솔레노이드 — 장치, 작동, 애플리케이션

이 기사는 솔레노이드에 초점을 맞출 것입니다. 먼저 우리는 이 주제의 이론적 측면을 고려한 다음 실제적인 측면에서 다양한 작업 모드에서 솔레노이드의 적용 영역에 주목합니다.

솔레노이드는 길이가 직경보다 훨씬 큰 원통형 코일입니다. 솔레노이드라는 단어 자체는 solen과 eidos라는 두 단어의 조합으로 구성되며 첫 번째 단어는 튜브로 번역되고 두 번째 단어는 유사합니다. 즉, 솔레노이드는 튜브 모양의 코일입니다.

넓은 의미의 솔레노이드는 원통형 프레임에 와이어로 감긴 인덕터로 단층 또는 다층... 솔레노이드 코일의 길이가 직경을 크게 초과하므로 직류를 가하면 이러한 코일을 통해 내부 공동에서 거의 균일한 자기장이 형성됩니다.

솔레노이드는 종종 자동차의 자동 변속기 솔레노이드 밸브 또는 스타터 후퇴 릴레이와 같은 전기 기계 작동 원리의 일부 액추에이터를 지칭합니다.일반적으로 강자성체 코어는 접힌 부분과 솔레노이드 자체로 작동합니다. 외부에 자기 코어 장착, 소위 강자성 요크.

솔레노이드 설계에 자성 재료가 없으면 와이어를 통해 직류가 흐를 때 코일 축을 따라 자기장이 형성되며 그 유도는 다음과 같습니다.

여기서 N은 솔레노이드의 감은 횟수, l은 솔레노이드 코일의 길이, I는 솔레노이드의 전류, μ0은 진공의 투자율입니다.

솔레노이드의 끝에서 자기 유도는 솔레노이드 내부의 절반인데, 그 이유는 접합부에서 솔레노이드의 양쪽 절반이 솔레노이드 전류에 의해 생성된 자기장에 동일한 기여를 하기 때문입니다. 이것은 반무한 솔레노이드 또는 프레임 직경에 대해 충분히 긴 코일에 대해 말할 수 있습니다. 가장자리에서의 자기 유도는 다음과 같습니다.

솔레노이드는 인덕턴스가 있는 다른 코일과 마찬가지로 주로 유도성 코일이기 때문에 솔레노이드는 솔레노이드의 자기장을 생성하는 코일에 전류를 생성하기 위해 소스가 수행하는 작업과 수치적으로 동일한 자기장에 에너지를 저장할 수 있습니다.

코일의 전류가 변경되면 자기 유도의 EMF가 나타나며 솔레노이드 코일의 전선 끝의 전압은 다음과 같습니다.

솔레노이드의 인덕턴스는 다음과 같습니다.

여기서 V는 솔레노이드의 부피, z는 솔레노이드 코일의 와이어 길이, n은 솔레노이드의 단위 길이당 감은 횟수, l은 솔레노이드의 길이, μ0은 진공 투자율입니다.

교류 전류가 솔레노이드 와이어를 통해 흐르면 솔레노이드의 자기장도 교류됩니다. 솔레노이드의 AC 저항은 본질적으로 복잡하며 코일의 인덕턴스와 활성 저항에 의해 결정되는 활성 및 반응성 구성 요소를 모두 포함합니다.

솔레노이드의 실용화

솔레노이드는 많은 산업 및 민간 응용 분야에서 사용됩니다. 종종 선형 드라이브는 DC 솔레노이드 작동의 한 예일 뿐입니다. 금전 등록기의 가위, 엔진 밸브, 스타터 풀 릴레이, 유압 밸브 등을 확인하십시오. 교류에서 솔레노이드는 인덕터 역할을 합니다. 도가니 용광로.

일반적으로 솔레노이드 코일은 구리로 만들어지며 덜 자주 알루미늄 와이어로 만들어지며 첨단 산업에서는 초전도 코일이 사용됩니다. 코어는 종종 시트 다발 형태의 철, 주철, 페라이트 또는 기타 합금이거나 전혀 존재하지 않을 수 있습니다.

전기 기계의 목적에 따라 코어는 하나 또는 다른 재료로 만들어집니다. 전자석 인양, 종자 선별, 석탄 청소 등과 같은 장치 다음으로 솔레노이드를 사용하는 몇 가지 예를 살펴보겠습니다.

라인 솔레노이드 밸브

솔레노이드 코일에 전압을 가하면 밸브 디스크가 스프링에 의해 파일럿 포트에 단단히 밀착되고 라인이 닫힙니다. 밸브 코일에 전류가 가해지면 전기자 및 관련 밸브 디스크가 상승하고 코일에 의해 당겨져 스프링에 반대되고 파일럿 구멍이 열립니다.

밸브의 서로 다른 측면의 압력 차이로 인해 유체가 파이프라인에서 이동하고 밸브 코일에 전압이 가해지는 한 파이프라인이 막히지 않습니다.

