Электромагнита принцип действия: Электромагнит

Содержание

Электромагнит

Электромагнит – это устройство, которое при прохождении через него тока, создает магнитное поле.

Электромагниты очень широко используются в промышленности, медицине, быту, электронике в качестве компонентов различных двигателей, генераторов, реле, аудиоколонок, устройств магнитной сепарации, подъемных кранов и др.

 


История

В 1820 году Эрстед обнаружил, что электрический ток создаёт магнитное поле. А затем, в 1824 году, Уильям Стёржден, создал первый электромагнит. Он представлял из себя кусок железа, который был согнут в форме подковы и на котором было намотано 18 витков медного провода. При подключении к источнику тока, эта конструкция начинала притягивать железные предметы. Причем было замечено, что хотя весил этот электромагнит около 200 гр., он мог притянуть предметы до 4 кг!

Принцип действия

При протекании тока через проводник, вокруг него создается магнитное поле. Это магнитное поле можно усилить, если придать проводнику форму катушки. Но все же это еще не электромагнит. Вот если в эту катушку поместить сердечник из ферромагнитного материала (например, железа), тогда он станет электромагнитом.

Когда ток протекает по обмотке электромагнита, он создает магнитное поле, линии которого пронизывают сердечник, то есть ферромагнитный материал. Под действием этого поля, в сердечнике, мельчайшие области,  которые обладают миниатюрными магнитными полями, называющиеся доменами, принимают упорядоченное положение. В результате, их магнитные поля складываются, и образуется одно большое и сильное магнитное поле, способное притянуть большие предметы. Причем, чем сильнее ток, тем сильнее магнитное поле, которое образуется электромагнитом. Но так будет происходить только до магнитного насыщения. Затем при увеличении тока, магнитное поле будет увеличиваться, но незначительно.

Если ток в электромагните убрать, то домены снова примут безупорядоченное положение, но часть их все же останется направленными одинаково. Эти оставшиеся направленными домены, будут создавать небольшое магнитное поле. Это явление называется магнитным гистерезисом.

Устройство

Простейший электромагнит представляет из себя катушку с сердечником из ферромагнитного материала. В нем также присутствует якорь, который служит для передачи механического усилия. Например, в реле, якорь притягивается к электромагниту, и одновременно замыкает контакты.

Так как линии магнитного поля замыкаются на якоре, это еще больше усиливает это магнитное поле.

Классификация

Электромагниты по способу создания магнитного потока делятся на три вида

  • Электромагниты переменного тока
  • Нейтральные электромагниты постоянного тока
  • Поляризованные электромагниты постоянного тока

В электромагнитах переменного тока, магнитный поток изменяется, как по направлению, так и по значению, разница только в том, что изменяется он с удвоенной частотой тока.

В нейтральных электромагнитах постоянного тока, направление магнитного потока не зависит от направления тока.

В поляризованных электромагнитах постоянного тока, как вы уже поняли, направление магнитного потока зависит от направления тока. При этом эти электромагниты обычно состоят из двух. Один – постоянный магнит, создает поляризующий магнитный поток, который нужен при отключении основного, рабочего электромагнита.

Сверхпроводящий электромагнит

Отличие сверхпроводящего электромагнита от обычного в том, что в его обмотке, вместо обычно проводника, используется сверхпроводник. При этом его обмотка охлаждена с помощью жидкого гелия до очень низких температур. Его преимущество в том, что ток в нем достигает очень больших значений, благодаря тому, что у сверхпроводника, практически отсутствует сопротивление. Поэтому магнитное поле приобретает  большую силу. Эксплуатация таких электромагнитов обходится дешевле, так как в них отсутствуют тепловые потери в обмотке. Сверхпроводящие магниты используются в аппаратах МРТ, ускорителях частиц и в другом научном оборудовании.

Самый мощный электромагнит

На данный момент известно, что самый мощный электромагнит в мире удалось создать в Лос-Аламосе (США). Только представьте, сила этого магнита 100 Тл! Это больше силы магнитного поля Земли в два миллиона раз! Его масса составляет 8200 кг. 

  • Просмотров: 20704
  • Электромагнит — устройство и принцип работы

    Всем привет! Сегодня я собираюсь рассказать вам о очень лёгком, но зрелищном эксперименте, и имя его: «Электромагнит»! Я больше чем уверен что каждый начинающий радиолюбитель знает его, но для начала он как раз подойдёт. Я сделал этот обзор самоделки для тех кому интересно как устроен магнит.

    Перед инструкцией давайте посмотрим принцип работы электромагнита. Что говорит нам Википедия:

    Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока через него. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока.Вики

    • Не понятно? Объясню просто:

    Когда электричество проходит по проводам и крутится вокруг гвоздя (сердечника), и гвоздь приобретает свойства природного магнита (как на холодильнике (сделанного из магнитной руды)). И без гвоздя магнит может работать только значительно слабее.

    • Где используются электромагниты:

    Сильные электромагниты используются в разных механизмах для разных целей. К примеру, электромагнитный подъемный кран используется на металлургических и металлообрабатывающих заводах для перемещения металлического лома и готовых деталей. На заводах часто работают со станками которые ещё называют «магнитные столы», на которых можно работать с железным или стальным изделиями которые закрепляются магнитами с помощью мощных электромагнитов. Нужно только включить ток, чтобы крепко закрепить деталь в любом нужном положении на столе, выключите ток, чтобы освободить изделие. При расфасовке магнитных руд от немагнитных, к примеру при очистке кусков железной руды от пустой породы , используют магнитные сепараторы, при которых очищаемая руда проезжает через мощное магнитное поле электромагнитов, собирающее из него все магнитные элементы.

    Нам потребуется:

    • Железный гвоздь
    • Тонкая изолированная проволка (чем больше тем лучше)
    • Батарейка (любой мощности, не меньше 1.5V)
    • Обьекты для проверки магнита (скрепки, кнопки, булавки)
    • Устройство зачистки проводов (Необязательно)
    • Клейкая лента

    Правила безопасности:

    1. Не пытайтесь подключать провода к розетке 220V. Наш электромагнит использует электричество, и когда вы подсоедините его к стандартному высокому напряжению, то тогда вас будет короткое замыкание во всём доме.
    2. У вас должно быть много свободной проволоки до батарейки. Если так будет, у вас не будет сильного электрического сопротивления, и батарейка самоуничтожится!
    3. Нашему электромагниту нужно только низкое напряжение. Если вы будете использовать высокое напряжение
      вас ожидает удар током.

    А сейчас к инструкции:
    1.Обмотайте медную проволоку вокруг гвоздя, но так чтобы с каждого конца осталось где-то 30 см, следите за тем, чтобы проволока была закручена только в одну сторону или у вас будет два маленьких поля которые будут мешать друг-другу. ВАЖНО: Проволока должна быть накручена так, чтобы она лежала не далеко от предыдущего мотка, но и не была на нём.
    Подсказка: Чем больше слоев тем сильнее магнит, можно сделать даже многослойную.

    2.Сейчас давайте очистим концы медной проволоки (где-то 3 см), желательно делать с устройством очистки проводов. Их надо очистить для лучшего прохождения тока. После очистки, концы будут выглядеть светлее чем неочищенная.

    3.Возьмите один конец проволоки и подключите его к плюсу батарейки, а затем склейте их с помощью клейкой ленты, так чтобы они касались друг-друга. И если прижать пальцем то мы запустим магнит.
    ВАЖНО: Проволока и плюс батарейки должны соединяться постоянно.

    Что мы сделали: Мы соединили контакты в одну цепь (по сути это короткое замыкание) и образуют магнитное поле (об этом я уже написал выше). Чтобы ее выключить надо отпустить проволоку.

    ГОТОВО!

    Чему мы научились: Мы узнали как устроен простой электромагнит и как его сделать и где он применяется.
    Всем спасибо за то что вы прочитали это до конца! С вами был kompik92.

    Источник (Source)

    Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

    Электромагнит: устройство и принцип работы

    Уже, наверное, каждый столкнулся с магнитами и знает, что это. На сегодняшний день существует несколько типов магнитов: постоянные, временные и электромагниты. Сегодня мы немного углубимся в последний тип.

