0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Простой, но мощный электромагнит своими руками

Как сделать электромагнит в домашних условиях

Электромагнит – искусственный магнит, у которого магнитное поле возникает и концентрируется в ферромагнитном сердечнике в результате прохождения электрического тока по охватывающей его обмотке, т.е. при пропускании тока через катушку помещенный внутри нее сердечник приобретает свойства естественного магнита.

Область применения электромагнитов очень обширна. Их используют в электрических машинах и аппаратах, в устройствах автоматики, в медицине, в различного рода научных исследованиях. Наиболее часто электромагниты и соленоиды используются для перемещения каких-то механизмов, а на производствах для подъёма груза.

Так, например, грузоподъемный электромагнит является очень удобным, производительным и экономичным механизмом: для закрепления и освобождения транспортируемого груза не требуется обслуживающий персонал. Достаточно положить электромагнит на перемещаемый груз и включить электрический ток в катушку электромагнита и груз притянется к электромагниту, а для освобождения от груза необходимо лишь отключить ток.

Конструкция электромагнита легка для повторения и в сущности не представляет собой ничего кроме сердечника и катушки из проводника. В этой статье мы ответим на вопрос как сделать электромагнит своими руками?

Как работает электромагнит (теория)

Если по проводнику протекает электрический ток, то вокруг этого проводника образуется магнитное поле. Так как ток может течь только тогда, когда цепь замкнута, то проводник должен представлять собой замкнутый контур, как, например, круг, который является простейшим замкнутым контуром.

Раньше проводником, свернутым в круг, часто пользовались для наблюдения действия тока на магнитную стрелку, помещенную в его центре. В этом случае стрелка находится на равном расстоянии от всех частей проводника, благодаря чему легче можно наблюдать действие тока на магнит.

Чтобы усилить действие электрического тока на магнит, можно прежде всего увеличить ток. Однако, если обогнуть проводник, по которому протекает какой-то ток, два раза вокруг охватываемого им контура, то действие тока на магнит удвоится.

Таким образом можно во много раз увеличить это действие, огибая проводник соответствующее число раз вокруг данного контура. Получающееся при этом проводящее тело, состоящее из отдельных витков, число которых может быть произвольным, называется катушкой.

Вспомним курс школьной физики, а именно о том, что при протекании электрического тока через проводник возникает магнитное поле. Если проводник свернуть в катушку линии магнитной индукции всех витков сложатся, и результирующее магнитное поле будет сильнее чем для одиночного проводника.

Магнитное поле, порожденное электрическим током в принципе не имеет существенных отличий по сравнению с магнитным если вернуться к электромагнитам, то формула его тяговой силы выглядит так:

где F – сила тяги, кГ (сила измеряется также в ньютонах, 1 кГ =9,81 Н, или 1 Н =0,102 кГ); B – индукция, Тл; S – площадь сечения электромагнита, м2.

То есть сила тяги электромагнита зависит от магнитной индукции, рассмотрим её формулу:

Здесь U0 – магнитная постоянная (12.5*107 Гн/м), U – магнитная проницаемость среды, N/L – число витков на единицу длины соленоида, I – сила тока.

Отсюда следует, что сила с которой магнит притягивает что-либо зависит от силы тока, количества витков и магнитной проницаемости среды. Если в катушке нет сердечника – средой является воздух.

Ниже приведена таблица относительных магнитных проницаемостей для разных сред. Мы видим, что у воздуха она равна 1, а у других материалов в десятки и даже сотни раз больше.

В электротехнике используют специальный металл для сердечников, его часто называют электротехнической или трансформаторной сталью. В третьей строке таблицы вы видите «Железо с кремнием» у которого относительная магнитная проницаемость равна 7*103 или 7000 Гн/м.

Это и есть усредненное значение для трансформаторной стали. Она отличается от обычной как раз-таки содержанием кремниями. На практике её относительная магнитная проницаемость зависит от приложенного поля, но не будем углубляться в подробности. Что даёт сердечник в катушке? Сердечник из электротехнической стали усилит магнитное поле катушки примерно в 7000-7500 раз!

