Natitirang Magnetismo sa mga Solenoid: Mga Sanhi at Solusyon

Kabanata 1: Panimula ng Natitirang Magnetismo

Isa sa mga pinakamahalagang aspeto na nakakaapekto sa paggana at kahusayan ng solenoid at electromagnet ay ang natitirang epekto ng magnetismo. Ang solenoid ay dapat tumugon nang maayos at mabilis kapag tumigil ang paggamit ng kuryente sa karamihan ng mga industriyal na kapaligiran. Gayunpaman, mayroong ilang magnetismo na nananatili sa armature o solenoid core dahil sa mga pisikal na katangian ng mga ferromagnetic na materyales pagkatapos i-de-energize ang aparato.

Ang labis na solenoid remanence sa mga solenoid ay nagdudulot ng maraming teknikal na problema, tulad ng mabagal na plunger, mas mabagal na oras ng pagtugon, hindi maayos na paggana ng balbula, pagkasira, at hindi mahusay na operasyon ng switching. Ang mga nabanggit na epekto ay partikular na makabuluhan para sa operasyon ng mga precision tool tulad ng mga metering pump, kagamitang medikal, solenoid valve, at mga automation system.

Para sa mga bumubuo ng mga produktong solenoid na may mataas na kahusayan, mahalagang malaman ang mga sanhi ng residual magnetism at mga paraan ng paglimita nito.

Kabanata 2: Ano ang Natitirang Magnetismo?

Ang natitirang magnetismo ay tumutukoy sa natitirang magnetismo na nananatili sa loob ng materyal pagkatapos maalis ang panlabas na magnetic field o electrical current.

Kapag ang solenoid coil ay tumatanggap ng kuryente, ang kuryente ay dumadaloy sa wire na nakabalot sa coil at lumilikha ng magnetic field. Ang magnetic field na ito ay nagma-magnetize sa iron core at armature sa solenoid. Sa teorya, kapag pinatay ang kuryente, ang magnetic field ay tuluyang mawawala. Ngunit sa aktwal na proseso, may ilang mga domain na nananatiling na-magnetize at lumilikha ng magnetic field.

Ang ganitong uri ng natitirang puwersang magnetiko ay tinutukoy bilang natitirang magnetismo.

BrB_rBr​

kung saan ang BrB_rBr​ ay ang natitirang densidad ng magnetic flux.

Ang solenoid remanence ay isang likas na katangian ng mga materyales na ferromagnetic tulad ng bakal at asero.

Kabanata 3: Paano Nagaganap ang Natitirang Magnetismo?

Bakit Nanatili ang mga Magnetic Domain Pagkatapos ng Magnetization?

Sa loob ng isang magnetic material, maraming mikroskopikong magnetic regions na tinutukoy bilang magnetic domains. Sa ilalim ng normal na sitwasyon, ang mga magnetic domain sa loob ng isang materyal ay random na nakaayos.

Pagkatapos magpasa ng kuryente:

Ang magnetic field ay nagpapahanay sa mga domain

Ang magnetikong materyal ay nagiging malakas na magnetized

Ang puwersang magnetiko ay humihila sa armature o plunger

Gayunpaman, pagkatapos maputol ang kuryente:

karamihan sa mga magnetic domain ay babalik sa kanilang orihinal na estado;

ang ilang magnetic domain ay nakahanay pa rin;

may natitirang magnetic field sa loob ng materyal;

Ganiyan nangyayari ang natitirang magnetismo.

Kabanata 4: Mga Pangunahing Dahilan ng Natitirang Magnetismo

4.1 Magnetikong Saturasyon

Ang mataas na magnetic saturation ay nagreresulta sa mas maraming nakahanay na domain na natitira pagkatapos maputol ang kuryente.

4.2 Matigas na Materyales na Magnetiko

Ang materyal na matigas sa magnetismo ay nagpapanatili ng magnetismo sa mahabang panahon.

4.3 Kawalan ng Air Gap

Ang kawalan ng puwang sa pagitan ng core at armature ay humahantong sa mataas na natitirang magnetismo.