    К электромагниту относится такое устройство, которое создаёт магнитное поле с помощью проходящего через него электрического тока. Само устройство выглядит вполне просто и незамысловато: обмотка и ферромагнитный сердечник, который является «обладателем» магнитных свойств. Итак, по проводам поступает электричество и доходит до сердечника, начиная вокруг него крутиться. В этот момент сердечник становится магнитом. Но стоит отключить поток электричества, как сердечник моментально теряет все свойства. Всё очень просто! Более того, электромагнит очень просто сделать самостоятельно.

    Применение

    Электромагнит является очень популярным изобретением, которое используют во многих сферах. Электромагнит – это неотъемлемая часть большого количества различных механизмов. Это связано с его функциональностью и способностью в нужный момент «отключаться».

    В качестве яркого примера, известного многим, можно назвать электромагнитный подъёмный кран, способный поднимать невероятные по весу металлические детали. Почему именно такое устройство – догадаться несложно:

    • Сила сцепления невероятных масштабов

    • Возможность «включать» и «отключать» магнит в нужное время через подачу тока.

    Такие способности удобны не только при подъёме тяжелых металлических предметов и грузов, но и при очистке и фасовке, где нужно отобрать металл от других материалов. В данном случае используются магнитные сепараторы, принцип работы которых идентичен.

    В завершении

    Электромагнит – это важное устройство, которое стало незаменимым во многих приборах благодаря особенностям работы. Сегодня электромагниты находятся в большинстве бытовых приборов и устройств, а учёные и конструкторы продолжают разработки по их усовершенствованию и получению новых уникальных продуктов с применением электромагнита.

    Как и обычный магнит, электромагниты окружают нас везде, уже поистине достойно став неотъемлемой частью жизни человека.

    Конструкции электромагнитов постоянного тока | Электротехника

    Электромагнитными называются устройства, предназначен­ные для создания в определенном пространстве магнитного поля с помощью обмотки, обтекаемой электрическим током.

    В нейтральных электромагнитах постоянного тока рабочий магнитный поток создается с помощью обмотки постоянного тока. Действие таких электромагнитов, в отличие от поляризованных, не зависит от направления тока в обмотке, они наиболее экономичны и, благодаря разнообразию конструктивных исполнений, их легко приспосабливать в различных конструкциях к различным усло­виям работы.

    Поэтому они получили наибольшее распространение. Значительную часть электромагнитов постоянного тока составляют электромагнитные механизмы, использующиеся в качестве привода для осуществления необходимого перемещения.

    Примером подобных электромагнитов являются: тяговые элек­тромагниты, предназначенные для совершения механической ра­боты при перемещении их рабочих органов, электромагниты муфт сцепления и торможения и тормозные электромагниты; электро­магниты, приводящие в действие контактные устройства в кон­такторах, пускателях, автоматических выключателях; электро­магниты реле, регуляторов и других чувствительных устройств автоматики.

    При всем разнообразии электромагнитов отдельные их узлы имеют общее назначение (рис. 4.1): катушка с расположенной на ней намагничивающей об­моткой 1; неподвижная часть магнитопровода из ферромагнитного материала 2; подвижная часть магнитопровода – якорь 3.

    Якорь отделяется от остальных частей магнитопровода рабочим и паразитным зазорами и представляет собой часть электромагнита, которая, воспринимая электромагнитное усилие, передает его соот­ветствующим деталям приводимого в действие механизма.

    В зависимости от расположения якоря относительно остальных ча­стей электромагнита и характера воз­действия на якорь со стороны магнит­ного потока электромагниты постоян­ного тока разделяются на следующие типы: электромагниты с втягиваю­щимся якорем, с внешним притяги­вающимся якорем и с внешним поперечно движущимся якорем.

    Одна из типичных конструкций электромагнита с втягивающимся яко­рем показана на рис. 4.1.

    Характер­ной особенностью таких электромаг­нитов является то, что якорь располагается целиком или частично внутри катушки с обмоткой. В процессе срабатывания электромагнита якорь, перемещаясь по­ступательно, погружается в катушку.

    Втягивание якоря происхо­дит как за счет магнитного потока, проходящего через торцевую поверхность якоря, так и за счет действия магнит­ных потоков, выходящих из его боковой поверхно­сти.

    На рис. 4.2 изобра­жена одна из разновидно­стей электромагнитов с внешним притягивающим­ся якорем. У этих элек­тромагнитов якорь распо­ложен снаружи по отноше­нию к катушке. На него действует главным образом рабочий магнитный поток, проходящий от якоря к торцу шляпки сердечника. В результате этого якорь по­ворачивается в пределах малого угла или совершает поступательное перемещение в направлении линии индукции рабочего магнитного потока.

    Рис. 4.2. Электромагнит с внешним притя­гивающимся якорем

    Конструкция электромагнита с внешним поперечно движущимся якорем показана на рис.4.3. Якорь в подобных электромагнитах  также располагается снаружи катушки. Рабочий магнитный по­ток, действующий на якорь, проходит из его боковой поверхности к полюсным наконечникам, имеющим особую форму, определенным способом согласованную с формой боковой поверхности якоря. В результате воздействия со стороны рабочего магнитного потока якорь движется поперек магнитных линий, поворачиваясь на не­который ограниченный угол.

    В каждой из трех перечисленных групп электромагнитов по­стоянного тока, в свою очередь, имеется ряд конструктивных разно­видностей, определяемых конструкцией магнитной цепи. Кроме того, в зависимости от способа вклю­чения обмотки электромагнита разли­чают электромагниты с обмотками параллельного включения и с обмот­ками последовательного включения.

    Конструкция и принцип действия

    Устройство и работа выключателя

    Выключатель представляет собой аппарат трёхполюсного исполнения с функционально зависимыми полюсами со встроенным приводом. Операции включения осуществляются приводом прямого действия за счет тягового усилия электромагнита включения (выключателей с электромагнитным приводом) или приводом косвенного действия за счёт тягового усилия пружины включения (выключателей с пружинным приводом). Отключение выключателя (в том числе автоматическое отключение при токах короткого замыкания или перегрузках) осуществляется за счет энергии, запасенной пружиной отключения выключателя при включении. 

    Гашение дуги в выключателе осуществляется вакуумными дугогасительными камерами (КДВ). Электрическая дуга, благодаря специальной форме контактов, создающих собственное продольное (аксиальное) магнитное поле с диффузионной формой горения дуги, распадается и гасится при переходе тока через ноль. Благодаря высокой электрической прочности вакуумного промежутка в течение долей секунды между контактами восстанавливается напряжение.

    Выключатель состоит из трех полюсов, закрепленных на корпусе привода выключателя. Каждый полюс содержит вакуумную дугогасительную камеру, механизм дополнительного поджатия контактов КДВ и токовыводы.

    1) Пружинный привод состоит из электромагнита взвода пружины, пружины включения, электромагнита включения, блока механических защёлок, демпфирующего гидравлического устройства, электромагнита отключения и аварийных расцепителей. Электрическая схема блока питания и управления выключателем собрана на панели, закреплённой в корпусе привода.

    2) Электромагнитный привод состоит из электромагнита включения, блока механических защёлок, демпфирующего гидравлического устройства, электромагнита отключения и аварийных расцепителей. Электрическая схема блока питания и управления выключателем собрана на панели, закреплённой в корпусе выключателя.

    Включение выключателя

    В исходном положении контакты камеры дугогасительной вакуумной разомкнуты, выключатель удерживается отключающей пружиной в отключенном положении. 

    1) Оперативное включение выключателя с пружинным приводом производится нажатием кнопки «ВКЛ» или подачей напряжения на включающий электромагнит, при этом пружина включения, предварительно взведённая электромагнитом заводки или вручную, поворачивает вал привода. Рычаги, связанные с валом тяговыми изоляторами, замыкают контакты КДВ и создают усилие поджатия контактов КДВ. Одновременно при повороте вала производится взвод отключающей пружины, переключение блок—контактов узла контактного и постановка на механическую защелку. Происходит включение выключателя. После включения выключателя автоматически подается команда на электромагнит взвода пружины включения. Включённый выключатель с взведённой пружиной включения позволяет выполнить циклы АПВ: п. 1, 1а, 2 по ГОСТ 687-78.

    Для ручного влючения выключателя с пружинным приводом необходимо предварительно рычагом взвести включающую пружину. После чего производится как оперативное, так и неоперативное включение выключателя нажатием на кнопку «ВКЛ».

