટર-કૂલ્ડ સોલેનોઇડનું વિન્ડિંગ કોપર બસબારથી બનેલું છે.

ઉપકરણ અને ઓપરેશનનું સિદ્ધાંત

સોલેનોઇડને ઇન્ડક્ટર કોઇલ પણ કહી શકાય, જે સિલિન્ડરના રૂપમાં ફ્રેમ પર વાયર વડે ઘા હોય છે. આવા કોઇલને એક અથવા અનેક સ્તરોમાં ઘા કરી શકાય છે. વિન્ડિંગની લંબાઈ વ્યાસ કરતા ઘણી વધારે હોવાથી, જ્યારે આ વિન્ડિંગ સાથે સતત વોલ્ટેજ જોડાયેલ હોય, ત્યારે કોઇલની અંદર એક વોલ્ટેજ બને છે.

ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ ઉપકરણો કે જેમાં અંદર ફેરોમેગ્નેટિક કોર સાથે કોઇલ હોય છે તેને ઘણીવાર સોલેનોઇડ્સ કહેવામાં આવે છે. આવા ઉપકરણો કાર સ્ટાર્ટર, વિવિધ ઇલેક્ટ્રિક વાલ્વના રીટ્રેક્ટર રિલેના સ્વરૂપમાં બનાવવામાં આવે છે. આવા અનન્ય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટનું પાછું ખેંચતું તત્વ એ લોહચુંબકીય સામગ્રીથી બનેલું કોર છે.

જો સોલેનોઇડ ઉપકરણમાં કોઈ કોર નથી, તો પછી જ્યારે સીધો પ્રવાહ જોડાયેલ હોય, ત્યારે વિન્ડિંગ સાથે ચુંબકીય ક્ષેત્ર રચાય છે. આ ક્ષેત્રનું ઇન્ડક્શન સમાન છે:

ક્યાં, એન- વિન્ડિંગમાં વળાંકની સંખ્યા, l- કોઇલ લંબાઈ, આઈ- સોલેનોઇડમાંથી પ્રવાહ વહે છે, μ0

સોલેનોઇડના છેડે, ચુંબકીય ઇન્ડક્શનની તીવ્રતા આંતરિક ભાગની તુલનામાં બે ગણી ઓછી હોય છે, કારણ કે સોલેનોઇડના બે ભાગો એકસાથે ડબલ ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે. આ વિન્ડિંગ ફ્રેમના વ્યાસની તુલનામાં લાંબા અથવા અનંત સોલેનોઇડને લાગુ પડે છે.

સોલેનોઇડની ધાર પર, ચુંબકીય ઇન્ડક્શન સમાન છે:

સોલેનોઇડ્સ ઇન્ડક્ટર હોવાથી, તેથી સોલેનોઇડ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ઊર્જા સંગ્રહિત કરી શકે છે. આ ઉર્જા વિન્ડિંગમાં કરંટ જનરેટ કરવા માટે સ્ત્રોત દ્વારા કરવામાં આવેલ કાર્ય જેટલી છે.

આ વર્તમાન સોલેનોઇડમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે:

જો કોઇલમાં પ્રવાહ બદલાય છે, તો સ્વ-પ્રેરિત ઇએમએફ થાય છે. આ કિસ્સામાં, સોલેનોઇડ પરનું વોલ્ટેજ નક્કી કરવામાં આવે છે:

સોલેનોઇડ ઇન્ડક્ટન્સ આના દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

ક્યાં, વી- સોલેનોઇડ કોઇલનું પ્રમાણ, z- કોઇલ કંડક્ટરની લંબાઈ, n- વળાંકની સંખ્યા, l- કોઇલ લંબાઈ, μ0 - વેક્યુમ ચુંબકીય અભેદ્યતા.

વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ સોલેનોઇડને કંડક્ટર સાથે જોડતી વખતે, ચુંબકીય ક્ષેત્ર પણ વૈકલ્પિક તરીકે બનાવવામાં આવશે. સોલેનોઇડ બે ઘટકોના સંકુલના સ્વરૂપમાં વૈકલ્પિક પ્રવાહ માટે પ્રતિકાર ધરાવે છે: . તેઓ કોઇલ કંડક્ટરના ઇન્ડક્ટન્સ અને ઇલેક્ટ્રિકલ પ્રતિકાર પર આધાર રાખે છે.