4.4 Patuloy na Suplay ng Kuryenteng DC

Ang patuloy na pagpapagana ay lubos na nagpapataas ng natitirang puwersang magnetiko.

4.5 Hindi Mahusay na Disenyo ng Magnetic Circuit

Ang depektibong disenyo ng magnetic circuit ay nagpapataas ng posibilidad ng pagkulong ng natitirang magnetismo.

Kabanata 5: Mga Bunga ng Mataas na Remanence ng Solenoid

Ang labis na natitirang magnetismo ay maaaring magdulot ng maraming isyu sa operasyon ng solenoid.

5.1 Pang-ipit na Pang-ipit

Ang pangunahing problema ay ang pagdikit ng plunger pagkatapos maputol ang kuryente. Sa kasong ito, ang plunger ay hindi na nakakabalik sa orihinal nitong posisyon.

Resulta:

Naantalang paglabas;

Hindi matatag na paggalaw;

Hindi kumpletong pagkilos ng pagpapalit.

5.2 Mababang Bilis ng Paglipat

Ang natitirang puwersang magnetiko ay sumasalungat sa puwersang return spring. Samakatuwid,

Bumababa ang bilis ng paglipat.

5.3 Malfunction ng Balbula

Lalo na sa aplikasyon ng solenoid valve o metering pump,

Mga tagas ng likido;

Nagiging mali ang pagkontrol ng daloy.

5.4 Higit pang Pagkasira at Pagkasira

May natitirang magnetismo,

Mas maraming alitan ang nalilikha;

Madaling masira ang pangunahing ibabaw;

Mas maraming ingay;

Pagkasira ng mga bahagi.

5.5 Mas Mataas na Pagkonsumo ng Enerhiya

Kinakailangan ang mga sistemang gumagamit ng malakas na spring o mataas na drive current para malampasan ang natitirang magnetismo.

Kabanata 6: Pagkakaiba sa Pagitan ng Spring Return at Non-Spring Solenoid sa Solenoid Remanence

6.1 ：Ang uri ng istruktura ng solenoid ay nakakaapekto sa epekto ng Solenoid remanence.

Solenoid na bumalik sa tagsibol

Ang mekanismo ng spring return ay ginagamit upang itulak ang plunger pabalik pagkatapos tanggalin ang kuryente.

Kalamangan:

Sinasalungat ng mekanikal na spring ang natitirang puwersang magnetiko.

kawalan:

Mahabang oras ng paglabas;

Mataas na pagkonsumo ng kuryente.

Kung ikukumpara sa spring-return solenoid, ang non-spring structure solenoid ay madaling ma-stuck dahil sa residual magnetism sa karamihan ng mga kaso.

6.2 Solenoid na hindi nagbabalik ng spring

Nang hindi gumagamit ng mechanical spring, gumagamit ito ng ibang puwersa tulad ng grabidad o puwersa ng pagkarga upang makamit ang layunin ng pagpapakawala.

Kalamangan:

Mababang pagkonsumo ng enerhiya;

Simpleng istraktura;

Tahimik na pagtatrabaho.

kawalan:

Mas malaki ang natitirang epekto ng magnetismo;

Madaling ma-stuck pagkatapos patayin ang kuryente.

Samakatuwid, sa karamihan ng mga aplikasyong pang-industriya, mas mainam ang spring-return solenoid dahil sa mas kaunting problema sa natitirang magnetismo.

Kabanata 7: Mga Salik na Nakakaapekto sa Remanence ng Solenoid

Materyal

Ang pagpili ng angkop na materyal ay may mahalagang papel sa pagdidisenyo ng solenoid.

Malambot na magnetikong materyales

Mayroon itong mga sumusunod na katangian:

Mababang puwersang magnetiko na pumipilit;

Mabilis na pag-demagnetize;

Kabilang sa mga sikat na materyales ang:

7.2 : bakal

bakal na silikon;

malambot na hindi kinakalawang na asero;

Ang mga malalambot na magnetikong materyales ay lubos na naaangkop sa mga aplikasyon na nangangailangan ng mabilis at katumpakan na paglipat at kontrol.