솔레노이드가 꺼지면 스프링이 더 이상 아무것도 막지 못하고 밸브가 아래로 돌진하여 파일럿 구멍을 막습니다. 파이프라인이 다시 닫힙니다.

자동차 전자기 스타터 릴레이

스타터 모터는 기본적으로 자동차 배터리로 구동되는 강력한 DC 모터입니다. 엔진을 시동할 때 스타터 기어(bendix)는 크랭크축 플라이휠과 잠시 동안 빠르게 결합되어야 하며 동시에 스타터 모터가 켜집니다. 여기서 솔레노이드는 스타터 솔레노이드 코일입니다.

리트랙터 릴레이는 스타터 하우징에 장착되며 릴레이 코일에 전원이 공급되면 기어를 앞으로 이동시키는 메커니즘에 연결된 철심이 당겨집니다. 엔진 시동 후 릴레이 코일에 의해 전원 공급이 차단되고 스프링 덕분에 기어가 다시 돌아옵니다.

솔레노이드 잠금

전자기 잠금에서 볼트는 전자석의 힘에 의해 구동됩니다. 이러한 잠금 장치는 액세스 제어 시스템 및 수문 시스템에 사용됩니다. 이러한 잠금 장치가 장착된 도어는 제어 신호의 유효 기간 동안에만 열 수 있습니다. 이 신호를 제거하면 닫힌 문은 열렸는지 여부에 관계없이 잠긴 상태로 유지됩니다.

솔레노이드 잠금 장치의 장점은 디자인이 포함됩니다. 엔진 잠금 장치보다 훨씬 간단하고 내마모성이 뛰어납니다. 보시다시피 여기서 솔레노이드는 다시 리턴 스프링과 쌍을 이룹니다.

가열에 의한 솔레노이드가 있는 인덕터

솔레노이드 멀티턴 인덕터는 일반적으로 가열에 사용됩니다. 인덕터 코일은 수냉식 구리 튜브 또는 구리 버스 바로 만들어집니다.

중간 주파수 설치에서는 단층 권선이 사용되며 산업용 주파수 권선에서는 권선이 단층 또는 다층이 될 수 있습니다. 이는 인덕터의 전기 손실 감소 가능성과 부하 매개변수의 준수 조건, 전원 공급 장치의 전압 매개변수 및 역률 때문입니다. 유도 코일의 강성을 보장하기 위해 최종 석면-시멘트 판 사이에 퍼티가 가장 자주 사용됩니다.

현대 설비에서 유도 경화 및 가열 솔레노이드는 고주파 AC 모드에서 작동하므로 일반적으로 강자성 코어가 필요하지 않습니다.

솔레노이드 모터

단일 코일 솔레노이드 모터에서 작동 코일을 켜고 끄면 크랭크 메커니즘이 기계적으로 움직이고 복귀는 솔레노이드 밸브 및 솔레노이드 잠금 장치에서 발생하는 것과 유사하게 스프링에 의해 수행됩니다.

다중 권선 솔레노이드 모터에서 코일의 교번 활성화는 밸브의 도움으로 수행되며 각 코일에는 전원의 전류가 정현파 전압의 반주기 중 하나로 공급됩니다. 코어는 하나 또는 다른 코일에 의해 연속적으로 끌어당겨 왕복 운동을 하여 크랭크축 또는 휠을 회전시킵니다.

실험 설비의 솔레노이드

CERN의 Large Hadron Collider에서 작동하는 ATLAS 탐지기와 같은 실험 설비는 솔레노이드를 포함하는 강력한 전자석을 사용합니다. 입자 물리학 실험은 물질의 구성 요소를 발견하고 우리 우주를 유지하는 자연의 근본적인 힘을 조사하기 위해 수행됩니다.

테슬라 코일

마지막으로 Nikola Tesla의 유산에 대한 감정가들은 항상 솔레노이드를 사용하여 코일을 만듭니다. Tesla 변압기의 2차 권선은 솔레노이드에 지나지 않습니다. 그리고 코일의 와이어 길이는 여기서 코일 제작자가 전자석이 아니라 도파관, 공진기로 솔레노이드를 사용하기 때문에 매우 중요합니다. 와이어의 인덕턴스뿐만 아니라 이 경우에 형성되는 커패시턴스도 밀접하게 간격을 두고 회전할 때 친구에게 전달됩니다. 그건 그렇고, 2차 권선 상단의 토로이드는 이 분산 정전 용량을 보상하도록 설계되었습니다.

우리 기사가 당신에게 도움이 되었기를 바라며 이제 솔레노이드가 무엇인지, 현대 세계에 얼마나 많은 응용 분야가 있는지 알게 되었기를 바랍니다. 왜냐하면 우리는 솔레노이드를 모두 나열하지 않았기 때문입니다.