    2) Оперативное включение выключателя с электромагнитным приводом производится подачей напряжения на электромагнит, якорь электромагнита втягивается и поворачивает вал привода. Рычаги, связанные с валом тяговыми изоляторами, замыкают контакты КДВ и создают усилие поджатия контактов КДВ. Одновременно при повороте вала производится взвод отключающей пружины, переключение блок контактов узла контактного и постановка на механическую защёлку. Происходит включение выключателя.

    Ручное неоперативное включение выключателя с электромагнитным приводом осуществляется поворотом вала рычагом. 

    Ручное включение выключателя с электромагнитным приводом под нагрузку запрещается!

    Отключение выключателя

    При подаче сигнала на электромагнит отключения или аварийного сигнала на один из расцепителей максимального тока, или на расцепитель минимального напряжения, или на расцепитель от независимого источника тока тяги электромагнитов воздействуют на защелку. Блок защелок освобождает вал привода. За счет энергии, запасенной пружинами поджатия контактов КДВ блоков дугогасительных и отключающей пружины, вал привода выключателя возвращается в исходное положение. Происходит отключение выключателя. Механизм привода подготовлен к включению.

    Ручное оперативное и неоперативное отключение выключателя осуществляется красной кнопкой «ОТКЛ», расположенной на панели выключателя.

    1. Принцип действия электромагнита.

    2. Каков порядок расчета электромагнита?

    3. Как работает электромагнитная муфта?

    Раздел IV

    МАГНИТНЫЕ
    УСИЛИТЕЛИ И

    МОДУЛЯТОРЫ

    Глава 22

    МАГНИТНЫЕ
    УСИЛИТЕЛИ БЕЗ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

    § 22.1. Физические основы работы магнитных усилителей

    Работа
    магнитных усилителей основана на
    использовании свойств ферромагнитных
    материалов. Эти свойства известны из
    курса физи­ки.
    Если по обмотке, расположенной на
    сердечнике из ферромаг­нитного
    материала, проходит электрический ток,
    то в сердечнике возникает
    магнитное поле. Это магнитное поле в
    сердечнике харак­теризуется
    напряженностью Н
    и
    магнитной индукцией В.
    Напря­женность
    магнитного поля Я
    создается
    током, проходящим по об­мотке, и
    выражается в амперах на метр (А/и).
    Магнитная
    индукция В
    увеличивается
    при возрастании напряженности Н
    и
    выражается в теслах (Тл). Кривая,
    характеризующая зависимость магнитной
    ин­дукции В
    от
    напряженности магнитного поля Я,
    называется кривой намагничивания
    ферромагнитного материала {рис. 22.1).

    Начиная
    с некоторого значения напря­женности
    магнитного поля дальнейшее ее увеличение
    практически не приводит к из­менению
    магнитной индукции. В этом случае
    говорят, что магнитный материал достиг
    состояния насыщения. Максималь­ная
    индукция в сердечнике называется
    ин­дукцией
    насыщения Bs,
    напряженность
    поля при этом равна Hf

    Если
    далее уменьшать напряженность поля,
    то изменение магнитной индукции
    происходит по новой кривой (кривая 2).
    Индукция
    при этом уменьшается медлен­нее, чем
    она возрастала при увеличении Н

    от 0
    до Hs
    (кривая
    /). При уменьшении напряженности магнитного
    поля
    до нуля (т. е. при отсутствии тока в
    обмотке) индукция в сер­дечнике
    сохраняет значение Д, называемое
    остаточной индукцией. При
    увеличении напряженности магнитного
    поля в обратном на­правлении
    (т. е. при изменении направления тока в
    обмотке) ин­дукция
    уменьшается до нуля при напряженности
    с,
    которая
    носит название
    коэрцитивной силы. Затем при значении
    напряженно­сти
    -Hs
    сердечник
    снова насыщается, индукция в нем будет
    рав­на -Bs.
    Теперь
    при изменении напряженности от -Hs
    до
    +HS
    измене­ние
    индукции происходит по кривой 3.
    Таким
    образом, изменение индукции
    в зависимости от напряженности поля
    происходит по графику,
    имеющему вид петли, называемой петлей
    гистерезиса. Как видим,
    зависимость В(Н)
    имеет
    явно выраженный нелинейный ха­рактер.

    В
    зависимости от ширины петли гистерезиса
    различают магни-томягкие
    и магнитотвердые материалы. Материалы
    с широкой пет­лей
    гистерезиса называются магнитотвердыми,
    они используются для постоянных магнитов.
    Материалы с узкой петлей гистерезиса
    называются магнитомягкими, они
    используются для сердечников магнитных
    усилителей и других электромагнитных
    устройств: реле, трансформаторов,
    электрических машин. Для пояснения
    принципа действия
    магнитного усилителя можно пренебречь
    петлей гистере­зиса
    и считать, что изменение магнитной
    индукции в зависимости от
    напряженности происходит по средней
    (основной) кривой на­магничивания
    (кривая / на рис. 22.1).

    Рассмотрим
    процессы, происходящие в сердечнике,
    если к об­мотке (рис. 22.2) приложено
    синусоидальное напряжение и
    = UM
    sin
    со/,
    где и
    мгновенное
    значение напряжения; £/м
    — мак­симальное
    (амплитудное) значение напряжения; ю —
    угловая часто­та;
    t

    текущее
    значение времени.

    Под
    действием этого напряжения по об­мотке
    пойдет ток /, а в сердечнике происхо­дит
    изменение магнитной индукции В
    и
    на­пряженности
    магнитного поля Я.

    Связь
    между электрическими и магнит­ными
    величинами определяется на основании
    закона
    полного тока и закона электромагнит­ной
    индукции. Согласно закону полногс тока,
    напряженность магнитного поля Я е
    сердечнике
    пропорциональна току i
    в
    обмотке и
    обратно пропорциональна средней длине
    сердечника.

    Согласно
    закону электромагнитной индукции, при
    изменении магнитной
    индукции (магнитного потока Ф) в обмотке
    индуктиру­ется
    электродвижущая сила (ЭДС) е,
    которая
    пропорциональна чис­лу
    витков обмотки w
    и
    скорости изменения магнитного потока
    Ф.

    Так
    как магнитный поток равен произведению
    магнитной ин­дукции
    В
    на
    сечение сердечника 5, то

    Знак
    минус означает, что ЭДС е
    направлена
    навстречу напряже­нию
    и,
    вызывающему
    появление магнитного потока, т. е.
    противо­действует
    причине, вызвавшей ее появление —
    изменению магнит­ного потока (правило
    Ленца).

    Приложенное
    к обмотке переменное напряжение м
    уравновеши­вается
    падением напряжения на активном
    сопротивлении обмотки г
    и
    значением ЭДС е:

    где
    Вй

    постоянная интегрирования, представляющая
    собой посто­янную
    составляющую магнитной индукции. Д,
    определяется нача­льным магнитным
    состоянием сердечника (при отсутствии
    подмаг-ничивания
    сердечника постоянным магнитным полем
    50
    = 0).

    Амплитудное
    (максимальное) значение переменной
    составляю­щей
    индукции равно

    Анализ
    уравнения (22.2) позволяет сделать важный
    вывод: амп­литуда
    магнитной индукции Вн
    не
    зависит от магнитных свойств сердечника
    и постоянной составляющей магнитной
    индукции и од­нозначно определяется
    амплитудой приложенного к обмотке
    пере­менного напряжения. В зависимости
    от магнитных свойств сердеч­ника
    и первоначального подмагничивания Вй
    изменяется
    не ампли­туда
    переменной составляющей индукции, а
    ток / в обмотке и соответственно
    напряженность магнитного поля //.

    В
    соответствии с законом полного тока
    можно записать выра­жение
    для среднего значения напряженности
    поля:

    где / — средняя
    длина сердечника.

    Для
    выяснения зависимости тока /, протекающего
    по обмотке с числом
    витков w
    при
    синусоидальном напряжении и, от свойств
    материала
    сердечника и постоянной составляющей
    магнитной ин­дукции
    воспользуемся графическими построениями.

    На
    рис. 22.3 изображена средняя кривая
    намагничивания сер­дечника
    B-f(H),
    обозначенная
    MON.
    На
    этом же рисунке изобра­жены
    две кривые изменения во времени магнитной
    индукции: 1
    при
    отсутствии постоянной составляющей
    магнитной индукции; 2
    при
    наличии постоянной составляющей, равной
    В0.