Matigas na magnetikong materyales

Ang matigas na magnetikong materyales ay patuloy na nagpapanatili ng magnetismo.

Mga Katangian ng matigas na magnetikong materyales:

mataas na puwersang magnetiko na pumipilit;

malakas na natitirang magnetismo;

Karaniwang matigas na magnetikong materyales:

bakal na may mataas na carbon;

permanenteng magnetikong haluang metal;

Sa pangkalahatan, ang matigas na magnetikong materyal ay hindi iminumungkahi sa mga aplikasyon na mabilisang maglabas.

7.3 Impluwensya ng Istruktura

Ang istrukturang solenoid ay may malaking impluwensya sa magnetic retention.

7.3.1. Disenyo ng Air Gap

Ang mas maliit na agwat ng hangin sa pagitan ng core at armature ay nakakabawas sa magnetic retention;

Benepisyo:

Pagbabawas ng epekto ng magnetismo;

Pagpapaikli ng oras ng paglabas;

Para sa mas maliit na agwat ng hangin:

paggamit ng nonmagnetic washer;

paggamit ng mga stopper ng pin;

ukit sa ibabaw ng core;

7.3.2. Disenyo ng Ibabaw ng Kontak

Binabawasan ng mas kaunting contact surface ang magnetic force;

Kalamangan:

Bawasan ang natitirang magnetismo;

Dagdagan ang bilis ng paglabas;

7.3.3. Disenyo ng Sirkitong Magnetiko

Naiiwasan ng mahusay na magnetic circuit ang pag-concentrate ng magnetic flux;

Iniiwasan ang magnetic saturation;

Nagpapataas ng kahusayan sa magnetiko;

Ang mahinang disenyo ng magnetic circuit ay nagreresulta sa mas mataas na natitirang magnetic flux.

7.3.4. Disenyo ng Pagbabalik ng Tagsibol

Kailangang tumpak na tumugma ang puwersa ng spring sa natitirang magnetismo.

Kung ang spring ay masyadong mahina:

nangingibabaw ang natitirang magnetismo at nagiging sanhi ng pagkabara ng plunger;

Kung ang puwersa ng spring ay masyadong malakas:

binabawasan nito ang puwersa ng paghila at pinapataas ang pagkonsumo ng enerhiya;

Kabanata 8: Mga Solusyon Laban sa Remanence ng Solenoid

Paano Bawasan ang Natitirang Magnetismo Habang Nagdidisenyo

May ilang paraan upang mabawasan ang natitirang magnetismo sa mga solenoid.

8.1. Pagpili ng mga Angkop na Materyales na Magnetiko

Malambot na magnetikong materyales na may

mataas na magnetic permeability,

mababang magnetic coercivity

ay inirerekomenda. Karaniwang ginagamit ang malambot na magnetikong materyal na bakal.

8.2. Pag-iwas sa Magnetic Saturation

Iwasan ang pagpapatakbo ng mga solenoid sa rehiyon ng magnetic saturation.

B=μHB=\mu HB=μH

Angkop na disenyo ng flux upang maiwasan ang pagpapanatili ng domain.

8.3. Pagdaragdag ng mga Nonmagnetic Spacer

Ang mga spacer na gawa sa tanso o hindi kinakalawang na asero ay lumilikha ng maliit na puwang sa hangin sa istruktura ng solenoid.

Benepisyo:

makabuluhang bawasan ang natitirang puwersang magnetiko;

8.4. Pag-optimize ng Kuryenteng Agos

Ang sobrang laki ng kasalukuyang ay humahantong sa saturation at natitirang magnetic flux.

Angkop na kasalukuyang:

wastong suplay ng boltahe;

kontrol ng kasalukuyang pulso;

tumpak na tiyempo ng kasalukuyang kuryente;

8.5. Katumpakan ng Pagtatapos sa Ibabaw

Pinahuhusay ng magaspang na ibabaw ang magnetikong atraksyon.

Gumamit ng pamamaraan ng katumpakan sa paggiling;

8.6. Proseso ng Pag-aalis ng Magnetismo

Sa ilang partikular na aplikasyon ng katumpakan, maaaring isagawa ang proseso ng AC demagnetization pagkatapos ng produksyon.

