ملفات لولبية - جهاز ، عملية ، تطبيق
ستركز هذه المقالة على الملفات اللولبية. أولاً سننظر في الجانب النظري لهذا الموضوع ، ثم الجانب العملي ، حيث سنلاحظ مجالات تطبيق الملفات اللولبية في أوضاع مختلفة من عملهم.
الملف اللولبي هو ملف أسطواني طوله أكبر بكثير من قطره. تتكون كلمة الملف اللولبي نفسها من مزيج من كلمتين - solen و eidos ، أولهما يترجم على أنه أنبوب ، والثاني - متشابه. أي أن الملف اللولبي هو ملف على شكل أنبوب.
الملفات اللولبية بالمعنى الواسع هي محاثات ملفوفة بسلك على إطار أسطواني ، والتي يمكن أن تكون أحادية الطبقة أو متعددة الطبقات ... نظرًا لأن طول ملف الملف اللولبي يتجاوز قطره إلى حد كبير ، فعند تطبيق تيار مباشر من خلال هذا الملف ، بداخله ، في التجويف الداخلي ، يتم تشكيل مجال مغناطيسي موحد تقريبًا.
غالبًا ما تتم الإشارة إلى الملفات اللولبية لبعض المشغلات وفقًا لمبدأ التشغيل الكهروميكانيكي ، مثل صمام الملف اللولبي لناقل الحركة الأوتوماتيكي في السيارة أو مرحل التراجع المبدئي.كقاعدة عامة ، يعمل اللب المغنطيسي الحديدي كجزء منسحب والملف اللولبي نفسه مزودة بقلب مغناطيسي من الخارج، ما يسمى نيرومغناطيسية.
إذا لم تكن هناك مادة مغناطيسية في تصميم الملف اللولبي ، فعند تدفق تيار مباشر عبر السلك ، يتشكل مجال مغناطيسي على طول محور الملف ، ويكون تحريضه مساويًا عدديًا لـ:
حيث ، N هو عدد الدورات في الملف اللولبي ، l طول الملف اللولبي ، I هو التيار في الملف اللولبي ، μ0 هو النفاذية المغناطيسية للفراغ.
في نهايات الملف اللولبي ، يكون الحث المغناطيسي نصف ما بداخله ، لأن كلا نصفي الملف اللولبي عند تقاطعهما يساهمان بشكل متساوٍ في المجال المغناطيسي الناتج عن تيار الملف اللولبي. يمكن أن يقال هذا بالنسبة لملف لولبي شبه لانهائي أو ملف طويل بما يكفي لقطر الإطار. سيكون الحث المغناطيسي عند الحواف مساوياً لـ:
نظرًا لأن الملف اللولبي هو في الأساس ملف استقرائي ، مثل أي ملف به محاثة ، فإن الملف اللولبي قادر على تخزين الطاقة في مجال مغناطيسي مساوٍ عدديًا للعمل الذي يقوم به المصدر لإنشاء تيار في الملف يولد المجال المغناطيسي للملف اللولبي:
سيؤدي التغيير في التيار في الملف إلى ظهور EMF للحث الذاتي ، وسيكون الجهد في نهايات سلك الملف اللولبي مساويًا لـ:
سيكون محاثة الملف اللولبي مساويًا لـ:
حيث V هو حجم الملف اللولبي ، z هو طول السلك في الملف اللولبي ، n هو عدد الدورات لكل وحدة طول الملف اللولبي ، l طول الملف اللولبي ، μ0 هو نفاذية الفراغ المغناطيسية.
عندما يتدفق تيار متناوب عبر سلك الملف اللولبي ، فإن المجال المغناطيسي للملف اللولبي سوف يتناوب أيضًا. تعتبر مقاومة التيار المتردد للملف اللولبي معقدة بطبيعتها وتتضمن مكونات نشطة وتفاعلية تحددها المحاثة والمقاومة النشطة للملف.
الاستخدام العملي للملفات اللولبية
تستخدم ملفات لولبية في العديد من التطبيقات الصناعية والمدنية. غالبًا ما تكون المحركات الخطية مجرد مثال على تشغيل الملف اللولبي للتيار المستمر. تحقق من المقصات في سجلات النقد ، وصمامات المحرك ، ومرحل سحب البادئ ، والصمامات الهيدروليكية ، وما إلى ذلك. في التيار المتناوب ، تعمل الملفات اللولبية كمحاثات أفران بوتقة.
ملفات الملف اللولبي ، كقاعدة عامة ، مصنوعة من النحاس ، وغالبًا ما تكون مصنوعة من أسلاك الألمنيوم.في الصناعات عالية التقنية ، يتم استخدام ملفات فائقة التوصيل. قد تكون النوى من الحديد أو الحديد الزهر أو الفريت أو سبائك أخرى ، غالبًا في شكل حزمة من الألواح ، أو قد لا تكون موجودة على الإطلاق.
اعتمادًا على الغرض من الآلة الكهربائية ، يتكون اللب من مادة أو أخرى. أجهزة مثل رفع المغناطيسات الكهربائية وفرز البذور وتنظيف الفحم وما إلى ذلك. بعد ذلك سنلقي نظرة على بعض الأمثلة على استخدام الملفات اللولبية.
خط صمام الملف اللولبي
من خلال تطبيق الجهد على ملف الملف اللولبي ، يتم الضغط على قرص الصمام بقوة مقابل المنفذ التجريبي بواسطة زنبرك ويتم إغلاق الخط. عندما يتم تطبيق التيار على ملف الصمام ، يرتفع المحرك وأقراص الصمام المرتبطة به ، ويسحبان بواسطة الملف ، ويقاومان الزنبرك ويفتحان الفتحة التجريبية.