    Проецируя
    значения магнитной индукции, соответствующие
    кривой
    7, на кривую намагничивания, находим
    кривую изменения напряженности
    поля Г
    в
    зависимости от времени при переменной
    индукции
    без постоянной составляющей. Аналогичным
    построени­ем
    находим кривую изменения напряженности
    поля 2′ в зависимо­сти
    от времени при наличии постоянной
    составляющей индукции. Так
    как напряженность поля может быть
    создана только током /, протекающим
    в обмотке сердечника, то кривые /’ и 2′
    на
    рис. 22.3 в другом
    масштабе представляют собой зависимости
    этого тока / от времени.
    Из сравнения кривых Г
    и
    2′
    видно,
    что при подмагничива-нии
    сердечника постоянным током, т. H),
    где
    |д.0
    — магнит­ная
    постоянная Cm,
    = 4п
    10~7
    Гн/м). Относительная проницаемость
    является
    безразмерной величиной, показывающей,
    во сколько раз проницаемость
    данного материала сердечника превышает
    проница­емость
    вакуума (или воздуха). Из анализа кривой
    намагничивания В(Н)
    видно,
    что магнитная проницаемость ферромагнитного
    мате­риала,
    из которого изготовлен сердечник,
    непостоянна. Сначала кривая
    идет круто вверх, малым изменениям Н
    соответствуют
    боль­шие
    изменения В,
    т. е.
    магнитная проницаемость велика. Затем
    кривая
    изгибается и идет полого, индукция В
    мало
    увеличивается при
    возрастании Н,
    т. е.
    магнитная проницаемость уменьшается.
    Именно из-за
    нелинейного характера изменения индукции
    от на­пряженности,
    т. е. из-за непостоянства магнитной
    проницаемости, и
    достигается эффект усиления в магнитном
    усилителе. Подмагни-чивание
    постоянным током приводит к уменьшению
    магнитной проницаемости
    и, как следствие, к увеличению (усилению)
    пере­менного
    тока.

    Системы передачи информации

    Системы передачи информации

    8.1.4. Аппаратура передачи речи


    В системе телефонной связи к аппаратуре передачи речи относятся электроакустические
    преобразователи и вспомогательные устройства. Электроакустические преобразователи
    осуществляют преобразование электрической энергии в звуковую и наоборот.



    Телефон — осуществляет преобразование электрической энергии в звуковую, предназначен
    для работы в условиях нагрузки на ухо человека. Микрофон — преобразует звуковые колебания
    в электрические. Устройства, сочетающие функции телефона и микрофона, называют
    обратимыми. Устройства, требующие для своей работы источник питания, называют
    активными.


    Принцип действия электромагнитного телефона основан на взаимодействии магнитных
    потоков, создаваемых постоянным магнитом (Ф0) и электромагнитом
    (Ф»). Под действием результирующего (суммарного)
    потока мембрана телефона совершает колебательные движение, совпадающее с изменениями
    электрического тока, поступающего в обмотку электромагнита.




    Рис. 8.2.
    Устройство электромагнитного телефона


    Основными элементами телефона (Рис. 8.2) являются: постоянный магнит, электромагнит,
    состоящий из двух обмоток с сердечниками, и мембрана.


    В телефонных аппаратах применяются так называемые капсюльные телефоны, размещаемые в
    микротелефонных трубках. Конструктивное исполнение их может быть различным.


    В покое, т.е. при отсутствии тока в обмотках электромагнита, мембрана притянута к сердечникам
    под действием потока, создаваемого постоянным магнитом, имеет небольшой прогиб в сторону
    сердечников и неподвижна. Появление переменного электрического тока в обмотках электромагнита
    создает в сердечнике дополнительный переменный магнитный поток, имеющий направление совпадающее,
    либо противоположное направлению потока, создаваемого постоянным магнитом (Рис. 8.3).
    В результате мембрана будет совершать колебательные движения, соответствующие изменению
    величины тока. Колебательные движения мембраны создают распространяющиеся колебательные
    движения частиц воздуха, воспринимающиеся ухом человека как звук.




    Рис. 8.3.
    Графики, поясняющие работу электромагнитного телефона: а — поток постоянного магнита; б — изменение тока в обмотках; в — изменение потока электромагнита; г — суммарный магнитный поток



    Угольный микрофон — необратимый активный акустоэлектрический преобразователь. Принцип
    действия основан на свойстве угольного порошка изменять сопротивление электрическому току
    в зависимости от его плотности, изменяющейся под действием звуковых колебаний воздушной среды.
    Устройство угольного микрофона и схема его включения в электрическую цепь показаны на Рис. 8.4.
    Основными элементами микрофона являются подвижный и неподвижный электроды, подключенные к
    электрической цепи, и угольный порошок, заполняющий пространство между электродами. Подвижный
    электрод жестко связан с мембраной, воспринимающей колебания окружающего слоя воздуха. Элементы
    микрофона помещены в общий корпус, изготовленный из токонепроводящего материала. Звуковые
    колебания воздуха приводят к соответствующим колебаниям мембраны. Вместе с мембраной колеблется,
    совершая горизонтальные движения, подвижный электрод, изменяющий плотность угольного порошка.
    При увеличении плотности порошка его сопротивление электрическому току уменьшается, а при
    уменьшении — увеличивается. Следовательно, ток в цепи будет изменяться прямо пропорционально
    изменению звукового давления (Рис. 8.5).





    Рис. 8.4.
    Устройство и схема включения угольного микрофона





    Рис. 8.5.
    Графики изменения звукового давления (а), сопротивления угольного порошка (б) и тока (в) в цепи


    При отсутствии звуковых колебаний (P=0) мембрана находится в состоянии покоя,
    сопротивление порошка не изменяется, а в цепи микрофона протекает неизменяющийся ток I.
    С появлением звуковых колебаний, т.е. началом изменения звукового давления (с
    момента t1, ток начинает изменяться по закону изменения давления.


    К вспомогательным устройствам относятся вызывные приборы, предназначенные для приема
    сигналов вызова: звонок, зуммер и др. Вспомогательным, но обязательным является также
    устройство для передачи адресной информации, называемое номеронабирателем.
    Номеронабиратели бывают дисковые и тастатурные (кнопочные). Принцип их работы рассматривается
    ниже в подразделе 8.1.8 «Телефонная сигнализация».


    Все элементы аппаратуры передачи речи конструктивно объединяются в прибор,
    называемый телефонным аппаратом (ТА). Структурная схема ТА приведена на
    Рис. 8.6.




    Рис. 8.6.
    Структурная схема телефонного аппарата


    Когда микротелефонная трубка ТА не снята, она нажимает на рычажный переключатель,
    удерживая его в нижнем положении, как показано на Рис. 8.6. При этом к АЛ подключен
    вызывной прибор, который сработает при поступлении сигнала вызова. При снятии микротелефонной
    трубки с ТА переключатель поднимается вверх и подключает к линии разговорные приборы и
    номеронабиратель, подготавливая ТА к ведению переговоров.


    По способу электропитания разговорных и вспомогательных приборов различают ТА с местной
    батареей (МБ) и центральной батареей (ЦБ). ТА МБ оборудован батареей постоянного тока с
    напряжением 3 В. ТА ЦБ получает питание своей схемы по проводам АЛ от ЦБ, размещаемой на АТС.
    Напряжение ЦБ обычно составляет 24, 48 или, чаще всего, 60 В.






    Назад |
    Содержание |
    Вперед

    Кунегин С.В.

    http://kunegin.narod.ru





    Электромагниты в работе — повествование о физике

    Электричество и магнетизм

    Повествование о физике
    для 11-14

    Зачем нужны электромагниты?

    Почему мы можем использовать электромагнит, а не постоянный стержневой магнит? Использование электромагнитов дает два очевидных преимущества.

    Во-первых, их можно включать и выключать. Замкните электрическую цепь, и ток пройдет, чтобы создать магнитное поле. Выключите ток, и магнетизм исчезнет (при условии, что утюг образует временный магнит).

