सोलेनोइड्स - उपकरण, ऑपरेशन, अनुप्रयोग

हा लेख solenoids वर लक्ष केंद्रित करेल. प्रथम आपण या विषयाच्या सैद्धांतिक बाजूचा विचार करू, नंतर व्यावहारिक, जिथे आपण त्यांच्या कामाच्या विविध मोडमध्ये सोलेनोइड्सच्या वापराचे क्षेत्र लक्षात घेऊ.

सोलनॉइड एक दंडगोलाकार कॉइल आहे ज्याची लांबी त्याच्या व्यासापेक्षा खूप जास्त आहे. सोलेनॉइड हा शब्द स्वतःच दोन शब्दांच्या संयोगातून तयार झाला आहे - सोलेन आणि इडोस, ज्यातील पहिला ट्यूब म्हणून अनुवादित होतो, दुसरा - समान. म्हणजेच, सोलेनॉइड हे नळीच्या आकाराचे कॉइल असते.

सोलेनॉइड्स हे एका व्यापक अर्थाने बेलनाकार फ्रेमवर वायरने घाव घातलेले इंडक्टर्स आहेत, जे एकल-स्तर किंवा बहु-स्तर असू शकतात... सोलनॉइडच्या कॉइलची लांबी त्याच्या व्यासापेक्षा खूप जास्त असल्याने, जेव्हा थेट प्रवाह लागू केला जातो तेव्हा अशा कॉइलद्वारे, त्याच्या आत, अंतर्गत पोकळीमध्ये, जवळजवळ एकसमान चुंबकीय क्षेत्र तयार होते.

सोलेनॉइड्सचा संदर्भ बहुतेकदा ऑपरेशनच्या इलेक्ट्रोमेकॅनिकल तत्त्वावर काही अॅक्ट्युएटर्सना केला जातो, जसे की कारमधील ऑटोमॅटिक ट्रान्समिशन सोलेनोइड वाल्व्ह किंवा स्टार्टर रिट्रेक्शन रिले.एक नियम म्हणून, फेरोमॅग्नेटिक कोर मागे घेतलेला भाग आणि सोलेनोइड स्वतःच कार्य करतो बाहेरून चुंबकीय कोर बसवलेला, तथाकथित फेरोमॅग्नेटिक योक.

जर सोलनॉइडच्या डिझाइनमध्ये चुंबकीय सामग्री नसेल, तर जेव्हा वायरमधून थेट प्रवाह वाहतो, तेव्हा कॉइलच्या अक्षावर एक चुंबकीय क्षेत्र तयार होते, ज्याचे प्रेरण संख्यात्मकदृष्ट्या समान असते:

जेथे, N ही सोलनॉइडमधील वळणांची संख्या आहे, l सोलेनोइड कॉइलची लांबी आहे, I सोलनॉइडमधील विद्युत् प्रवाह आहे, μ0 ही व्हॅक्यूमची चुंबकीय पारगम्यता आहे.

सोलेनॉइडच्या टोकाला, चुंबकीय प्रेरण त्याच्या आत अर्धा आहे, कारण त्यांच्या जंक्शनवर सोलेनोइडचे दोन्ही अर्धे भाग सोलनॉइड प्रवाहाद्वारे तयार केलेल्या चुंबकीय क्षेत्रामध्ये समान योगदान देतात. हे अर्ध-अनंत सोलनॉइडसाठी किंवा फ्रेमच्या व्यासासाठी पुरेसे लांब असलेल्या कॉइलसाठी म्हटले जाऊ शकते. कडांवर चुंबकीय प्रेरण समान असेल:

सोलनॉइड ही मुख्यतः प्रेरक कॉइल असल्याने, इंडक्टन्स असलेल्या कोणत्याही कॉइलप्रमाणे, सोलेनॉइड चुंबकीय क्षेत्रात उर्जा संचयित करण्यास सक्षम आहे संख्यात्मकदृष्ट्या स्त्रोत कॉइलमध्ये विद्युत प्रवाह निर्माण करण्यासाठी करतो जे सोलनॉइडचे चुंबकीय क्षेत्र निर्माण करते:

कॉइलमधील करंटमधील बदलामुळे सेल्फ-इंडक्शनचा ईएमएफ दिसू लागेल आणि सोलेनोइड कॉइलच्या वायरच्या टोकावरील व्होल्टेज समान असेल:

सोलनॉइडचे प्रेरण समान असेल:

जेथे V हा सोलनॉइडचा खंड आहे, z ही सोलनॉइड कॉइलमधील वायरची लांबी आहे, n ही सोलनॉइडच्या प्रति युनिट लांबीच्या वळणांची संख्या आहे, l ही सोलेनोइडची लांबी आहे, μ0 ही व्हॅक्यूम चुंबकीय पारगम्यता आहे.

जेव्हा सोलनॉइड वायरमधून पर्यायी प्रवाह वाहतो, तेव्हा सोलनॉइडचे चुंबकीय क्षेत्र देखील पर्यायी असेल. सोलेनॉइडचा AC रेझिस्टन्स क्लिष्ट असतो आणि त्यात कॉइलच्या इंडक्टन्स आणि ऍक्टिव्ह रेझिस्टन्सने निर्धारित केलेले सक्रिय आणि रिऍक्टिव्ह दोन्ही घटक असतात.