Всё что нужно запомнить для начала – это то, что от материала сердечника внутри катушки зависит магнитная индукция, а от неё зависит сила с которой будет тянуть электромагнит.

Практика

Одним из наиболее популярных опытов, которые проводят для демонстрации возникновения магнитного поля вокруг проводника является опыт с металлической стружкой. Проводник накрывают листом бумаги и на него насыпают магнитную стружку, потом через проводник пропускают электрический ток, и стружка изменяет своё располагаясь каким-то образом на листе. Это уже почти электромагнит.

Читать еще:  Лобзиковый станок из компрессора от холодильника

Но для электромагнита просто притягивать металлические стружки недостаточно. Поэтому нужно его усилить, исходя из вышесказанного – нужно сделать катушку, намотанную на металлический сердечник. Простейшим примером – будет изолированный медный провод, намотанный на гвоздь или болт.

Такой электромагнит способен притягивать разные булавки, скрепи и тому подобное.

В качестве провода можно использовать либо любой провод в ПВХ или другой изоляции, либо медный провод в лаковой изоляции типа ПЭЛ или ПЭВ, которые используются для обмоток трансформаторов, динамиков, двигателей и прочее. Найти его можно либо новый в катушках, либо смотать с тех же трансформаторов.

10 Нюансов изготовления электромагнитов простыми словами:

1. Изоляция по всей длине проводника должна быть однородной и целой, чтобы не было межвитковых замыканий.

2. Намотка должна идти в одну сторону как на катушке с нитками, то есть нельзя изогнуть провод на 180 градусов и пойти в обратном направлении. Это связано с тем что результирующее магнитное поле будет равно алгебраической сумме полей каждого витка, если не вдаваться в подробности, то витки, намотанные в обратную сторону, будут порождать электромагнитное поле противоположное по знаку, в результате поля будут вычитаться и в результате сила электромагнита будет меньше, а если витков в одном и другом направлении будет одинаковое количество – магнит совсем ничего не будет притягивать, так как поля подавят друг друга.

3. Сила электромагнита также будет зависеть от силы тока, а он от напряжения приложенного к катушке и её сопротивления. Сопротивление катушки зависит от длины провода (чем длиннее, тем оно больше) и площади его поперечного сечения (чем больше сечение, тем меньше сопротивление) приблизительный расчёт можно провести по формуле – R=p*L/S

4. Если ток будет слишком большим – катушка сгорит

5. При постоянном токе – ток будет больше, чем при переменном из-за влияния реактивного сопротивления индуктивности.

6. При работе на переменном токе – электромагнит будет гудеть и дребезжать, его поле будет постоянно менять направление, а его тяговая сила будет меньше (в два раза) чем при работе на постоянном. При этом сердечник для катушек переменного тока выполняется из тонколистового металла, собираясь в единое целое, при этом пластины друг от друга изолируются лаком или тонким слоем окалины (оксида), т.н. шихты – для уменьшения потерь и токов Фуко.

7. При одинаковой тяговой силе электрический магнит переменного тока будет весить в два раза больше, соответственно возрастают и габариты.

8. Но стоит учесть, что электромагниты переменного тока обладают большим быстродействием чем магниты постоянного тока.

9. Сердечники электромагнитов постоянного тока

10. Оба типа электромагнитов могут работать как на постоянном, так и на переменном токе, вопрос только какой силой он будет обладать, какие потери и нагрев будут происходить.

3 идеи для электромагнита из подручных средств на практике

Как уже было сказано самый простой способ сделать электромагнит – использовать металлический стержень и медный провод подобрав и один и другой под нужную мощность. Напряжение питания этого устройства подбирается опытным путем исходя из силы тока и нагрева конструкции. Для удобства можно использовать пластиковую катушку от ниток или подобного, а под её внутренее отверстие подобрать сердечник – болт или гвоздь.