    Также можно изменить их магнитную силу. Сила магнитного поля вокруг соленоида может быть увеличена на:

    • Увеличение количества витков (или витков) провода.
    • Увеличение электрического тока через катушку.
    • Размещение магнитного материала внутри катушки соленоида.

    Автомобильные свалки используют огромные электромагниты для подъема груд смятого железа и стали. Выключите ток, и объект рухнет на землю.

    В домашних условиях электромагниты чаще всего используются в электродвигателях. Подумайте обо всем этом электрическом оборудовании с каким-то электродвигателем: пылесосах, холодильниках, стиральных машинах, сушильных барабанах, блендерах, духовках с вентилятором, микроволновых печах, посудомоечных машинах, фенах.

    Список длинный, и когда вы начнете шире думать об электродвигателях в автомобилях, газонокосилках и многих других промышленных приложениях, становится очевидным, что это применение электромагнитов обширно и чрезвычайно важно в нашей повседневной жизни. Вопрос о том, как работают электродвигатели, основан на введенных здесь основах магнетизма, и над ним обычно работают в последующие годы.

    Звонки, реле и двигатели

    Электромагнитные дверные звонки — это переключающие устройства , работающие от электромагнита.Есть одна электрическая цепь, содержащая два переключателя. Один из них — обычный кнопочный переключатель. Второй состоит из двух частей: пружины и электромагнита. Поочередное действие пружины и электромагнита замыкает и размыкает цепь до тех пор, пока нажимается кнопочный переключатель.

    Электромагнитное реле состоит из двух цепей. Первая схема содержит простой электромагнит, для работы которого требуется относительно небольшой ток. Когда переключатель замкнут, через катушку с проволокой проходит электрический ток, и железный коромысел притягивается к электромагниту.Рычаг вращается вокруг оси и замыкает переключатель, замыкая вторую цепь, и двигатель запускается — двигателю требуется гораздо больший ток. Когда переключатель в первой цепи размыкается, электромагнит отпускает коромысло, и пружины переключателя снова размыкаются. Цепь двигателя теперь разорвана.

    Двигатель более сложен, чем любой другой, но включен сюда для полноты картины.

    Основные принципы — GPG 0.0.1 документация

    Методы электромагнитной съемки основаны на двух фундаментальных принципах: законе электромагнитной индукции Фарадея и том факте, что электрические токи генерируют магнитные поля, выраженные в законе Ампера. В своей простейшей форме закон Фарадея гласит, что электродвижущая сила (ЭДС) в замкнутой цепи пропорциональна скорости изменения магнитного потока, проходящего через цепь, или, проще говоря: изменяющееся магнитное поле вызывает ЭДС.

    Магнитный поток \ (\ phi_B \), который пересекает замкнутый контур, равен

    .

    \ [\ phi_B = \ int_ {area} \ vec {B} \ cdot \ hat {n} \; d \ vec {a} \]

    где \ (\ hat {n} \) — направленный наружу вектор нормали для контура, а \ (\ vec {B} \) — плотность магнитного потока, которая пропорциональна магнитному полю в свободном пространстве.Это показано на схеме ниже

    .

    Закон Фарадея связывает магнитный поток через поверхность, ограниченную петлей, с наведенной ЭДС в петле.

    \ [V = — \ frac {d \ phi_B} {dt}. \]

    Напомним, что ток \ (I \), протекающий в проводе, связан с ЭДС через закон Ома

    \ [V = IR, \]

    где \ (R \) — электрическое сопротивление цепи.

    Мы можем начать интуитивно понимать закон Фарадея на примере постоянного магнита, движущегося через катушку с проволокой.Электрическое поле, создаваемое движущимся магнитом, создает электрическую силу на зарядах в проводе, вызывая протекание тока. Вы можете изучить этот пример в интерактивном режиме, используя апплет от PhET, представленный ниже.

    С помощью апплета мы можем наблюдать несколько характеристик электромагнитной индукции:

    1. Вольтметр регистрирует сигнал только при движении магнита, независимо от его абсолютного положения.
    2. Знак наведенного напряжения меняется в зависимости от направления движения и ориентации магнита
    3. Величина напряжения зависит от скорости движения магнита
    4. При прочих равных, напряжение, индуцированное в контуре с четырьмя катушками, больше, чем в контуре с двумя катушками.

    Закон Ленца : Направление индуцированного тока в законе Фарадея таково, что его магнитное поле противодействует изменению потока. То есть природа не любит смену магнитных полей. Это причина знака минус в законе Фарадея. Следующее видео от группы технического обслуживания физического факультета Массачусетского технологического института показывает закон Ленца в действии.

    Магнитные поля различных источников тока

    Форма магнитного поля, создаваемого электрическим током в проводе, зависит от формы провода. Магнитное поле источника с замкнутым контуром будет примерно таким же, как у идеального магнитного диполя, если его наблюдать достаточно далеко от контура. Хорошее практическое правило состоит в том, что мы можем использовать дипольное приближение, когда расстояние от петли более чем в пять раз превышает ее диаметр. С математической точки зрения приближение выполняется, когда \ (r \, >> \, a \), где \ (r \) — расстояние от наблюдателя до центра петли, а \ (a \) — радиус петли. Магнитный момент петли равен \ (\ vec {m} = IA \ hat {n} \), где \ (I \) — ток в петле, \ (A \) — ее площадь, а \ (\ hat {n} \) — единичный вектор, перпендикулярный плоскости петли.В этом курсе мы рассмотрим передатчики в частотной области. Это передатчики, управляемые гармоническим током, то есть током, который синусоидально изменяется во времени. Магнитное поле диполя определяется намагниченностью, умноженной на геометрический коэффициент, что означает, что первичное магнитное поле передатчика будет гармоническим во времени: \ (\ vec {H} _p = \ vec {H} _0 \ соз (\ омега т) \).

    Если вас интересует более подробное обсуждение поля магнитного диполя, посетите страницу в Википедии.

    Смотрите следующее видео из Сиднейского университета, чтобы помочь визуализировать поля различных конфигураций токовой петли.

    Повседневные примеры электромагнитной индукции

    Электромагнитная индукция используется в повседневных устройствах, а также в геофизике. Типичный пример — металлоискатель. На Рис. 142 показаны металлоискатели, работающие в службе безопасности аэропорта и ищущие закопанный объект.

    В обоих случаях мы видим, что ток \ (I_0 \), текущий в катушке передатчика, генерирует плотность магнитного потока \ (\ mathbf {B} _0 \).Поскольку \ (\ mathbf {B} _0 \) изменяется во времени, в металлических объектах генерируются вихревые токи. Эти вихревые токи колеблются во времени с той же периодичностью, что и ток передатчика, и создают вторичное магнитное поле \ (\ mathbf {B} ‘\). И первичное, и вторичное поля проходят через приемную катушку (в портативном металлоискателе катушки передатчика и приемника концентрически), генерируя вторичный ток \ (I ‘\), который можно измерить.

    Модель цепи для электромагнитной индукции

    Рассмотрим цель использования индуктивного источника ЭМ для обнаружения проводящего тела, погребенного в относительно непроводящем (также называемом резистивным) материале-хозяине.Базовая картина представлена ​​на рис. 143.

    Рис.143: Концептуальная схема для трех контуров

    Вихревые токи генерируются в заглубленном теле за счет изменения магнитного потока, проходящего через тело. Мы можем многое узнать о связи между передатчиком, похороненным телом и приемником, аппроксимируя погребенное тело проволочной катушкой с сопротивлением \ (R \) и индуктивностью \ (L \). Сопротивление приблизительно соответствует удельному электрическому сопротивлению земли, а индуктивность — это геометрическая величина, которая зависит от формы контура. Следующее обсуждение модели схемы будет в основном концептуальным. Для более подробного и количественного обсуждения см. Ресурс em.geosci — (не требуется для eosc 350.

    Преобразователь и первичное поле

    В этом курсе мы рассмотрим малые петлевые передатчики с синусоидальным изменением тока во времени. Они известны как передатчики гармонической или частотной области. Мы будем рассматривать передатчики только достаточно малыми, чтобы создаваемые ими первичные магнитные поля были приблизительно дипольными, как показано на рисунке Рис.9 \) Гц.

    Ресивер

    Приемник чаще всего также представляет собой проволочную катушку. Напряжение, регистрируемое в приемной катушке, будет пропорционально скорости изменения магнитного потока через контур. Можно также измерить магнитное поле напрямую с помощью магнитометра, но это не обычная практика.

