Mi solenoide de bricolaje no funciona

DESCRIPCION: Hola, no se mucho de electricidad y estoy teniendo problemas con mi primer prototipo de solenoide, traté de armarlo viendo videos de you tube. He adjuntado las imágenes del cable que utilicé (diámetro = 1,32 mm) y el solenoide que conecté. El núcleo es un tubo de hierro (diámetro interior = 1,5 cm, exterior = 2 cm), puedes ver el tamaño en la imagen. Hay 500 vueltas alrededor del núcleo, cada vuelta es de aproximadamente 6,75 cm + 50 cm de cable adicional de cada lado, por lo que la longitud total del cable debe ser de 6,75*500+50*2=34,75 metros. Usé baterías de 1.5v (primera prueba con 1 batería, segunda prueba con 2 de ellas, entonces 3v) . También descubrí en Internet que la resistencia para este diámetro de cable es de 12,597 miliohmios por metro.

PROBLEMA: Quiero que sea un electroimán fuerte. Pero no pega ningún metal en absoluto. Dígame si el diseño es incorrecto, si conecté mal el circuito o si los voltios son demasiado bajos. ¿Cuántos voltios necesito para que funcione mejor?

diámetro del alambre = 1,32 mm

solenoide de prueba con batería de tamaño D de 1,5 V

Tamaño de la vista del solenoide con núcleo de hierro

vista superior del solenoide con núcleo de hierro

¿Le quitaste el esmalte a los extremos donde estás conectando la batería? De lo contrario, los cables están aislados y no fluirá corriente.
John, he comprobado el flujo de corriente. Ambos lados están decapados con papel de lija.
¿Cuánta corriente fluye a través de su solenoide? Para una fuente perfecta de 1,5 V, calculo que la corriente máxima que puede obtener es ~ 3,43 A, pero a las baterías no les gustan los consumos elevados de corriente, por lo que su corriente real podría ser significativamente menor.
¿Son esas tijeras realmente ferrosas? Muchas tijeras son de acero inoxidable o aluminio, ninguno de los cuales es magnético. (Antes de que alguien más lo diga, sí, algunos inoxidables son magnéticos, pero la ley de Sod dicta que no lo será cuando lo necesites)
John, las tijeras y otras cosas que traté de pegar son todas ferrosas, se pegan a las que están en el refrigerador :D
helloworld922, traté de medirlo con una pinza amperimétrica digital, mostró 0. No puedo entender por qué
¿Estás seguro de que es un cable de 1,32 mm? Parece más pequeño que eso. Sin embargo, esa podría ser la imagen que me está jugando una mala pasada.
¿Vas a construir un solenoide con émbolo o un electroimán? Solenoides utilizados para tirar o empujar una palanca y electroimanes para levantar objetos metálicos.
¿Puedes mover un imán con tu bobina cuando aplicas energía? Si puede, su solenoide está funcionando, pero mucho más débil de lo que esperaba. Teniendo en cuenta que puedo levantar un tornillo con unos pocos metros de alambre magnético alrededor de una pajilla de plástico y un AA débil, ¡deberías obtener algo!
Espera, ¿puedes sujetar el cable con los dedos? No sé ustedes, pero básicamente un corto muerto se calienta mucho. O esa batería está bastante agotada, o algo más está mal.
@Hasan A De acuerdo con sus fotos, el diámetro total de su electroimán es de 37 mm, pero un cálculo simple muestra que las 500 vueltas con un cable de 1,35 mm en un tubo de 65 mm de largo tienen 47,5 vueltas/capa y, en consecuencia, el diámetro total de la bobina será sea ​​de 48,5 mm solo para el cable, MÁS el papel aislante que está utilizando, que está lejos de los 37 mm, y la longitud del cable no será de 34,75 metros. Así que por favor revisa de nuevo
Las pinzas amperimétricas no son precisas a corrientes bajas, utilice un amperímetro normal en serie. Dijiste que verificaste que la corriente fluye, ¿cómo lo hiciste y qué resultado obtuviste?

Respuestas (3)

Ese cable es capaz de transportar 3A más o menos, dependiendo del enfriamiento.

Dada la longitud y su resistencia por metro, la bobina total probablemente sea de alrededor de 0,4 ohmios.

Conectando eso a la ley de Ohm, I=V/R, que es V=IR, encuentras que el voltaje requerido es V=3*0.4=1.2.

Necesita una fuente de alimentación capaz de 1,2 V a 3 A para obtener tanta potencia de ese solenoide como razonablemente pueda esperar.

La batería que tiene es una celda de tamaño D de hiper manganeso de Panasonic . Lamentablemente, no brindan información detallada sobre las tasas de descarga, pero al mirar la hoja de datos de un competidor similar , encontrará que la batería no tiene una clasificación superior a 500 mA de corriente de descarga.

Sin embargo, una revisión cuidadosa de la hoja de datos mostrará que la batería tiene una resistencia interna de 150 a 300 miliohmios. Esto está bastante cerca de la resistencia de su bobina, lo que significa que está desperdiciando un tercio de su energía dentro de la batería. Si la batería fuera capaz de entregar 2-3A, es posible que pueda obtener un campo magnético decentemente fuerte del solenoide.

Pero no lo es. Deberá considerar el uso de una fuente de alimentación clasificada para la corriente y el voltaje que necesita, o varias celdas D en paralelo para suministrar la corriente que necesita.