सोलेनोइड्सचा व्यावहारिक वापर

Solenoids अनेक औद्योगिक आणि नागरी अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जातात. बर्याचदा रेखीय ड्राइव्ह हे डीसी सोलेनोइड ऑपरेशनचे फक्त एक उदाहरण आहे. कॅश रजिस्टर्स, इंजिन व्हॉल्व्ह, स्टार्टर पुल रिले, हायड्रॉलिक व्हॉल्व्ह इत्यादींमधील कातर तपासा. वैकल्पिक प्रवाहात, सोलेनोइड्स इंडक्टर म्हणून कार्य करतात क्रूसिबल भट्ट्या.

सोलेनोइड कॉइल्स, एक नियम म्हणून, तांबे बनलेले असतात, कमी वेळा अॅल्युमिनियम वायरचे असतात. उच्च-तंत्रज्ञान उद्योगांमध्ये, सुपरकंडक्टिंग कॉइल वापरल्या जातात. कोर लोखंड, कास्ट आयरन, फेराइट किंवा इतर मिश्रधातू असू शकतात, बहुतेकदा शीटच्या बंडलच्या स्वरूपात असू शकतात किंवा ते अजिबात नसतात.

इलेक्ट्रिक मशीनच्या उद्देशानुसार, कोर एक किंवा दुसर्या सामग्रीचा बनलेला असतो. इलेक्ट्रोमॅग्नेट्स उचलणे, बियांचे वर्गीकरण करणे, कोळसा साफ करणे इत्यादी उपकरणे. पुढे आपण सोलेनोइड्स वापरण्याची काही उदाहरणे पाहू.

लाइन सोलेनोइड वाल्व

सोलनॉइड कॉइलवर व्होल्टेज लागू करून, वाल्व डिस्कला स्प्रिंगद्वारे पायलट पोर्टवर घट्टपणे दाबले जाते आणि लाइन बंद केली जाते. जेव्हा व्हॉल्व्ह कॉइलवर करंट लावला जातो, तेव्हा आर्मेचर आणि संबंधित व्हॉल्व्ह डिस्क वर येते, कॉइलने ओढली जाते, स्प्रिंगला विरोध करते आणि पायलट होल उघडते.

वाल्वच्या वेगवेगळ्या बाजूंच्या दाबातील फरकामुळे पाइपलाइनमध्ये द्रव हलतो आणि जोपर्यंत व्हॉल्व्ह कॉइलला व्होल्टेज लागू केले जाते तोपर्यंत पाइपलाइन अवरोधित केली जात नाही.

जेव्हा सोलेनॉइड बंद केले जाते, तेव्हा स्प्रिंग यापुढे काहीही ठेवत नाही आणि वाल्व खाली सरकते, पायलट होल अवरोधित करते. पाइपलाइन पुन्हा बंद आहे.

कार इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक स्टार्टर रिले

स्टार्टर मोटर ही मूलत: कारच्या बॅटरीद्वारे चालणारी शक्तिशाली डीसी मोटर असते. इंजिन सुरू करताना, स्टार्टर गियर (बेंडिक्स) क्रँकशाफ्ट फ्लायव्हीलसह काही काळ पटकन गुंतलेले असणे आवश्यक आहे आणि त्याच वेळी स्टार्टर मोटर चालू केली पाहिजे. येथे सोलेनोइड हे स्टार्टर सोलेनोइड कॉइल आहे.

रिट्रॅक्टर रिले स्टार्टर हाऊसिंगवर बसवले जाते आणि जेव्हा रिले कॉइलला पॉवर लावला जातो, तेव्हा गीअर पुढे सरकवणाऱ्या यंत्रणेशी जोडलेला एक लोखंडी कोर काढला जातो. इंजिन सुरू झाल्यानंतर, रिले कॉइलद्वारे वीज पुरवठा खंडित केला जातो आणि स्प्रिंगमुळे गियर परत केला जातो.

सोलेनोइड लॉक

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लॉकमध्ये, बोल्ट इलेक्ट्रोमॅग्नेटच्या बलाने चालविला जातो. अशा लॉक्सचा वापर ऍक्सेस कंट्रोल सिस्टीम आणि स्ल्यूस गेट सिस्टममध्ये केला जातो. अशा लॉकसह सुसज्ज दरवाजा केवळ नियंत्रण सिग्नलच्या वैधतेच्या कालावधीत उघडला जाऊ शकतो. हा सिग्नल काढून टाकल्यानंतर, बंद दरवाजा उघडला असला तरीही तो लॉकच राहील.

सोलेनॉइड लॉकच्या फायद्यांमध्ये त्यांची रचना समाविष्ट आहे — ते इंजिन लॉकच्या तुलनेत खूपच सोपे आहे, अधिक पोशाख-प्रतिरोधक आहे. जसे आपण पाहू शकता, येथे सोलेनोइड पुन्हा रिटर्न स्प्रिंगसह जोडलेले आहे.

