Comportamiento eléctrico de sostener imanes cuando los separa

Puedes conocer la fórmula

$$ U_L (t) = \, L \ frac {dI} {dt} $$ para el voltaje sobre un inductor.

• Una consecuencia: si detiene el flujo de corriente a través de un inductor, p. ej. por un interruptor, obtienes un pico de alto voltaje, que puede dañar las cosas.

Sin embargo, esta fórmula proviene del cambio del flujo magnético a lo largo del tiempo:

$$ U_L (t) = \ frac {d \ Psi} {dt} = \ frac {d (LI)} {dt} $$

donde L se considera constante en el tiempo. Si no, obtienes

$$ U_L (t) = L \ frac {dI} {dt} + I \ frac {dL} {dt} $$

El problema es que no tienes idea de cómo cambia la inductividad L con el tiempo. Cambiará no linealmente la distancia entre la bobina y la placa. Además, la fuerza en la placa aumenta cuando está cerca de la bobina, por lo que la velocidad aumenta, lo que lleva a un cambio aún mayor de L.

Incluso si asumimos una linealidad en el tiempo, la solución de la ecuación es fea.

Intenté escribir una simulación que permitiera especificar el comportamiento de L a lo largo del tiempo, pero tengo que pensar en el resultado, ya que actualmente no estoy seguro de si tiene sentido. Te lo haré saber.

Sin embargo , debe considerar que en un punto, la placa obtiene energía de su bobina / circuito, y en el otro punto, devuelve energía. Esto puede provocar picos de voltaje, incluso en ambas direcciones, por lo que no solo usaría un diodo de retorno de retorno, sino también un zener (con voltaje por encima del voltaje de suministro).

También sugiero que se mida con un alcance.

Editar:

Estaba en una gira larga ahora, pero el viernes pasado tuve la oportunidad de jugar en nuestro laboratorio por un corto tiempo.

Tenemos varios carretes de cable de cobre esmaltado, el problema es encontrar uno con ambos extremos del cable accesibles. Encontré solo este:

• diámetro del alambre: 0.22mm
• resistencia del cable: 200 ohmios
• diámetro del solenoide: 3 cm
• longitud del solenoide: 3 cm

Lo conecté a una fuente de voltaje constante a través de una resistencia de 2kOhm y apliqué 50V para obtener al menos un poco de corriente. Hay un voltaje sobre la bobina cuando se inserta y se quita un tornillo de hierro:

El alcance se estableció en acoplamiento de CA, por lo que no se ve la ca. Línea base + 5V.

Es claramente visible que hay picos en ambas direcciones . Al insertar el tornillo, las bobinas también lo succionan y consumen energía eléctrica. Al extraer el tornillo, invierto energía en el sistema y la bobina lo propaga a la energía eléctrica, lo que resulta en un pico negativo. También es interesante que haya algún tipo de efecto de relajación con polaridad inversa después de los picos.

Tengo que mencionar que esta configuración no es comparable a su imán de sujeción. Mi bobina no es realmente un imán, ya que no veo ninguna fuerza en el material ferromagnético. Mi bobina también es solo una bobina de aire, y como el orificio en el carrete tiene menos de 1 cm de diámetro, el tornillo también es menor. Así que no llené todo el volumen de la bobina con material. (Por cierto: como es difícil golpear ese orificio con ese tornillo, no pude presionar el tornillo tan rápido, por lo que el primer pico es más pequeño que el segundo)

Su imán de sujeción es más fuerte por varias órdenes, y también lo es la inductancia. Hay una orientación completa a la orientación completa por la placa, por lo que el efecto de la placa también será mucho mayor que para mi configuración.

Por lo tanto, estoy seguro de que obtendrás picos realmente grandes en ambas direcciones, lo que podría dañar tu circuito, si no los manejas.

El primer pensamiento es pensar en esto como una pastilla de guitarra eléctrica; Un imán permanente produce un campo constante y cuando las cuerdas se mueven, este campo está ligeramente modulado y el resultado es que aparece una pequeña señal a través de los terminales de la bobina. ¿Importaría si un generador de corriente constante estuviera conectado a la bobina y esto generara el mismo campo magnético estático?

No, no creo que haya una diferencia: el cumplimiento de la fuente actual todavía permitiría que se produjera la misma señal a través de los terminales de la bobina cuando las cadenas se mueven.

Entonces, en la pregunta, hay un electroimán de CC que tira de una placa magnetizable. Hay una fuerza de atracción y, a medida que la placa se acerca, tanto la fuerza aumenta como la densidad del flujo localizado. Al observar esto en términos de un imán fijo con una bobina enrollada alrededor de ella, la placa que se mueve hacia la bobina / imán hará que aumente el flujo magnético local y esto producirá un pulso fem en una dirección en la bobina. A medida que la placa se aleja, la densidad del flujo disminuye y esto causa un pulso fem en la otra dirección.

El emf es un pulso porque solo se genera mientras se cambia el flujo. La ley de inducción de Faraday!

Volviendo al escenario del electroimán (en lugar del imán físico y la bobina), el efecto de esta fem "interna a la bobina" se ve en los terminales si la alimentación de energía es una fuente de corriente como una selección de guitarra. -up funciona. Sin embargo, debido a que el electroimán se alimenta con voltaje, el pulso de voltaje fuerza una corriente dentro o fuera de la fuente, según la forma en que se mueva la placa.

Dado que existe la corriente DC normal del electroimán, este pulso de corriente (limitado por la autoinducción y la resistencia de la bobina) causará un aumento / disminución momentáneo en esa corriente. Esto se verá a lo largo de los rieles de alimentación de la bobina.

Por lo tanto, la bobina está energizada y simplemente se sentó allí pensando en su propio negocio. Luego, la placa viene y se mueve rápidamente hacia la bobina debido a las fuerzas magnéticas. Esto causa una modulación en la corriente tomada por la bobina PERO, lo que es más importante, no aumenta la tensión porque la bobina se energiza con una fuente de tensión a través de un transistor o un interruptor.

Si retira la placa, entonces hay otro pulso de corriente, pero por las razones anteriores no habrá un pico de voltaje.

A continuación, abre el circuito de la bobina e inmediatamente su diodo de retorno de retorno atrapa la parte posterior de la emf: ¿la placa que se descascara en este punto empeorará las cosas, no?

¿Un relé necesita una forma especial de protección de la bobina que no sea un diodo de retorno? ¡No!