Beste mensen,
De laatste tijd ben ik bezig om een spoel aan te sturen met als doel om een magnetisch veld op te bouwen. Momenteel doe ik dit met behulp van een DC spanning en stroom.
Ondertussen zat ik te kijken naar een hysteresediagram van een spoel. Hierbij viel het me op dat er een punt was, namelijk Hc, waarbij een magnetisch veld in stand gehouden wordt zonder dat er stroom gaat lopen. (magnetische fluxdichtheid zit op 0) Zie afbeelding.
Het doel is dus om het magnetisch veld te genereren en vast te blijven houden, maar met DC verbruik ik teveel stroom. Kan ik geen soort aansturing ontwerpen waarmee ik als het ware op punt Hc blijf en dus minder stroom verbruik, maar tegelijkertijd toch het magnetisch veld blijf vasthouden?
Alvast bedankt en met vriendelijke groet,
Rico.
kloppertje
Diverse projecten en experimenten: www.elexperiment.nl
Wat is eigenlijk de toepassing? Iets laten zweven?
Als je op punt Hc zit verbruik je wel energie, maar is je magnetisch veld 0, dat wil je juist niet. Op punt Hc ben je de hysterese in het ferromagnetisch materiaal aan het opheffen, d.w.z. "domeinen aan het omkeren". Volgens mij wil je juist op punt Bm zitten, daar heb je zonder stroom wel een (rest) magnetisch veld.
Bm is voor ferromagnetische materialen niet bepaald hoog, voor permanente magneten wel. Wat je bijvoorbeeld kunt doen om iets te laten zweven, is het DC component van het magnetisch veld maken met een permanenten magneet, waarbij je stabiliseert met een elektromagneet.
P.S. (elektro)magnetisme is leuk 
. Maar dat vind ik met wel meer dingen.
Dankje voor je reactie! Ik wil inderdaad iets laten zweven.
Maar punt Bm dus, je hebt gelijk. Helaas ben ik gebonden aan een spoel, is er geen manier om dit efficienter te maken dan met een DC voeding?
Ik heb wat metingen gedaan en ik kwam erachter dat een hoogfrequent voedingssignaal een hogere impedantie opleverd natuurlijk, maar betekend dat ook dat een hoogfrequent voedingssignaal een groter magnetisch veld opwekt bij een spoel? Eventueel zou ik hem dan kunnen aansturen met PWM.
De vraag is dus hoe ik met een zo klein mogelijk vermogen een zo hoog mogelijk magnetisch veld kan genereren met de spoel.
Alvast ontzettend bedankt voor de hulp!
kloppertje
Diverse projecten en experimenten: www.elexperiment.nl
Ik heb me daar ook mee bezig gehouden, zie https://www.youtube.com/watch?v=to551N2yFqo
De grootte van een magnetisch veld is evenredig met de stroom door de windingen van een spoel, en de hoeveelheid windingen. Het product van die twee, ampere-wikkelingen, bepaalt dus de grootte van het magnetisch veld. Dat product kun je ook schrijven als stroomdichtheid maal dwarsdoorsnede van spoeloppervlak, dat rekent makkelijker. Een praktische waarde van stroomdichtheid is 5A/mm^2, deze waarde is redelijk onafhankelijk van draaddiameter. Echter kun je met de draaddiameter wel de (ohmse) weerstand van de spoel beïnvloeden.
Wat betreft hoogfrequent signaal, volgens mij heb je daar niets aan. Het gaat om het DC component, een hoogfrequent signaal heeft een gemiddelde waarde van 0.
Iets wat je sowieso kunt proberen is het gebruik van een ferromagnetische kern, dit "versterkt" je magnetisch veld. Bijvoorbeeld ijzer heeft een relatieve permeabiliteit van 5000 (het "geleidt" magnetische flux 5000 keer beter dan lucht/vacuum). Zie voor uitleg bijvoorbeeld http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/elemag.html
Een ander ding kan zijn om het pad "buitenom" te verbeteren. Met een ferromagnetische kern is het pad binnenin de spoel verbeterd; de veldlijnen tussen spoel en permanente magneet zijn dus vrij kort. De veldlijnen aan de onderkant van de permanente magneet moeten ook nog terug naar de spoel, die moeten helemaal door de lucht heen, terug naar de bovenkant van de spoel. Omdat je het wilt laten zweven heb je hier sowieso last van, maar een deel van het fluxpad kun je verbeteren, namelijk door de boven- en buitenkant van de spoel te voorzien van een materiaal met een hoge permeabiliteit (denk ik).
Een vermogenrelais met zijn aantrekspoel op bvb 230V - 50Hz wordt toch ook magnetisch aangetrokken. Er zit daar dan een kortsluitwinding in om een veld te creeren ( dacht ik van lang geleden te herinneren). Er zit zeker geen diode in.
-Philip.
De kortsluitwinding zit om een deel van de kern, en die zorgt er voor dat in dat deel van de kern een faseverschuiving optreedt. Het doel daarvan is om het klapperen van het anker te voorkomen.
kloppertje
Diverse projecten en experimenten: www.elexperiment.nl
Hoe een (AC) relais exact werkt van binnen weet ik niet, maar een logische verklaring lijkt mij dat daarin een stuk ijzer naar een spoel aangetrokken wordt, i.p.v. een magneet tot een spoel. Als je een permanente magneet (of spoel waar stroom door loopt) tegen een stuk ijzer aan houdt, maakt de oriëntatie van de magneet niet uit. Zelfde verhaal voor een AC relais. De kortsluitwikkeling (nog nooit van gehoord hiervoor) heeft dan als functie om het ijzer aan te trekken op het moment van de nuldoorgang van de hoofdwikkeling.
Wiebo
For Every Existing Problem Exists a Solution, Just Try To Find It...
Kortsluitwinding, deze heet officieel "Defaseringsring".