गरम करून solenoid सह इंडक्टर

सोलेनोइड मल्टीटर्न इंडक्टर्स सहसा गरम करण्यासाठी वापरले जातात. इंडक्टर कॉइल वॉटर-कूल्ड कॉपर ट्यूब किंवा कॉपर बसबारपासून बनलेली असते.

मध्यम फ्रिक्वेंसी इंस्टॉलेशन्समध्ये, सिंगल-लेयर विंडिंग्स वापरली जातात आणि औद्योगिक फ्रिक्वेंसी विंडिंग्समध्ये, वळण सिंगल-लेयर किंवा मल्टी-लेयर असू शकते. हे इंडक्टरमध्ये आणि लोड पॅरामीटर्सच्या अनुपालनाच्या अटींसह आणि व्होल्टेज पॅरामीटर्स आणि पॉवर सप्लायच्या पॉवर फॅक्टरसह संभाव्य विद्युत नुकसान कमी झाल्यामुळे आहे. प्रेरक कॉइलची कडकपणा सुनिश्चित करण्यासाठी, त्याची पोटीन बहुतेकदा अंतिम एस्बेस्टोस-सिमेंट प्लेट्स दरम्यान वापरली जाते.

आधुनिक प्रतिष्ठापनांमध्ये इंडक्शन कडक करणे आणि गरम करणे सोलेनोइड्स उच्च-फ्रिक्वेंसी एसी मोडमध्ये कार्य करतात, म्हणून त्यांना सामान्यतः फेरोमॅग्नेटिक कोरची आवश्यकता नसते.

सोलेनोइड मोटर

सिंगल-कॉइल सोलेनॉइड मोटर्समध्ये, ऑपरेटिंग कॉइल चालू आणि बंद केल्याने क्रॅंक यंत्रणेची यांत्रिक हालचाल होते आणि रिटर्न स्प्रिंगद्वारे केले जाते, जसे की सोलेनोइड वाल्व आणि सोलनॉइड लॉकमध्ये होते.

मल्टी-वाइंडिंग सोलनॉइड मोटर्समध्ये, कॉइलचे पर्यायी सक्रियकरण व्हॉल्व्हच्या मदतीने केले जाते. प्रत्येक कॉइलला, सायनसॉइडल व्होल्टेजच्या अर्ध्या चक्रांपैकी एकामध्ये उर्जा स्त्रोताकडून विद्युत् प्रवाह पुरवठा केला जातो. कोर एका किंवा दुसर्‍या कॉइलद्वारे क्रमशः आकर्षित होतो, एक परस्पर हालचाली करतो, क्रँकशाफ्ट किंवा चाक फिरवतो.

प्रायोगिक सुविधांमध्ये सोलेनोइड्स

CERN मधील लार्ज हॅड्रॉन कोलायडरवर कार्यरत असलेल्या ATLAS डिटेक्टर सारख्या प्रायोगिक स्थापनेमध्ये शक्तिशाली इलेक्ट्रोमॅग्नेट्स वापरतात ज्यात सोलेनोइड्स देखील समाविष्ट असतात. पदार्थाचे बिल्डिंग ब्लॉक्स शोधण्यासाठी आणि आपल्या विश्वाला टिकवून ठेवणाऱ्या निसर्गाच्या मूलभूत शक्तींचा शोध घेण्यासाठी कण भौतिकशास्त्राचे प्रयोग केले जातात.

टेस्ला कॉइल्स

शेवटी, निकोला टेस्लाच्या वारशाचे पारखी नेहमीच कॉइल तयार करण्यासाठी सोलेनोइड्स वापरतात. टेस्ला ट्रान्सफॉर्मरचे दुय्यम वळण सोलेनोइडपेक्षा अधिक काही नाही. आणि कॉइलमधील वायरची लांबी खूप महत्वाची असल्याचे दिसून येते, कारण कॉइलचे बांधकाम करणारे येथे सोलेनोइड्स इलेक्ट्रोमॅग्नेट म्हणून वापरत नाहीत, तर वेव्हगाइड्स म्हणून, रेझोनेटर म्हणून वापरतात, ज्यामध्ये, कोणत्याही दोलन सर्किटप्रमाणेच, तेथे फक्त नाही. वायरचे इंडक्टन्स, परंतु वळणावर जवळच्या अंतरापासून मित्रापर्यंत या प्रकरणात तयार होणारी कॅपेसिटन्स देखील. तसे, दुय्यम विंडिंगच्या शीर्षस्थानी टॉरॉइड या वितरित कॅपेसिटन्सची भरपाई करण्यासाठी डिझाइन केले आहे.

आम्हाला आशा आहे की आमचा लेख आपल्यासाठी उपयुक्त होता आणि आता आपल्याला माहित आहे की सोलेनोइड म्हणजे काय आणि आधुनिक जगात त्याच्या अनुप्रयोगाचे किती क्षेत्र आहेत, कारण आम्ही त्या सर्वांची यादी केली नाही.