    Муфта между датчиком и скрытой петлей

    Напомним, что ток в контуре генерируется только нормальной составляющей изменяющегося магнитного потока, проходящей через него. 2} \]

    , где \ (\ alpha = \ omega L / R \) называется числом индукции.См. Em.geosci для получения полной информации о коэффициенте связи и функции индуктивного отклика.

    Вторичное поле будет иметь гораздо меньшую амплитуду, чем первичное поле (единицы измерения поля часто составляют доли на миллион), а также фазовый сдвиг. Мы можем разложить сигнал на составляющую, совпадающую по фазе с передатчиком, и другую составляющую, сдвинутую по фазе на четверть периода, называемую квадратурной составляющей. Эти компоненты могут быть представлены в виде комплексного числа, действительная часть которого является синфазным вторичным полем, а мнимая часть — квадратурным сигналом.

    Для данной константы связи характер вторичного поля может значительно варьироваться в зависимости от числа индукции \ (\ alpha \), как показано на следующем графике

    Измеренные ответы

    Базовое понимание различий между источником и приемником, обусловленных геометрией, позволяет нам набросать ожидаемые отклики, возникающие при обследовании горизонтальной петли в частотной области, проведенном над проводником, скрытым в резистивном узле. Это двухэтапный процесс.

    1. Используйте геометрию источника и приемника для эскиза характеристики
      изгиб.
    2. Используйте диаграмму реакции и знание того,
      иметь дело с хорошим проводником или плохим проводником, чтобы определить относительный
      амплитуда синфазной и противофазной частей.

    Часть I: Рассмотрим базовую геометрию, показанную на рисунке ниже

    Существует изменяющееся во времени магнитное поле из-за того, что передатчик проходит через скрытый контур, и, следовательно, индуцируются токи в скрытом контуре.Эти токи создают вторичные магнитные поля. Первичное поле показано серым цветом на левом изображении, а вторичное поле, связанное с этим передатчиком, показано красным справа. Обратите внимание, что первичное и вторичное поля указывают в противоположных направлениях при прохождении через приемный контур.

    Мы принимаем соглашение о том, что если вторичное поле находится в том же направлении, что и первичное поле, ответ будет отображаться как положительное значение. В качестве альтернативы, когда два поля находятся в оппозиции, ответ будет отрицательным.Расстояние между контурами передатчика и приемника остается фиксированным, а точка отсчета наносится в средней точке между катушками. Когда обе петли находятся слева или справа от скрытой петли, ответ будет положительным. Отклик будет нулевым, когда одна из катушек окажется над скрытым контуром. Когда приемник, представляющий собой горизонтальную катушку, находится над контуром, магнитный поток через катушку не проходит. Будет индуцировано нулевое напряжение. Когда передатчик находится непосредственно над скрытым контуром, поток не пересекает контур, следовательно, в нем не будут генерироваться токи, а вторичное магнитное поле равно нулю.

    Часть II: Базовый эскиз формы аномального сигнала
    определяется из геометрии катушек и относительного расположения
    передатчик, приемник и токопроводящий корпус. На практике мы измеряем как
    синфазный и противофазный компонент. Каждая из этих кривых будет иметь ту же общую форму, что и изображенная выше. Нам нужно только установить их относительные амплитуды. Из общей кривой отклика мы находим, что синфазная (или реальная составляющая) больше, чем противофазная (мнимая) составляющая, когда \ (\ omega \ sigma \)
    (или \ (\ omega L / R \)) большой.

    Ниже мы отображаем ответы для опроса, проведенного в скрытой петле

    Поскольку тело является проводящим и частота опроса высока,
    значение \ (\ omega L / R \) велико, а синфазный отклик больше, чем
    квадратурный ответ.

    Проводящий узел

    Эскизы электромагнитных откликов были получены при упрощении
    предположения, что погребенное тело находилось в очень резистивной среде. Как следствие,
    ответ зависел только от относительной ориентации катушки источника
    и тело (эффект связи), проводимость тела и
    частота передатчика и эффект связи вторичного
    магнитные поля с приемником.2R \) потерь, конвертирующих
    электромагнитная энергия для нагрева. Как следствие, энергия от источника
    не распространяется на сколь угодно большие глубины в земле. Амплитуда
    ЭМ поля, таким образом, уменьшаются из-за геометрического расширения и затухания.

    Первичное поле в проводящей земле

    Мы получили представление о материалах выше, игнорируя фоновую землю и предполагая, что электромагнитная индукция происходит только в изолированной интересующей цели. В этом случае первичное поле распространяется через фоновую землю, как если бы оно было свободным пространством.На самом деле Земля имеет некоторую ненулевую электрическую проводимость, которая заставит ее распадаться быстрее, чем в открытом космосе. Сила первичного поля в земле будет зависеть от:

    1. частота передатчика
    2. Электропроводность фонового материала
    3. геометрия источника

    Значительное понимание можно получить, игнорируя геометрию
    источник и наблюдение, как плоская электромагнитная волна затухает при распространении
    в землю.8 \)
    м / с и имеет длину волны \ (\ lambda = c / f \). Когда волна входит в
    проводя землю, он все еще распространяется как синусоида, но движется намного медленнее
    и быстро затухает. Например, с числами для скорости и длины волны
    приведен ниже.

    Волна затухает так быстро, что распространяется только на длину волны в
    Земля. Поскольку амплитуда убывает так быстро, и волны распространяются так
    медленно, мы обычно говорим об электромагнитной волне, «диффундирующей» в землю. В
    амплитуда поля экспоненциально затухает с глубиной в соответствии с
    диаграмма приведена ниже.\ frac {-z} {\ delta} \ end {split} \]

    Skin Depth: Это глубина, на которую уменьшилась амплитуда до
    \ (1 / e \) его поверхностного значения. Мы уже сталкивались с концепцией глубины скин-слоя в георадарном приборе. Для равномерного полупространства проводимости
    \ (\ sigma \), а при низких частотах, используемых в исследованиях электромагнитной индукции, глубина скин-слоя \ (\ delta \) может быть приблизительно равна

    \ [\ delta \ приблизительно \ sqrt {\ frac {2} {\ mu_0 \ omega \ sigma}} \ приблизительно 500 \ sqrt {\ frac {\ rho} {f}} \]

    , где \ (\ rho = 1 / \ sigma \) — удельное сопротивление, а \ (\ omega / (2 \ pi) \) — частота. 2 \) (ампер на метр
    в квадрате) и \ (\ vec {E} \) — электрическое поле с единицей измерения вольт / метр. Это версия закона Ома для протяженных трехмерных тел, аналогичная закону Ома для цепей: \ (I = V / R \), где \ (R \) — электрическое сопротивление цепи.

    Токи в теле создают собственные магнитные поля, как в случае петли. Эти токи также будут меняться со временем, и их магнитное поле можно измерить на передатчике. Мы называем эти поля «вторичным» магнитным полем, \ (\ vec {H_s} \).Обратите внимание, что вторичное поле может быть не в фазе с основным полем.

    Сводка

    1. Изменяющийся во времени ток в передатчике создает изменяющийся во времени магнитный
      поле, которое падает на проводник в земле.
    2. Изменяющийся магнитный поток повсюду генерирует электрическое поле.
    3. Электрическое поле генерирует токи по закону Ома \ (\ vec {J} = \ sigma \ vec {E} \).
    4. Токи создают собственные магнитные поля.
    5. Приемник измеряет сумму первичного и вторичного полей,
      (или измеряет сопутствующие напряжения. )

    Электромагнитная индукция

    : основной принцип беспроводного питания

    Система сбора данных

    обеспечивает соответствие ASIL-D для систем управления батареями электромобилей

    14-канальная высоковольтная система сбора данных ASIL-D MAX17852 от компании Maxim Integrated Продукция предлагает высочайший уровень безопасности по напряжению, току, температуре и связи, а также меньшую занимаемую площадь и стоимость решения. Разработанный для интеграции в электромобили, гибридные электромобили и другие транспортные системы, он может использоваться для интеллектуальных распределительных коробок и автомобильных аккумуляторных систем с напряжением от 48 до 400 В и выше.