Второй вариант – использовать почти готовый электромагнит. Вспомните об электромагнитных коммутационных приборах – реле, магнитных пускателях и контакторах. Для использования на постоянном токе и напряжении 12В удобно использовать катушку от автомобильных реле. Всё что нужно сделать – снять корпус выломать подвижные контакты и подключить питание.

Для работы от 220 или 380 вольт удобно использовать катушки магнитных пускателей и контакторов, они намотаны на оправке и легко вынимаются. Сердечник подберите исходя из площади поперечного сечения отверстия в катушке.

Так вы можете включать магнит от розетки, а регулировать его силу удобно если использовать реостат или ограничивать ток с помощью мощного сопротивления, например, нихромовой спирали.

Как сделать мощный электромагнит

Электромагнит – это магнит, который работает (создаёт магнитное поле) только при протекании через катушку электрического тока. Чтобы сделать мощный электромагнит, нужно взять магнитопровод и обмотать его медной проволокой и просто пропустить ток по этой проволоке. Магнитопровод начнет намагничиваться катушкой и начнет притягивать железные предметы. Хотите мощный магнит – поднимайте напряжение и ток, экспериментируйте. А чтобы не мучится и не собирать магнит самому, можно просто достать катушку с магнитного пускателя (они бывают разные, на 220В/380В). Достаете эту катушку и внутрь вставляем кусок любой железяки (например, обычный толстый гвоздь) и включаем в сеть. Вот это будет по-настоящему не плохой магнит. А если у вас нет возможности достать катушку с магнитного пускателя, то сейчас рассмотрим, как сделать электромагнит самому.

Читать еще:  Приспособление для пранка на хеллоуин своими руками

Для сборки электромагнита вам понадобятся проволока, источник постоянного тока и сердечник. Теперь берем наш сердечник и мотаем медную проволоку на него (лучше виток витку, а не в навал – увеличится коэффициент полезного действия). Если хотим сделать мощный электро магнит, то мотаем в несколько слоев, т.е. когда намотали первый слой, переходим во второй слой, а потом мотаем третий слой. При намотке учитывайте, что то, что вы намотаете, эта катушка имеет реактивное сопротивление, и при протекании через эту катушку будет проходить меньший ток при большом реактивном сопротивлении. Но тоже учитывайте, нам нужен и важен ток, потому, что мы будем током намагничивать сердечник, который служит в качестве электро магнита. Но большой ток сильно будет нагревать катушку, по которой протекает ток, так что соотнесите эти три понятия: сопротивление катушки, ток и температура.

При намотке провода выберите оптимальную толщину медной проволоки (где-то 0,5 мм). А можете и поэкспериментировать, учитывая, что чем меньше сечение проволоки, тем больше будет реактивное сопротивление и соответственно ток протекать будет меньший. Но если вы будите мотать толстым проводом (примерно 1мм), было бы не плохо, т.к. чем толще проводник, тем сильнее магнитное поле вокруг проводника и плюс ко всему будет протекать больший ток, т.к. реактивное сопротивление будет меньше. Так же ток будет зависеть и от частоты напряжения (если от переменного тока). Так же стоит сказать пару слов о слоях: чем больше слоев, тем больше магнитное поле катушки и тем сильнее будет намагничивать сердечник, т.к. при наложении слоев магнитные поля складываются.

Хорошо, катушку намотали, и сердечник внутрь вставили, теперь можно приступить к подаче напряжения на катушку. Подаем напряжение и начинаем увеличивать его (если у вас блок питания с регулировкой напряжения, то плавно поднимайте напряжение). Следим при этом чтобы наша катушка не грелась. Подбираем напряжение такое, чтобы при работе катушка была слегка теплой или просто теплой – это будет номинальный режим работы, а так же можно будет узнать номинальный ток и напряжение, замерив на катушке и узнать потребляемую мощность электромагнита, перемножив ток и напряжение.

