Mengapa kawat magnet perlu diisolasi?

16

Ada apa dengan memiliki banyak gulungan yang memungkinkan medan magnet? Mengapa saya tidak bisa hanya memiliki satu kawat besar atau kawat berulir pada motor? Maaf, ini semacam pertanyaan bayi tetapi saya tidak dapat menemukan jawabannya.

motor electromagnetism magnetics electromagnetic electric Ishak
sumber
7
induktansi tergantung pada jumlah belokan dan permeabilitas magnetik inti
Indraneel
MMF adalah , di mana saya saat ini dan N adalah jumlah belokan. Dalam konduktor terdampar, setiap untai membawa fraksi yang sama dari total arus. NsayasayaN
Chu
"Hukum" mendasar di sini adalah: "Satu belokan menghasilkan medan magnet yang sebanding dengan arus di dalamnya." || Kolom dari belokan ditambahkan. Jika satu belokan membawa arus saya menghasilkan bidang F maka N belokan menghasilkan (secara sederhana) N x F. Anda DAPAT memiliki "satu belokan besar" karena giliran "SATU". Menerapkan 'hukum dasar "di atas menunjukkan bahwa satu belokan besar sedang kecil atau kecil-kecil membawa arus I memiliki efek yang sama. Kabel dibuat lebih besar atau lebih kecil karena alasan lain, misalnya kabel besar memiliki resistensi lebih rendah. Kabel kecil memungkinkan lebih banyak belokan dalam diberi ruang
Russell McMahon

Jawaban:

31

Memang benar bahwa hanya volume dan daya yang dimasukkan ke belitan yang penting untuk medan magnet, dalam elektromagnet dan motor. Karena itu, Anda dapat memiliki belokan tunggal.

Sayangnya, satu belokan akan (umumnya) membutuhkan arus yang sangat tinggi dan tegangan yang sangat rendah. Ini berlaku pada skala yang cenderung kita garap, dan nilai-nilai yang dimiliki oleh konstanta fisik.

Elektromagnet praktis menggunakan trik yang relatif murah untuk meningkatkan tegangan dan mengurangi arus, dengan memisahkan kawat lemak pendek dari belokan tunggal menjadi kawat tipis yang panjang, digulung beberapa kali. Karena setiap belokan memiliki tegangan yang berbeda, mereka harus diisolasi satu sama lain.

Keuntungan besar dari kawat tipis pada belitan adalah bahwa kabel sambungan dapat memiliki ketebalan yang masuk akal, dan masih jauh lebih rendah resistannya daripada belitan yang bekerja.

Kelemahan dari trik ini adalah bahwa kawat bundar tidak mengisi 100% dari area yang tersedia, dan insulasi mengkonsumsi ruang juga, jadi kami kehilangan beberapa area tembaga dibandingkan dengan satu putaran. Namun triknya sangat murah dan berguna sehingga inefisiensi dalam area ini adalah harga kecil untuk membayar manfaatnya, untuk hampir semua aplikasi (pada beberapa mesin yang sangat besar, kawat atau batang melintang persegi digunakan untuk belitan untuk meningkatkan kepadatan pengepakan) .

Neil_UK
sumber
2
Ada keuntungan lain dari kawat kumparan persegi di sebelah area tembaga yang lebih besar (sehingga resistensi lebih rendah). Pada frekuensi tinggi, arus cenderung mengalir pada permukaan kawat (yang dikenal sebagai efek kulit), dan dibandingkan dengan kawat bundar dengan ukuran yang sama, kawat persegi jauh lebih baik.
Huisman
Isolasi tidak hanya dibutuhkan untuk mencegah agar setiap belokan korslet. Pada tegangan tinggi, isolasi juga digunakan untuk memisahkan belokan yang cukup untuk mencegah kerusakan.
Huisman
Contoh menggunakan bilah sebagai ganti kabel dapat dilihat di video EEVblog ini . IIRC komponen dalam video adalah induktor.
Alex Hajnal
1
Reaksi pertama saya setelah membaca jawaban Anda adalah untuk tidak setuju, karena hukum Ampere menentukan jumlah belokan, tetapi sekarang saya melihat apa yang Anda lakukan di sana. Hukum Ampere sama-sama faktor faktor arus, bukan? Milikmu adalah cara cerdas untuk menjelaskannya. Saya akan mengingat kepintaran ini. Jika saya menjawab, saya akan mulai menjelaskan dalam hal hukum Faraday, yang, sebenarnya, Anda lakukan secara implisit, tetapi dengan cara yang tidak menyebutkan nama Faraday dan karenanya tidak membingungkan pada level OP. Bagus sekali.
thb
1
@ terima kasih. Ketika saya membandingkan jumlah belokan, biasanya dalam transformator, cara lain yang saya katakan adalah pertama mengasumsikan dua belitan yang identik, masing-masing di bawah tegangan yang sama persis dengan kondisi medan daya H, kemudian hubungkan secara seri, kemudian hubungkan secara paralel. Semua yang berubah adalah impedansi, penskalaan voltase / arus, tetapi volume, bidang, disipasi daya, semua biaya tetap sama. Bagaimanapun, untuk urutan pertama, kerusakan SRF dan voltase mungkin sedikit berubah.
Neil_UK
10

Mengapa saya tidak bisa hanya memiliki satu kawat besar atau kawat berulir pada motor?

Tidak masalah dengan ini - lihat rotor pada kebanyakan motor induksi:

Masukkan deskripsi gambar di sini

Tidak ada isolasi pada kandang aluminium (tupai) dan, pada dasarnya, satu putaran korsleting.

Ada apa dengan memiliki banyak gulungan yang memungkinkan medan magnet?

Medan magnet dihasilkan oleh arus DAN belokan sehingga Anda dapat bertukar belokan dengan arus dan sebaliknya. Namun, jika Anda tertarik untuk membuat induktor dengan karakteristik tertentu, Anda perlu merekayasa dengan menggunakan beberapa putaran untuk mengoptimalkan induktansi untuk rangkaian yang dimaksud mengingat bahwa akan ada batasan pada ketersediaan bahan inti magnetik.

Andy alias
sumber
8

Alasan Anda perlu diisolasi adalah untuk memastikan bahwa arus mengalir di sekitar setiap loop ketika Anda menggulungnya. Jika tidak, itu bisa langsung "lurus". Anda dapat memiliki satu kawat besar memang, tetapi Anda akan membutuhkan lebih banyak arus untuk menghasilkan hasil yang sama.

Itu adalah jumlah yang diberikan oleh N dalam semua rumus medan magnet. Ini benar-benar memungkinkan Anda memiliki kelipatan arus dalam ruang yang diberikan.

Juan
sumber
3

Anda dapat melakukannya dengan satu loop dan saya telah melihat ini selesai. Namun kabelnya sangat besar dan harus dibuat dengan cara khusus. Misalnya kawat (lebih: busbar) diekstrusi sebagai irisan melintang, dan kemudian digulung dalam helix untuk menghasilkan penampang persegi panjang.

Tetapi arus akan sangat besar. Jika input Anda tidak cocok untuk mengirimkan arus seperti itu, itu tidak akan berfungsi.

Gaya magnet adalah amp x jumlah putaran. Anda harus dengan cermat mengkalibrasi jumlah belokan dan ukuran kabel agar sesuai dengan kemampuan sirkuit Anda untuk mengendarainya. Melakukannya dalam satu giliran akan membutuhkan sejumlah besar bucking untuk mendapatkan voltase yang sangat rendah dan amp yang sangat tinggi.

Harper - Pasang kembali Monica
sumber