    MAX17852 построен с точностью и функциями, которые необходимы OEM-производителям и производителям электромобилей для проектирования своих систем в соответствии с высочайшими стандартами ASIL-D. Однокристальное решение требует на 16% меньше места на плате и на 20% меньше стоимости спецификации, чем дискретное решение.

    Благодаря своей высокой точности измерения с точной временной синхронизацией, ИС может измерять напряжение ячейки в пределах ± 0,45 мВ при комнатной температуре и с максимальной погрешностью ± 2 мВ в диапазоне температур от 5 до 40 ° C.Кроме того, с диапазоном измерения тока усилителя ± 300 мВ, максимальным коэффициентом усиления 256 и максимальной погрешностью усиления измерения тока 0,3%, MAX17852 предоставляет быстрые и точные данные для расчета управления питанием, состояния работоспособности и состояния. заряда.

    14-канальная система сбора данных с аккумулятором включает в себя усилитель считывания тока, чтобы гарантировать синхронный сбор информации о токе с напряжением и температурой элемента. MAX17852 позволяет использовать как датчик Холла, так и шунтирующие резисторы в качестве чувствительных компонентов.

    Наличие и цены

    Чтобы заказать MAX17852 или получить дополнительную информацию, нажмите здесь.

    Восстанавливаемый предохранитель eFuse с регулируемой защитой от перенапряжения и возможностью маркировки

    Компания Toshiba Electronics Europe добавила TCKE712BNL в свое семейство усовершенствованных микросхем eFuse. Обладая сопротивлением в открытом состоянии 53 мОм и временем срабатывания всего 320 нс, TCKE712BNL охватывает диапазон входного напряжения от 4,4 до 13,2 В. Это новое устройство предназначено для широкого спектра различных товаров бытовой электроники, включая камеры, беспроводные чистящие средства и электроинструменты, роботы-уборщики, серверы, интеллектуальные колонки, термостаты и беспроводные зарядные устройства.

    Электронные предохранители отличаются от обычных предохранителей со стеклянной трубкой и микросхемой, которые обеспечивают однократную защиту от недопустимых условий. Они предназначены для защиты цепей во время повторяющихся событий превышения лимита, после которых они автоматически сбрасываются внутренним логическим сигналом. Электронные предохранители также обладают гораздо более быстрым откликом и могут предлагать дополнительные встроенные функции защиты.

    Например, можно запрограммировать порог перенапряжения TCKE712BNL в соответствии с требованиями конкретного приложения. Он также предлагает программируемые механизмы защиты от перегрузки по току (также регулируемой), перегрева и короткого замыкания. И, в отличие от пассивных устройств, он включает функцию флага, которая передает внешний сигнал, который можно использовать для предупреждения инженеров о возможных неисправностях в конструкции схемы. Функция флага также имеет функцию блокировки обратного тока, которая позволяет использовать устройство в мультиплексных системах.

    TCKE712BNL eFuse поставляется в компактном корпусе WSON10 размером 3,00 × 3.00 мм. Для получения дополнительной информации посетите страницу продукта TCKE712BNL.

    «Гибридные» IGBT-транзисторы на 650 В с комбинированным диодом с барьером Шоттки для повышения эффективности

    Новое семейство гибридных IGBT, разработанных Infineon Technologies, объединяет ключевые преимущества 650-V TRENCHSTOP 5 IGBT технология и униполярная структура совместно упакованного SiC-диода с барьером Шоттки. Члены нового семейства продуктов CoolSiC предлагают превосходные частоты переключения и сниженные потери переключения, что делает их подходящими для преобразователей мощности постоянного тока и приложений коррекции коэффициента мощности (PFC). Это включает в себя инфраструктуру для зарядки аккумуляторов, решения для хранения энергии, фотоэлектрические инверторы и источники бесперебойного питания (ИБП), а также импульсные источники питания для серверов и телекоммуникаций (SMPS).

    Гибридные IGBT могут использоваться в качестве замены для транзисторов TRENCHSTOP 5 IGBT, что позволяет повысить эффективность на 0,1% для каждой частоты переключения 10 кГц без усилий по изменению конструкции. Совместно упакованные, свободно вращающиеся SiC диоды Шоттки могут быстро переключаться без сильных колебаний и риска паразитного включения, что позволяет им обеспечивать улучшенную электромагнитную совместимость и надежность системы.

    Например, гибридные IGBT CoolSiC значительно снижают коммутационные потери при практически неизменных значениях dV / dt и di / dt. Они предлагают снижение E на до 60% и снижение E на до 30% по сравнению со стандартным кремниевым диодом. В качестве альтернативы, частота коммутации может быть увеличена, по крайней мере, на 40% при неизменных требованиях к выходной мощности, что позволяет использовать более дешевые пассивные компоненты меньшего размера.

    Гибридный диод Infineon CoolSiC с дополнительным корпусом Кельвина.

    Семейство дискретных IGBT-транзисторов CoolSiC Hybrid включает в себя 5 сверхбыстрых IGBT-транзисторов TRENCHSTOP на 40, 50 и 75 А и 650 В, укомплектованных совместно с диодами CoolSiC Gen 6 с половинным номиналом или среднескоростными IGBT-транзисторами S5. — комплектуется диодами CoolSiC Gen 6 с полным номиналом. Разработчики могут выбирать между корпусом эмиттера Кельвина TO-247-3 или TO-247-4. Четвертый вывод корпуса эмиттера Кельвина позволяет использовать контур управления затвор-эмиттер со сверхнизкой индуктивностью и снижает общие коммутационные потери.

    Дополнительную информацию можно найти на сайте www.infineon.com/coolsic-hybrid-discretes.

    Недорогие датчики

    повышают точность оценочной платы для счетчиков энергии, гальваническую развязку

    STMicroelectronics представила новую оценочную плату, предназначенную для ускорения разработки экономичных трехфазных ваттметров переменного тока, соответствующих самым строгим международным стандартам для качество и точность. Эталонная конструкция включает недорогие, устойчивые к электромагнитным помехам шунтирующие датчики и передовую технологию гальванической развязки, обеспечивающую превосходную надежность и надежность.Его также можно использовать в качестве основы для приложений, выходящих за рамки учета коммунальных услуг, таких как зарядка электромобилей, серверы и солнечные инверторы.

    Оценочная плата EVALSTPM-3PHISO сочетает в себе высокоточную измерительную ИС STPMS2 и усовершенствованный цифровой изолятор STISO621 с настраиваемой прошивкой под ключ, работающей на микроконтроллере STM32, для вычисления метрологических данных и данных о качестве электроэнергии. Схема датчиков и компоновка печатной платы оптимизированы для обеспечения устойчивости к электромагнитным помехам и высокого отношения сигнал / шум для высокоточных измерений и вычислений постобработки.

    STPMS2 — это двухканальный 24-битный сигма-дельта модулятор второго порядка, который измеряет напряжение и ток для каждой фазы с помощью встроенного делителя напряжения и шунтирующего датчика тока. Затем он передискретизирует сигнал с использованием синхронизированных тактовых импульсов 4 МГц, распределяемых микроконтроллером, и мультиплексирует потоки сигма-дельта-битов напряжения и тока на одном выходном выводе. Три STPMS2 используются в трехфазной системе для сбора данных о напряжении и токе для каждой фазы.

    Мультиплексированный выход STPMS2 преобразуется в 24-битные значения напряжения и тока микроконтроллером STM32, который использует свои встроенные цифровые фильтры в качестве сигма-дельта модуляторов (DFSDM).Затем процессор использует полученные 24-битные значения напряжения и тока для вычисления всех необходимых метрологических данных в режиме реального времени каждые 200 мкс. Прошивка платформы также реализует виртуальный COM-порт, который обеспечивает доступ к внутренним параметрам для чтения метрологических данных, изменения внутренней конфигурации и калибровки платы.

    Двухканальный цифровой изолятор STISO621 является первым в новой серии ИС, в которых используется технология гальванической развязки из толстого оксида ST на напряжение 6 кВ для передачи данных между изолированными доменами в различных промышленных приложениях. STISO621 имеет два независимых канала с входами триггера Шмитта, что обеспечивает высокую помехозащищенность и сохраняет искажения импульсов ниже 3 нс. Благодаря максимальной скорости передачи данных 100 Мбит / с, выдерживаемому импульсному напряжению 6000 В (V IOTM ) и максимальному повторяющемуся напряжению изоляции 1200 В (V IORM ) STISO621 обеспечивает более быструю передачу данных, более длительный срок службы и более высокая надежность, чем у обычных оптических изоляторов.