Если вы собираетесь включать от розетки 220 вольт электромагнит, то вначале обязательно измерьте сопротивление катушки. При протекании через катушку тока в 1 Ампер сопротивление катушки должно быть 220 ом. Если 2 Ампера, то 110 Ом. Вот как считаем ТОК=напряжение/сопротивление= 220/110= 2 А.

Все, включили устройство. Попробуйте поднести гвоздик или скрепку – она должна притянуться. Если плохо притягивается или очень плохо держится, то домотайте слоев пять медной проволки: магнитное поле увеличится и сопротивление увеличится, а если сопротивление увеличится, то номинальные данные электро магнита изменятся и нужно будет перенастроить его.

Если хотите увеличить мощность магнита, то возьмите подковообразный сердечник и намотайте провод на две стороны, таким образом получится манит-подкова состоящий из сердечника и 2-ух катушек. Магнитные поля двух катушек сложатся, а значит, магнит в 2 раза будет работать мощнее. Большую роль играет диаметр и состав сердечника. При малом сечении получится слабый электромагнит, хоть если мы и подадим высокое напряжение, а вот если увеличим сечение сердечка, то у нас выйдет не плохой электромагнит. Да если еще сердечник будет из сплава железа и кобальта (этот сплав характеризуется хорошей магнитной проводимостью), то проводимость увеличится и за счет этого сердечник будет лучше намагничиваться полем катушки.

Самодельный мощный электромагнит в домашних условиях – как сделать устройство своими руками

А вы знаете, что магнит может быть не только постоянным, но и работающим от электрической энергии с возможностью включения и выключения магнитного поля? Так называемые электромагниты широко применяются в электротехнике. Подобный электромагнит вы можете сделать самостоятельно. Далее узнаете как сделать электромагнит в домашних условиях.

Как изготовить электромагнит подробно изложено в данной инструкции.

Предупреждение: чем больший ток будет проходить через провод самодельного электромагнита, тем сильнее провод будет нагреваться и это даже может вызвать возгорание. Для уменьшения нагрева, при создании электромагнита, используйте более толстый медный провод.

  • Телефонный провод (или медный эмалированный кабель от трансформатора).
  • Инструмент для зачистки кабеля.
  • Ножницы.
  • Плоскогубцы.
  • Элемент питания типа «D» (или другой источник питания).
  • Липкая лента или клей.
  • Сердечник из черного металла, используйте стальной гвоздь или отрезок трубы.
  • Маленькие железные предметы для тестирования (винты, гвозди и др.).
  • Ваши руки.

Файлы

  • electromagnetvid.avi

Шаг 1: Саймон говорит: Зачищай!

Удалите наружную оболочку телефонного кабеля, не трогая при этом оболочку самих проводов. Для изготовления мощного плоского электромагнита своими руками достаточно 0,6-1,0 метра такого кабеля.

Зачистите концы провода (если у вас несколько коротких обрезков проводов, то скрутите их концы или спаяйте, чтобы получился один длинный провод, а затем заизолируйте соединения изоляционной лентой). Теперь необходимо зафиксировать один конец шнура на сердечнике.

Читать еще:  Пескоструй для компрессора своими руками

Приклейте конец провода к сердечнику с помощью клея или липкой ленты.

Начинайте наматывать кабель, как показано на видео ниже.

Шаг 2: Завершаем намотку

После того, как вы намотаете катушку на сердечник (витки мотайте только в одном направлении, иначе в магните будут создаваться противоположные магнитные поля, которые будут взаимно гасить друг друга), завяжите или приклейте второй конец к катушке; вы также можете обернуть катушку липкой лентой.

Примечание: не оборачивайте липкой лентой полностью весь сердечник, иначе он будет хуже магнитить.

Пришло время проверить работу вашего электромагнита.

Поставьте элемент питания минусовым контактом на один конец провода, а другой конец держите в руке. Теперь прикоснитесь проводом, который вы держите, к верхнему, плюсовому контакту батарейки. Пододвиньте какую-нибудь железяку к металлическому сердечнику. Вы можете почувствовать (а может и нет), притяжение детали к сердечнику электромагнита. Магнитная сила притяжения зависит от силы тока, проходящей через электромагнит и количества витков катушки. Прикоснитесь железной деталью, и она прилипнет к нему.