Epektibong inaalis nito ang natitirang magnetic alignment.

Kabanata 9: Mga Uri ng Iba't Ibang Solenoid at ang Kanilang Remanence ng Solenoid

Ang mga uri ng solenoid ay nakakaranas ng iba't ibang natitirang magnetismo.

9.1 DC solenoid

Ang uri ng DC ay mas naiimpluwensyahan ng natitirang magnetismo kaysa sa katapat na AC.

Pangunahing dahilan:

Ang DC magnetic field ay laging nananatili sa isang direksyon;

Ang mga domain ay patuloy na nananatiling nakahanay;

Napakadelekado:

dumidikit;

mabagal na bilis ng paglabas;

mas mataas na magnetikong pagpapanatili.

9.2 AC solenoid

Dahil ang direksyon ng magnetiko ay patuloy na nagbabago sa siklo ng AC,

mas mababang natitirang magnetismo;

mas mabilis na paglabas;

Gayunpaman, ang AC solenoid ay may posibilidad na maglabas ng ingay.

9.3 Rotary solenoid

Ang istraktura ay karaniwang nangangailangan ng kumplikadong magnetic circuit.

Effects:

hindi kumpletong pag-ikot;

pagkakamali sa pagpoposisyon;

mahabang panahon ng paglabas;

9.4 Solenoid na pangkabit

Ito ay sadyang dinisenyo upang mapanatili ang magnetic retention;

pakinabang:

mababang pagkonsumo ng kuryente sa panahon ng pagpapanatili;

pagpapagana lamang habang lumilipat;

9.5 Tubular na solenoid

Tinitiyak ng disenyo ng tubo ang mahusay na pagganap ng magnetiko at

pare-parehong distribusyon ng pagkilos ng bagay;

Naiiwasan ng wastong disenyo ang problema sa natitirang magnetismo.

Kabanata 10: Mahahalagang Salik na Dapat Iwasan ang Problema ng Natitirang Magnetismo sa Panahon ng Disenyo

Sa proseso ng disenyo, ang mga sumusunod na aspeto ay pangunahing isinasaalang-alang.

pagpili ng materyal:

malambot na magnetikong materyal;

puwang ng hangin:

iwasan ang buong pagdikit sa ibabaw nang hindi isinasaalang-alang ang puwang ng hangin;

magnetikong saturasyon:

panatilihin ang magnetic flux density sa ilalim ng naaangkop na saklaw;

pagtutugma ng puwersa ng spring:

maiwasan ang magnetic saturation na dulot ng hindi wastong puwersa ng spring;

ibabaw na paggamot:

magandang pagtatapos ng ibabaw;

pamamahala ng thermal:

nakakaapekto ang temperatura sa magnetic properties;

kontrol ng pagpaparaya:

ang maliit na pagbabago sa laki ay may malaking epekto sa magnetic retention;

Kabanata 11 : Konklusyon

Ang solenoid remanence ay natural na pisikal na penomena na umiiral sa loob ng anumang electromagnet o solenoid. Ngunit ang mga epekto ay maaaring kontrolin sa pamamagitan ng makatwirang disenyo.

Ang solenoid remanence kung hindi magagamot ay magdudulot ng mga sumusunod na problema sa mga solenoid:

dumidikit;

mahabang panahon ng paglabas;

malfunction ng balbula;

pagtaas ng pagkasira at pagkasira;

nabawasang pagganap at katatagan;

Ang sikreto upang mabawasan ang natitirang magnetismo ay:

pagpili ng materyal;

disenyo ng magnetikong sirkito;

disenyo ng agwat ng hangin;

disenyo ng tagsibol;

iwasan ang magnetic saturation;

Kabanata 12: Mga Madalas Itanong Tungkol sa Solenoid remanence

12.1 Ano ang solenoid remanence?

Ang solenoid remanence ay tumutukoy sa mahinang magnetic force na natitira sa loob ng solenoid pagkatapos tanggalin ang power supply. Nangyayari ang phenomenon na ito dahil sa ilang magnetic domain na hindi tuluyang nagiging hindi nakahanay kapag namatay ang magnetic field.