يؤدي الاختلاف في الضغط على جوانب مختلفة من الصمام إلى تحرك السائل في خط الأنابيب ، وطالما يتم تطبيق الجهد على ملف الصمام ، فلن يتم حظر خط الأنابيب.
عندما يتم إيقاف تشغيل الملف اللولبي ، فإن الزنبرك لم يعد يحبس أي شيء للخلف واندفع الصمام لأسفل ، مما يسد الفتحة التجريبية. تم إغلاق خط الأنابيب مرة أخرى.
تتابع بداية السيارة الكهرومغناطيسي
يعد المحرك البادئ محركًا قويًا يعمل بالتيار المستمر يعمل ببطارية السيارة. في وقت بدء تشغيل المحرك ، يجب أن يتم تعشيق ترس بدء التشغيل (bendix) بسرعة لفترة من الوقت مع حذافة العمود المرفقي ، وفي نفس الوقت يتم تشغيل محرك بدء التشغيل. الملف اللولبي هنا هو ملف الملف اللولبي المبدئي.
يتم تثبيت مرحل الضام على مبيت المبدئ وعندما يتم تطبيق الطاقة على ملف الترحيل ، يتم سحب قلب حديدي متصل بآلية تحرك الترس إلى الأمام. بعد بدء تشغيل المحرك ، يتم قطع التيار الكهربائي عن طريق ملف الترحيل ويتم إرجاع الترس مرة أخرى بفضل الزنبرك.
قفل الملف اللولبي
في الأقفال الكهرومغناطيسية ، يتم تحريك البرغي بواسطة قوة مغناطيس كهربائي. تستخدم هذه الأقفال في أنظمة التحكم في الوصول وأنظمة بوابة السد. لا يمكن فتح الباب المجهز بمثل هذا القفل إلا خلال فترة صلاحية إشارة التحكم. بعد إزالة هذه الإشارة ، سيظل الباب المغلق مغلقًا ، بغض النظر عما إذا كان قد تم فتحه أم لا.
تشمل مزايا أقفال الملف اللولبي تصميمها - فهو أبسط بكثير من أقفال المحرك ، وأكثر مقاومة للتآكل. كما ترون ، هنا يتم إقران الملف اللولبي مرة أخرى بنابض رجوع.
محث مع الملف اللولبي عن طريق التسخين
عادة ما تستخدم محاثات الملف اللولبي متعددة الدورات للتسخين. ملف الحث مصنوع من أنبوب نحاسي مبرد بالماء أو قضيب بسبار نحاسي.
في التركيبات ذات التردد المتوسط ، يتم استخدام اللفات أحادية الطبقة ، وفي ملفات التردد الصناعية ، يمكن أن يكون الملف أحادي الطبقة أو متعدد الطبقات. ويرجع ذلك إلى انخفاض محتمل في الخسائر الكهربائية في المحرِّض وبشروط الامتثال لمعلمات الحمل ومع معلمات الجهد وعامل القدرة لمصدر الطاقة. لضمان صلابة الملف الاستقرائي ، غالبًا ما يتم استخدام معجونها بين ألواح الأسمنت الأسبستي النهائي.
في المنشآت الحديثة تصلب الحث والتسخين تعمل الملفات اللولبية في وضع التيار المتردد عالي التردد ، لذا فهي عادة لا تحتاج إلى قلب مغناطيسي حديدي.
محرك الملف اللولبي
في المحركات ذات الملف اللولبي المفرد ، يؤدي تشغيل وإيقاف تشغيل ملف التشغيل إلى حركة ميكانيكية لآلية الكرنك ، ويتم الإرجاع بواسطة زنبرك ، على غرار ما يحدث في صمام الملف اللولبي وقفل الملف اللولبي.
في المحركات ذات الملف اللولبي متعدد الملفات ، يتم تفعيل الملفات بالتناوب بمساعدة الصمامات ، حيث يتم توفير التيار من مصدر الطاقة لكل ملف في واحدة من نصف دورات الجهد الجيبي. يتم جذب القلب على التوالي بواسطة ملف أو ملف آخر ، مما يؤدي إلى حركة ترددية ، مما يؤدي إلى تدوير العمود المرفقي أو العجلة.
ملفات لولبية في المرافق التجريبية
تستخدم التركيبات التجريبية مثل كاشف ATLAS الذي يعمل في مصادم الهادرونات الكبير في CERN مغناطيسات كهربائية قوية تتضمن أيضًا ملفات لولبية. تُجرى تجارب فيزياء الجسيمات لاكتشاف اللبنات الأساسية للمادة وللتحقق من القوى الأساسية للطبيعة التي تحافظ على كوننا.
لفائف تسلا
أخيرًا ، يستخدم خبراء تراث نيكولا تيسلا دائمًا ملفات لولبية لبناء الملفات. اللف الثانوي لمحول تسلا ليس أكثر من ملف لولبي. واتضح أن طول السلك في الملف مهم للغاية ، لأن صانعي الملفات هنا يستخدمون ملفات لولبية ليس كمغناطيس كهربائي ، ولكن كدليل موجي ، كرنانات ، حيث ، كما هو الحال في أي دائرة متذبذبة ، لا يوجد فقط محاثة السلك ، وكذلك السعة المتكونة في هذه الحالة من مسافة قريبة إلى صديق عند المنعطفات. بالمناسبة ، الحلقي الموجود في الجزء العلوي من الملف الثانوي مصمم للتعويض عن هذه السعة الموزعة.
نأمل أن تكون مقالتنا مفيدة لك والآن أنت تعرف ما هو الملف اللولبي وعدد مجالات تطبيقه الموجودة في العالم الحديث ، لأننا لم نقم بإدراجها جميعًا.