Si coloca 7 celdas D en paralelo, cada una seguirá descargándose a un ritmo rápido y no durará mucho, pero verá un campo magnético mucho más notable en su solenoide.

Por último, tenga en cuenta que el campo magnético parecerá emanar de los extremos, no del costado, de la tubería, y es más fuerte cerca de la bobina. Entonces, el extremo abierto de la tubería más cercano a la bobina parecerá tener una fuerza magnética más fuerte que el otro extremo o los lados de la tubería.

Gracias por estos consejos, los probaré mañana y, si tengo éxito, los publicaré aquí.
La batería es capaz de descarga de alta corriente, su vida simplemente sufre. Una D nueva drenada a 1 amperio reduciría la batería a 1,2 V en 1 hora. Puede obtener más de 1 amperio de celdas alcalinas regulares de 1.5v sin problema. El problema es mantener ese sorteo durante un tiempo útil.
@Passerby siga adelante y mida el voltaje en una celda D con un consumo de un amperio. Debido a la resistencia interna, encontrará que el voltaje es mucho más bajo que 1.5v, mientras que el consumo de corriente es tan alto. Luego haz lo mismo con varias celdas en paralelo. Debería encontrar que una sola celda D no suministrará 1,2 V a 3 A en una carga de 0,400 ohmios durante un período de tiempo útil.
Hablando de células alcalinas, de todos modos. Las celdas nicd, nimh y otras químicas tienen una resistencia interna mucho más baja y pueden suministrar mucha más energía con consumos de corriente más altos que las celdas alcalinas promedio.

Hay algunas cosas que puedo ver que podrían ser el problema:

El campo magnético es más fuerte "dentro" del solenoide y cae rápidamente fuera del solenoide. imagen hiperfísica del campo magnético del solenoide:ingrese la descripción de la imagen aquí

Sin embargo, esta imagen ignora el hecho de que su núcleo de acero se extiende más allá de las vueltas del cable. Los buenos conductores tienden a evitar la "difusión" de campos magnéticos en ellos, por lo que las ubicaciones teóricas de campo magnético más fuertes fuera del solenoide se encuentran en los dos extremos del cilindro de acero.

El segundo problema es qué tan débil es este electroimán.

Usando esta calculadora de solenoides , encontré que para ~3.43A a través de su solenoide (corriente teórica para una fuente perfecta de 1.5V y sus dimensiones dadas) la fuerza del campo magnético era de 35.9 mT. Si tuviera en cuenta la resistencia interna de la batería ( ~0,15 ohmios ), la corriente se reduce a 2,55 A, con un campo magnético correspondiente de 26,7 mT. Esto es solo unas pocas veces más fuerte que un imán de nevera. Tenga en cuenta que este es el campo magnético dentro del solenoide. El campo magnético exterior será más débil.

Otra advertencia es que calculé estos campos magnéticos asumiendo que el núcleo de acero era del mismo tamaño que la porción envuelta con cables. Que no es. No tengo claro de inmediato qué longitud usar para calcular la intensidad del campo magnético, así que simplemente usé la longitud de la parte envuelta. La longitud real probablemente estará en algún punto intermedio, por lo que la intensidad del campo magnético será aún menor.

Me alegra que haya abordado esto desde la perspectiva del campo magnético que puede generar este dispositivo. ¡Gracias!
Realmente no puede usar esa calculadora para determinar el campo magnético del solenoide porque esa calculadora asume un núcleo que es todo del mismo material. En este caso, el núcleo es un tubo hueco, por lo que el núcleo está hecho de hierro y aire. La mayor parte del fundente pasará por la tubería de hierro, no el aire dentro de la tubería. El campo magnético dentro de la tubería de hierro será cercano a 0. Hice una simulación rápida en FEMM y si uso 2.55A, obtengo un campo magnético máximo de ~.4T y un campo magnético de ~.25T en el área donde se encuentra la tijera en la imagen. Pero la corriente real estará más cerca de 0,5 A, como dijo Adam.
@helloworld922 Proyectos fallidos es una excelente oportunidad para probar conocimientos y teoría. Para resumir: 1_Personalmente, nunca calcule el campo magnético fuera de un solenoide. Por lo general, examine el movimiento del émbolo dentro del solenoide y la fuerza relevante. 2_Casi nunca extienda el núcleo de un electroimán fuera de la bobina anterior. 3_El único electroimán con núcleo hueco que tengo construido, es para magnetizar herramientas, pero no para levantar piezas de hierro. El diseño de electroimanes de núcleo sólido es un proceso de prólogo estrecho. Es un buen ejemplo publicarlo en "preguntas destacadas" con puntos genereus.

La fuerza de atracción magnética de un electroimán se calcula como: -

Fuerza = ( norte ⋅ I ) 2 ⋅ m 0 ⋅ A 2 ⋅ gramo 2 dónde

  • N es el número de vueltas
  • yo soy actual
  • m 0 es la permeabilidad del espacio libre = 4 π × 10 − 7
  • A es el área de la sección transversal
  • g es el espacio desde el extremo del solenoide hasta la pieza que desea atraer con fuerza

Con 2A, 500 vueltas, un solenoide de 1" de diámetro y un espacio de 0,5", la fuerza es de 0,08 newtons.

Ver esta calculadora

Mi solenoide de bricolaje no funciona
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