12.2 Ano ang nagiging sanhi ng pagbara ng plunger pagkatapos patayin ang kuryente?

Kung ang natitirang puwersang magnetiko sa solenoid ay labis na malaki, ang plunger ay maiipit at hindi na makakabalik sa orihinal na posisyon dahil ang natitirang puwersa ay mas malaki kaysa sa puwersa ng grabidad o return spring.

Mga sanhi ng pagdikit ng plunger:

walang puwang sa hangin;

mahinang pagpili ng materyal;

mahinang puwersa ng return spring;

mataas na magnetic saturation;

12.3 Anong mga uri ng solenoid ang mas naaapektuhan ng residual magnetism?

Ang DC solenoid ay mas naapektuhan dahil sa patuloy na magnetization ng mga magnetic domain sa buong operasyon.

Ang mga aplikasyon na karaniwang dumaranas ng mga isyu sa natitirang magnetismo ay:

mga balbula ng solenoid;

mga bomba ng pagsukat;

kandado ng pinto;

mga umiikot na solenoid;

mga aparatong may katumpakan.

12.4 Paano mababawasan ng mga inhinyero ang natitirang magnetismo habang nagdidisenyo?

Ang mga sumusunod na pamamaraan ay maaaring gamitin upang mabawasan ang natitirang magnetismo sa mga solenoid:

pagpili ng malambot na magnetikong materyal;

pagdaragdag ng puwang sa hangin;

pag-install ng non-magnetic spacer;

hindi pinapanatili ang saturation ng magnetic force;

pagsasaayos ng puwersa ng spring;

12.5 Anong mga materyales ang mababa ang retentivity?

Kasama ang mga malalambot na magnetikong materyales

purong bakal;

bakal na silikon;

malambot na hindi kinakalawang na asero.

Iminumungkahing iwasan ang matigas na magnetikong materyal sa aplikasyon.

12.6 Maaari bang mabawasan ng return spring ang problema sa natitirang magnetismo?

Ang isang mechanical spring ay tumutulong sa plunger na humiwalay mula sa core pagkatapos patayin ang kuryente.

Samakatuwid, ang solenoid na gumagamit ng spring return mechanism ay may mas mahusay na pagganap sa mabilis na pagpapalit.

12.7 Bakit mahalaga ang papel ng air gap sa disenyo ng solenoid?

Tinitiyak ng air gap sa disenyo ng solenoid ang espasyo sa pagitan ng core at armature at sa gayon ay naiiwasan ang kumpletong magnetic surface contact, na binabawasan ang residual magnetism.

Mga kalamangan ng disenyo ng air gap:

dagdagan ang bilis ng paglabas;

bawasan ang natitirang puwersang magnetiko;

tiyakin ang pagkakapare-pareho ng paglabas;

12.8 Maaari bang makapinsala sa mga solenoid ang natitirang magnetismo?

Ang natitirang magnetismo lamang ay hindi maaaring makapinsala sa aparato, ngunit ang mga problema sa pagpapatakbo na dulot ng natitirang magnetismo ay humahantong sa pagkasira at pagkasira kalaunan.

12.9 Ano ang pagkakaiba ng natitirang magnetismo at permanenteng magnetismo?

Pagkakaiba sa pagitan ng permanenteng at natitirang magnetismo:

ang permanente ay tumutukoy sa sadyang ginawang magnetismo na patuloy na nagpapanatili ng puwersang magnetiko;

habang ang natitirang isa ay nangangahulugang hindi sinasadyang pag-magnetize ng materyal na madaling kapitan ng magnetismo.

12.10 Paano subukan ang natitirang magnetismo sa mga solenoid?

Kasama sa mga pamantayan sa pagsusulit ang:

oras na para bitawan ang plunger pagkatapos patayin ang kuryente;

puwersang humahawak;

distansya ng paglabas;

densidad ng magnetikong pagkilos ng bagay;

mga pagganap sa siklo ng buhay.