    Плата для оценки результатов измерений ST соответствует стандартам EN 50470-x, IEC 62053-2x и ANSI12.2 стандарта для ваттметров переменного тока. Приложение предоставляет данные об активной широкополосной, активной основной гармонике, реактивной / полной мощности и энергии как по фазе, так и кумулятивно. Таким образом, он достигает класса точности 0,5 согласно IEC 62053-22 при измерении активной / полной мощности трехфазного тока и класса точности 1 согласно IEC 62053-21 при измерении трехфазной реактивной мощности. Он выполняет вычисления RMS и дополнительных искажений (THD) для каждого сигнала напряжения и тока, а также измерения постоянного тока, а также периода линии, фазового сдвига и задержки фазового напряжения для каждой фазы.

    EVALSTPM-3PHISO также может использоваться в качестве эталона для многофазных промышленных измерительных приложений, помимо учета коммунальных услуг, подобных упомянутым выше. Оценочную плату EVALSTPM-3PHISO по цене 118 долларов можно приобрести на сайте st.com и у дистрибьюторов.

    Для получения дополнительной информации посетите сайт www.st.com/isolated-interfaces

    МОП-транзисторы с P-каналом обеспечивают превосходное сопротивление в открытом состоянии и выдерживают напряжение для 24-вольтных приложений

    Новое семейство 24-х моделей 24- Вход V, выдерживаемое напряжение −40 / −60 В P-канальные МОП-транзисторы доступны как в одиночной, так и в двойной конфигурации.Устройства хорошо подходят для промышленных и бытовых приложений, таких как автоматизация производства, робототехника и системы кондиционирования воздуха.

    В новых полевых МОП-транзисторах используется усовершенствованный полупроводниковый процесс поколения 5 -го для достижения самого низкого сопротивления в открытом состоянии на единицу площади в своем классе, по заявлению компании. Для продуктов на -40 В это означает, что сопротивление в открытом состоянии на 62% ниже, чем у традиционных продуктов, и на 52% ниже сопротивление в открытом состоянии для продуктов -60 В. Они также используют оптимизированную структуру устройства и новую конструкцию, которая снижает концентрацию электрического поля, что приводит к высокой надежности и низкому сопротивлению в открытом состоянии (которые обычно находятся в компромиссном соотношении).Эти решения способствуют стабильной долгосрочной эксплуатации промышленного оборудования, требующего исключительного качества.

    Эти устройства отражают тенденцию к увеличению входного напряжения, обусловленную растущей потребностью в повышении эффективности в промышленных и бытовых приложениях. Хотя N-канальные полевые МОП-транзисторы обычно обладают более высокой эффективностью при использовании на стороне высокого напряжения, требуется напряжение затвора выше, чем входное напряжение, что усложняет конфигурацию схемы.

    С другой стороны, полевые МОП-транзисторы с P-каналом могут работать с напряжением затвора ниже, чем входное напряжение, что значительно упрощает конфигурацию схемы и снижает расчетную нагрузку.Приложения включают переключатели управления питанием и двигатели вентиляторов для промышленного оборудования.

    Все устройства этого семейства в настоящее время доступны в серийном производстве. Щелкните здесь для получения дополнительной информации.

    ИС питания GaN, предназначенные для потребительских приложений, с простой конструкцией и на 66% большей мощностью

    NV6128, мощная ИС GaNFast с номиналом 650/800 В, была разработана Navitas Semiconductor как лучшая альтернатива кремниевым устройствам, которые в настоящее время обслуживают рынок мощной мобильной и бытовой силовой электроники. Размещенный в корпусе PQFN размером 6 × 8 мм с запатентованной встроенной охлаждающей подушкой, более низкий 70 мВт R DS (on) NV6128 дает ему 66% -ное увеличение допустимой нагрузки. Это подходит для высокоэффективных приложений с высокой плотностью мощности от 200 до 500 Вт, таких как моноблоки, телевизоры, игровые консоли, зарядные устройства eMobility (электронные скутеры, электронные велосипеды), игровые ноутбуки и т. Д.

    Как и другие члены семейства микросхем питания GaNFast, NV6128 объединяет в себе схему управления, защиту и управление, чтобы предоставить самое простое и компактное решение для питания.Он рассчитан на 650 В для номинального режима работы плюс пиковое значение 800 В для надежной работы во время переходных процессов. Затвор GaN-транзистора полностью защищен, и все устройство защищено от электростатических разрядов (ESD) до 2 кВ.

    «Это явная альтернатива кремниевым решениям для преобразования энергии», — сказал Дэн Кинзер, технический директор / главный операционный директор Navitas и соучредитель. «В то время как некоторые OEM-адаптеры для ноутбуков уровня 1 все еще используют традиционные кремниевые диодные выпрямители и топологии повышения PFC, которые работают на частоте от 50 до 70 кГц, GaNFast NV6128 обеспечивает современную высокоскоростную архитектуру тотемного полюса, работающую на частоте 200 кГц, что позволяет 300 -W решения при плотности мощности более 1.1 Вт / куб. А когда вы в полной мере воспользуетесь способностью GaN поддерживать скорости переключения в диапазоне МГц +, вы получите еще один значительный скачок в плотности мощности ».

    Поддержка проектирования включает подробные таблицы данных, электрические модели (SPICE) и механические модели (.stp). NV6128 находится в массовом производстве и сразу же доступен у партнеров-дистрибьюторов Navitas по цене 7,85 долларов за 1 тыс. Штук.

    >> Электронные ресурсы для проектирования
    .. >> Библиотека: Серия статей ,
    , .. .. >> Серия статей: PowerBites

    Принцип действия — Замедлители — Telma S.

    A.

    Продукты и приложения

    Принцип действия


    Индукционные тормоза Telma, широко известные как электрические или электромагнитные замедлители, предлагают износостойкую тормозную систему:
    они рассеивают большую часть энергии торможения, тем самым разгружая обычные тормозные системы.

    Системы индукционного торможения Telma рассеивают энергию торможения за счет создания вихревых токов.
    Индукционные тормозные системы Telma состоят из неподвижного статора и пары роторов, которые прикреплены к приводному валу, чтобы он мог вращаться.

    Статор и роторы установлены коаксиально, напротив друг друга и разделены узким воздушным зазором.
    тем самым избегая трения.

    Статор играет роль индуктора; он состоит из пары электромагнитов, которые генерируют электромагнитные поля, когда электричество непрерывно проходит через катушки статора, тем самым создавая вихревые
    токи в массе ротора.

    Роторы действуют как индуцированный ток. Роторы, изготовленные из специально разработанного проводящего материала, подвергаются только
    к вихревым токам при прохождении через них магнитных полей, создаваемых статором, приводимых во вращение
    вал трансмиссии.

    По определению, вихревые токи возникают из-за проводящих металлических масс, когда последние помещаются в переменную
    магнитные поля. В случае индукционных тормозных систем Telma изменчивость магнитных полей, к которой
    роторы подвергаются именно вращению роторов.Вихревые токи, также известные как вихревые токи,
    оберните вокруг магнитных линий потока.

    Возникновение вихревых токов в массе ротора приводит к появлению сил Лапласа
    которые противодействуют вращению ротора. Тормозной момент, который таким образом создается и применяется
    к трансмиссионному валу замедляет автомобиль.

    Вихревые токи вызывают постепенное повышение температуры ротора, а затем тепло отводится в атмосферу через системы вентиляции. Таким образом, с помощью индукционных тормозных систем Telma можно эффективно замедлять вращающийся вал без трения и, следовательно, без износа.

    Хотя индукционные тормозные системы в принципе могут показаться простыми, они содержат сложные физические законы, такие как
    как принципы сопротивления материалов, электромагнетизм, термодинамика и механика жидкости.
    Признанный опыт Telma в области электромагнитных индукционных тормозных систем основан на
    детальное моделирование всех физических законов, задействованных в работе индукционных тормозных систем.Это моделирование было усилено годами практического опыта и лабораторных испытаний, которые доказали
    чтобы иметь значение.

    Создание электромагнита — Задание

    Подпишитесь на нашу рассылку новостей