Шаг 3: Увеличиваем силу электромагнитного поля и монтируем ручку

Посмотрите видео, ссылка на которое есть в конце этой статьи, и вам станет понятнее устройство электромагнита.

Чтобы увеличить силу магнитного поля, нужно увеличить количество витков электромагнита. После того, как вы намотаете первый ряд провода, оберните ряд липкой лентой и намотайте еще один поверх ленты. Убедитесь в том, что вы продолжаете намотку катушки все в том-же направлении. Вы можете намотать столько слоев, сколько захотите, но имейте ввиду, что чем дальше от сердечника находится слой, тем ниже его КПД.

Примечание: вышесказанное означает, что магнитное поле самого магнита будет увеличиваться (суммироваться) при увеличении числа слоев катушки, но магнитное поле каждого отдельно взятого слоя будет уменьшаться, при отдалении его от сердечника.

Чтобы сделать ручку:

  1. Зафиксируйте оба конца провода на задней части сердечника.
  2. Примотайте изолентой концы к сердечнику, чтобы они не разошлись.
  3. Наденьте на заднюю часть кусок трубки из немагнитного материала. Трубка должна плотно надеваться на сердечник.
  4. Примотайте изолентой трубку, чтобы она не соскочила.

Примечание: при высокой силе тока и сильном нагреве, включайте электромагнит на короткий период; при невысокой силе тока – электромагнит можно использовать в течение длительного времени.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Делаем электромагнит собственными руками

Электромагниты — это неотъемлемая часть любого современного электроприбора и конструкция ее довольно простая: это обычно ферромагнитный сердечник с намотанной на него медной катушкой. В этой статье мы разберем, за счет чего создается эффект магнетизма и соберем самодельный электромагнит из подручных средств.

Как это работает

Давайте возьмем обыкновенный провод и подадим на один его конец положительный заряд, а на другой отрицательный. В данном случае по нему потечет ток и вокруг проводника создается магнитное поле, но оное будет достаточно слабое.

Для увеличения мощности поля, нужно просто этот же проводник скрутить в спираль.

В таком варианте магнитное поле каждого витка суммируется, а мы получаем классический электромагнит.

Причем количество намотанных витков и сила электромагнитного поля имеет прямую зависимость, то есть чем больше витков, тем сильнее создается поле. Так же еще большему усилению поля способствует расположенный в центре катушки металлический сердечник.

Итак, вы теперь знаете как работает электромагнит, давайте соберем оный сами из обычного металлического гвоздя, куска проволоки и батарейки.

Сборка самодельного электромагнита

Для успешной сборки нашего устройства понадобится:

Гвоздь . Как говорится «чем больше тем лучше», у меня в гараже были в наличии «сотки».

Изолента . Она нам понадобится для надежной фиксации питающего элемента (батарейки).

Изолированный провод около 0,5 — 1 метра будет вполне достаточно.

Итак, приступаем к сборке. Для этого берем наш гвоздь и, отступив от края сантиметр и оставив напуск провода в несколько сантиметров, начинаем наматывать его очень плотными кольцами.

Дойдя до края, оставьте напуск еще сантиметров 12-15 и отрежьте лишний провод.

Затем возьмите батарейку и с помощью изоленты зафиксируйте ее на уже намотанном проводе следующим образом.

Теперь свободные концы зачищаем (у меня концы были зачищены заранее) и один из них крепим таким образом, чтобы он постоянно касался полюса батарейки, а второй лишь подведите к другому полюсу.

Теперь можно проверить работоспособность нашего нового электромагнита. Наглядная демонстрация показана в видео.

Как видите, ничего сложного в изготовлении самодельного электромагнита нет. И это изделие будет не только игрушка, но и приспособление для извлечения мелких металлических деталей попавших в труднодоступные места.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector