0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Комплектующие для станков с ЧПУ и систем автоматизации

Электромагнитные столы

Электромагнитный стол или плита, предназначена для удерживания стальных заготовок при их обработке на металлорежущих станках, слесарной обработке или при контрольно-измерительных операциях. Режим удержания активируется при подаче постоянного напряжения на обмотки электромагнита плиты. Обработка заготовок может производиться с СОЖ или без.

Если Вы не нашли в нашем ассортименте необходимый товар — обязательно свяжитесь с нами. Возможно товар находится в пути или мы доставим Вам его под заказ в кратчайшие сроки.

Электромагнитный стол X11

Электромагнитные столы, серия X11

Прямоугольные электромагнитные столы и плиты серии X11. Представлены модели различного размера.

  • Документация

Электромагнитный стол XM11

Электромагнитные столы, серия XM11

Прямоугольные электромагнитные столы и плиты серии XM11. Представлены модели различного размера.

  • Документация

Электромагнитный стол X21

Электромагнитные столы, серия X21

Круглые электромагнитные столы и плиты серии X21. Представлены модели различного размера.

  • Документация

Электромагнитная плита позволяет надежно зафиксировать детали, изготовленные из ферромагнитного сплава, на рабочей поверхности станка. Магнитное поле, которое создается силой тока, распределяется равномерно, поэтому используется вся рабочая поверхность. Изделие герметично, что позволяет использовать его в обработке с применением с СОЖ. Электромагнитные столы используются при черновой и чистовой обработке.

Преимущества электромагнитных столов:

  • возможность одновременной установки нескольких заготовок;
  • прочное закрепление деталей сложной формы;
  • возможность обработки деталей с нескольких сторон за одну установку;
  • жесткость, герметичность и точность стола;
  • минимальный нагрев поверхности при работе;
  • возможность дистанционного управления включением стола и удельной силой притяжения;
  • простота эксплуатации и продолжительный срок службы.

Электромагнитный стол состоит из цельнолитого корпуса, полюсов с катушками, соединенных в электросеть, выводной коробки и основания. Благодаря магнитным свойствам, плита подходит для установки вспомогательных устройств или дополнительного оборудования. Обычно плита дополняется блоком размагничивания – данная система обеспечивает легкость снятия обработанной детали с поверхности плиты.

Электромагнитные плиты широко применяются в следующих областях:

  • судостроение (нарезание, зенкерование различных металлоконструкций);
  • тяжелое машиностроение (изготовление контурных деталей);
  • инструментальное производство (изготовление штампов, измерительного инструмента, обработка фасонных деталей);
  • ремонт трубопроводов, строительные работы и т.д.

Компания Purelogic R&D предлагает прямоугольные и круглые электромагнитные столы различных размеров с удельной силой притяжения 100 Н/см2.

Как сделать электромагнит в домашних условиях

Любая однослойная или многослойная катушка из изолированной проволоки — соленоид — при пропускании по ней тока приобретает свойства магнита. Силу такого магнита при данном токе можно значительно увеличить, снабдив соленоид железной арматурой. Полученная система называется электромагнитом.

Делая отдельные части арматуры подвижными относительно других, получаем механизм, который может производить механическую работу при включении в его обмотку тока.

По конструкции электромагниты можно объединить в четыре основных группы:

с внешним якорем,

с поворотным якорем,

электромагниты для создания магнитных полей.

Электромагнит – искусственный магнит, у которого магнитное поле возникает и концентрируется в ферромагнитном сердечнике в результате прохождения электрического тока по охватывающей его обмотке, т.е. при пропускании тока через катушку помещенный внутри нее сердечник приобретает свойства естественного магнита.

Область применения электромагнитов очень обширна. Их используют в электрических машинах и аппаратах, в устройствах автоматики, в медицине, в различного рода научных исследованиях. Наиболее часто электромагниты и соленоиды используются для перемещения каких-то механизмов, а на производствах для подъёма груза.

Так, например, грузоподъемный электромагнит является очень удобным, производительным и экономичным механизмом: для закрепления и освобождения транспортируемого груза не требуется обслуживающий персонал. Достаточно положить электромагнит на перемещаемый груз и включить электрический ток в катушку электромагнита и груз притянется к электромагниту, а для освобождения от груза необходимо лишь отключить ток.

Грузоподъемный электромагнит

Все типы электромагнитов применяют как для постоянного, так и для однофазного переменного тока, с той лишь разницей, что при переменном токе все железные части делают, для уменьшения потерь на токи Фуко, из листового железа, тогда как для постоянного тока их в большинстве случаев делают из сплошного железа.

Конструкция электромагнита легка для повторения и в сущности не представляет собой ничего кроме сердечника и катушки из проводника. В этой статье мы ответим на вопрос как сделать электромагнит своими руками.

Как работает электромагнит (теория)

Если по проводнику протекает электрический ток, то вокруг этого проводника образуется магнитное поле. Так как ток может течь только тогда, когда цепь замкнута, то проводник должен представлять собой замкнутый контур, как, например, круг, который является простейшим замкнутым контуром.

Раньше проводником, свернутым в круг, часто пользовались для наблюдения действия тока на магнитную стрелку, помещенную в его центре. В этом случае стрелка находится на равном расстоянии от всех частей проводника, благодаря чему легче можно наблюдать действие тока на магнит.

Чтобы усилить действие электрического тока на магнит, можно прежде всего увеличить ток. Однако, если обогнуть проводник, по которому протекает какой-то ток, два раза вокруг охватываемого им контура, то действие тока на магнит удвоится.

Таким образом можно во много раз увеличить это действие, огибая проводник соответствующее число раз вокруг данного контура. Получающееся при этом проводящее тело, состоящее из отдельных витков, число которых может быть произвольным, называется катушкой.

Принцип действия электромагнита

Вспомним курс школьной физики, а именно о том, что при протекании электрического тока через проводник возникает магнитное поле. Если проводник свернуть в катушку линии магнитной индукции всех витков сложатся, и результирующее магнитное поле будет сильнее чем для одиночного проводника.

Магнитное поле, порожденное электрическим током в принципе не имеет существенных отличий по сравнению с магнитным если вернуться к электромагнитам, то формула его тяговой силы выглядит так:

где F – сила тяги, кГ (сила измеряется также в ньютонах, 1 кГ =9,81 Н, или 1 Н =0,102 кГ); B – индукция, Тл; S – площадь сечения электромагнита, м2.

То есть сила тяги электромагнита зависит от магнитной индукции, рассмотрим её формулу:

Сила тяги электромагнита

Здесь U0 – магнитная постоянная (12.5*107 Гн/м), U – магнитная проницаемость среды, N/L – число витков на единицу длины соленоида, I – сила тока.

Отсюда следует, что сила с которой магнит притягивает что-либо зависит от силы тока, количества витков и магнитной проницаемости среды. Если в катушке нет сердечника – средой является воздух.

Ниже приведена таблица относительных магнитных проницаемостей для разных сред. Мы видим, что у воздуха она равна 1, а у других материалов в десятки и даже сотни раз больше.

Относительная магнитная проницаемость материала

В электротехнике используют специальный металл для сердечников, его часто называют электротехнической или трансформаторной сталью. В третьей строке таблицы вы видите «Железо с кремнием» у которого относительная магнитная проницаемость равна 7*103 или 7000 Гн/м.

Это и есть усредненное значение для трансформаторной стали. Она отличается от обычной как раз-таки содержанием кремниями. На практике её относительная магнитная проницаемость зависит от приложенного поля, но не будем углубляться в подробности. Что даёт сердечник в катушке? Сердечник из электротехнической стали усилит магнитное поле катушки примерно в 7000-7500 раз!

Всё что нужно запомнить для начала – это то, что от материала сердечника внутри катушки зависит магнитная индукция, а от неё зависит сила с которой будет тянуть электромагнит.

Практика

Одним из наиболее популярных опытов, которые проводят для демонстрации возникновения магнитного поля вокруг проводника является опыт с металлической стружкой. Проводник накрывают листом бумаги и на него насыпают магнитную стружку, потом через проводник пропускают электрический ток, и стружка изменяет своё располагаясь каким-то образом на листе. Это уже почти электромагнит.

Но для электромагнита просто притягивать металлические стружки недостаточно. Поэтому нужно его усилить, исходя из вышесказанного – нужно сделать катушку, намотанную на металлический сердечник. Простейшим примером – будет изолированный медный провод, намотанный на гвоздь или болт.

Самодельный электромагнит

Такой электромагнит способен притягивать разные булавки, скрепи и тому подобное.

Самый простой электромагнит

В качестве провода можно использовать либо любой провод в ПВХ или другой изоляции, либо медный провод в лаковой изоляции типа ПЭЛ или ПЭВ, которые используются для обмоток трансформаторов, динамиков, двигателей и прочее. Найти его можно либо новый в катушках, либо смотать с тех же трансформаторов.

Медный провод в лаковой изоляции

10 Нюансов изготовления электромагнитов простыми словами:

1. Изоляция по всей длине проводника должна быть однородной и целой, чтобы не было межвитковых замыканий.

2. Намотка должна идти в одну сторону как на катушке с нитками, то есть нельзя изогнуть провод на 180 градусов и пойти в обратном направлении. Это связано с тем что результирующее магнитное поле будет равно алгебраической сумме полей каждого витка, если не вдаваться в подробности, то витки, намотанные в обратную сторону, будут порождать электромагнитное поле противоположное по знаку, в результате поля будут вычитаться и в результате сила электромагнита будет меньше, а если витков в одном и другом направлении будет одинаковое количество – магнит совсем ничего не будет притягивать, так как поля подавят друг друга.

3. Сила электромагнита также будет зависеть от силы тока, а он от напряжения приложенного к катушке и её сопротивления. Сопротивление катушки зависит от длины провода (чем длиннее, тем оно больше) и площади его поперечного сечения (чем больше сечение, тем меньше сопротивление) приблизительный расчёт можно провести по формуле – R=p*L/S

4. Если ток будет слишком большим – катушка сгорит

5. При постоянном токе – ток будет больше, чем при переменном из-за влияния реактивного сопротивления индуктивности.

6. При работе на переменном токе – электромагнит будет гудеть и дребезжать, его поле будет постоянно менять направление, а его тяговая сила будет меньше (в два раза) чем при работе на постоянном. При этом сердечник для катушек переменного тока выполняется из тонколистового металла, собираясь в единое целое, при этом пластины друг от друга изолируются лаком или тонким слоем окалины (оксида), т.н. шихты – для уменьшения потерь и токов Фуко.

7. При одинаковой тяговой силе электрический магнит переменного тока будет весить в два раза больше, соответственно возрастают и габариты.

8. Но стоит учесть, что электромагниты переменного тока обладают большим быстродействием чем магниты постоянного тока.

9. Сердечники электромагнитов постоянного тока

10. Оба типа электромагнитов могут работать как на постоянном, так и на переменном токе, вопрос только какой силой он будет обладать, какие потери и нагрев будут происходить.

3 идеи для электромагнита из подручных средств на практике

Как уже было сказано самый простой способ сделать электромагнит – использовать металлический стержень и медный провод подобрав и один и другой под нужную мощность. Напряжение питания этого устройства подбирается опытным путем исходя из силы тока и нагрева конструкции. Для удобства можно использовать пластиковую катушку от ниток или подобного, а под её внутренее отверстие подобрать сердечник – болт или гвоздь.

Использование пластиковой катушки для ниток

Второй вариант – использовать почти готовый электромагнит. Вспомните об электромагнитных коммутационных приборах – реле, магнитных пускателях и контакторах. Для использования на постоянном токе и напряжении 12В удобно использовать катушку от автомобильных реле. Всё что нужно сделать – снять корпус выломать подвижные контакты и подключить питание.

Для работы от 220 или 380 вольт удобно использовать катушки магнитных пускателей и контакторов, они намотаны на оправке и легко вынимаются. Сердечник подберите исходя из площади поперечного сечения отверстия в катушке.

Так вы можете включать магнит от розетки, а регулировать его силу удобно если использовать реостат или ограничивать ток с помощью мощного сопротивления, например, нихромовой спирали.

Самодельный нагревательный стол

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Всех приветствую, господа и дамы. Я к Вам сегодня с маленьким экспериментом. Собираю себе ещё один принтер в качестве очередного проекта по самообучению (или от нечего делать — не знаю), но вот незадача — область печати у него какая-то нестандартная вышла, а именно 17×15 см, и под неё нужен стол, да и не обычный, а хотя бы чуть тёплый. Можно, конечно, раскошелиться на обычный алюминиевый стол 20×20 с Али, но он, если и влезет в корпус, то уж сильно впритык, и будет это не очень рационально.

Пришла в мою голову идея сделать себе нагревательный стол самому. Высчитал размеры, сделал модели крепления стола, распечатал их, всё померил пару раз, скатался на Юнону (рынок наш) за листом текстолита (2 мм толщина, металлизация заявлена 0,35, но по факту нет этого там и близко) и засел за изучение опыта соратников по репрапу и прочим техноизвращениям. Оказалось, немало народу уже прошло этой дорогой, причём с самыми разными результатами.

Разводить себе плату, высчитывая длину и ширину проводников как большинство, я не хотел — у меня это если бы и получилось, то явно дня через три без сна и отдыха, а этого я себе позволить не могу. Наугад совсем рисовать дорожки и зажмурившись подавать на это питание я тоже не желал. Пошёл другим путём — тем самым, который меня всегда выручает в принтеростроителных задачах. А именно — поиск по Thingiverse. Нашёл я замечательный калькулятор. В него мне пришлось внести небольшие правки, а именно сделать отводы для пайки проводов (добавлением пары линий), да и поиграть с параметрами немножко. Разводка получилась одноконтурной (длинная нитка в две змейки), но меня для первого раза устраивает. Компиляция показала 12,5 А тока на стол, но я это особо не учитывал, ибо и ширина линий при фрезеровке может уплыть и толщина металлизации мне неизвестна доподлинно. Далее экспорт в DXF, открытие в ARTCAM, и долгое нудно построение G-кода вырезания этого стола из куска текстолита Pocket-операциями, закрепление листа саморезами на столе фрезера и долгожданный запуск.

Самодельный нагревательный стол

Самодельный нагревательный стол

Итоговый вид стола — горячая змейка, отверстие под термистор, под крепления

Вырезание я проводил на уже засветившемся тут моём стоящем обычно без дела фрезере PortalCyclone. Я всё ещё не умею им нормально пользоваться (парадокс, но я зачем-то собрал себе станок, чтобы запускать его раз в полтора месяца), так что я вообще сомневался, что что-то получится. Вообще, я сделал сразу чуть ли не все ошибки, которые можно — явно неверно выбрал подачу резания (точнее, я её не указывал и какая-то по умолчанию встала), взял слишком большую глубину врезания и со слишком большим вылетом закрепил тонкую фрезу 1,8 мм. Вообще, мелкие точные работы мой фрезер делает очень чудесно (я логотип своей фирмы вырезал и выводил сложный корпус флешки и просто гонял разные рельефы, и мне очень понравилось), но только если всё правильно настроить. Тут же я совсем перегнул с параметрами, да настолько, что фреза резала слишком быстро и всё время была из-за этого отогнутой (собственно, про жёсткость igsru был отчасти прав в своём комментарии о том, что не верит в жёсткость моей поделки — на таких режимах она оказалась никакая, но это же и спасает фрезу от поломки, так что всё относительно), как результат дорожки получились разной ширины, а повороты «слизанными». Всё это выглядит на первый взгляд как люфт (который близок к 0 в механике, да и круги получаются круглые), который не люфт, а недостаток жёсткости.

Самодельный нагревательный стол

Вырезание в процессе (на фото пыль убрана, но её много). Сначала был тихий ужас (глубина резания раза в 3 больше нужной, скорость раза в два), потом я просто смирился — жаба душила выкидывать кусок текстолита, раз я за него деньги заплатил.

В самом конце фреза по одной только ей ведомой причине соскочила и ушла в сторону, заклинив работу на

95% (она бы ещё сломалась, если бы я не стоял рядом), и это подтверждает мысль о том, что она отходила от своей траектории не из-за люфта, а из-за напряжения; также при проходе двух соседних перекрывающихся траекторий она соскакивала на проторённую колею, что ещё больше заставляло меня нервничать, ибо жаба во мне не позволила прервать процесс и перенастроить его, запоров кусок текстолита (конечно, я взял его с запасом, но жалко), а заставляла нервно ходить рядом и надеяться, что что-то из этого всё же выйдет. Вот и вышло.

Самодельный нагревательный стол

А вот и фреза застряла. Всё перекосило. Когда я её нежно выводил, я запустил только вращение, и она прогрызла себе ещё дорожку.

Так как работа была условно запорота уже в процессе вырезания стола по контуру на предпоследнем слое, то это не только не стало фатальным, но и вообще уже ни на что, собственно, не повлияло — дремель и напильник позволили вручную завершить процесс за пять минут, а дорожки при всех отклонениях в ширине, получились всё равно очень близки по параметрам к заданным, и я себе в первый раз это прощу. В завершение обработки — немного напильника по периметру и по меди, затем наждачка по лицевому слою, а потом прочистка канавок отвёрткой от медных ошмётков. Стол готов.

Самодельный нагревательный стол

Собственно, сам стол готов.

В итоге я получил некоторый урок по фрезерованию, а также лучше узнал особенности работы своего же фрезера, но стол в итоге после обработки напильником вышел очень даже пригодным к использованию, так что проект не остановился. Ну, ещё я надышался пылью от текстолита и не уверен, что это очень полезно для здоровья.

Теперь о стекле. После вырезания стола я пытался с помощью подручных средств обломать до нужных размеров запасное стекло от моего многострадального HyperCybe (я стёкол купил не одно, а сразу пять, когда собирал, ибо начитался, какие же оконные стёкла хрупкие, царапаются, лопаются, выгибаются, куски стекла с моделью отваливаются и так далее, бла-бла-бла), но у меня вышла порнография какая-то. Оказалось, что стекло без стеклореза обломить очень сложно. Его не режет и даже не царапает практически ничто, только один калёный напильник под определённым углом смог прочертить прямую линию, по которой стекло всё равно отломиться целиком отказалось.

Самодельный нагревательный стол

Да, стекольных дел мастер — одна из тех профессий, которые я не освоил.

Так вот. Раз первое же стекло от HyperCube уже год работает (один маленький скол и почти без царапин), следующим утром я пошёл в ту же мастерскую, заказал себе три стёклышка (на случай, если всё же что-то лопнет от перепада температур или кривых рук) размером 190×152 мм. Стекло попросил то же самое — оконное 4 мм, дома предусмотрительно и аккуратно наждачкой сгладил края, чтобы не заработать себе очередной шрам, (а моя любовь к экспериментам богато отражается на руках, да и не только на них), и на 4 канцелярских прищепках зацепил на стол. Думаю, оно тоже будет вечным.

Самодельный нагревательный стол

Текстолит + стекло.

В центр стола я капнул чуть КПТ-8 (термопроводный клей у меня взял да высох, гадина), засунул туда полуживой термистор от давно кончившегося хотэнда, и прижал к текстолиту самоклеющейся алюминиевой фольгой. Оголённые части проводов (да, тот хотэнд эксплуатировался нещадно, и его жизнь потрепала) я обмотал тефлоновой лентой и приклеил той же фольгой к текстолиту. От всё того же нагревателя я отрезал красные термостойкие провода и припаял их к столу, они чуть были удлиненны кусками оранжевого провода в ПВХ изоляции, я так и оставил. Стол я поставил на 4 пружинках для термоизоляции на свой PortalCyclone, ибо фиг знает, что там случится при подаче на такую самоделку напряжения.

Самодельный нагревательный стол

Термистор.

Дальше я вытащил на свет недособранный следующий мой принтер (в нём у меня уже стоит единственная свободная ардуина с рампсом, готовящиеся стать сердцем этого принтера, этому же принтеру и стол делаю), подключил термистор и стол в штатные места. Прошивка там уже стоит какая-то с поддержкой стола для тестов, так что программные переделки не требовались.

Самодельный нагревательный стол

RAMPS, проводка. Оранжевые провода были припаяны к красным проводам стола ещё до этого эксперимента.

Ну, вроде бы всё готово… Ключ на старт!

Провода заменил на ПВС 1,5 мм2. Пропаял на всякий случай получше. Включил. Греются, но уже не так страшно и не дымятся точно. С холодного старта психологический рубеж в 75° (при первом запуске тут уже был провал) принтер прошёл за 1 минуту 40 секунд. А всего с 26° до 100° стол нагрелся за 2 минуты 38 секунд (замерялось от щелчка реле до числа 100 на экране секундомером). И это без утеплителя или каких-то подложек (пока). Ещё через минуту ровно стол достиг 120°, но уже не мог стабилизироваться на ней и плавал около 116-117 градусов. Значит, успех! Правда, на 120° фольга моя от нагрева отклеилась и термистор выпал (может от того и поплыли показания, а, капитан Очевидность?), но сомнений у меня нет, что комфортные и желанные 110 я получу без напряга.

Самодельный нагревательный стол

Самодельный нагревательный стол

Самодельный нагревательный стол

Температуру я сфотографировать не могу — стол на вид такой же, а вот скриншот приложить могу. Кстати, имеет место небольшой избыток мощности: принтер замечает, что температура достигла нужной с задержкой, тут он на 113-114 щёлкнул реле и пошёл остывать. Значит, температура до 10° гулять может.

Собственно, меня всё пока что устроило на все 300%. Все проблемы тут решаемые, кроме страха, что всё это сгорит к чёртовой матери с красивым фейрверком.

Мой план: заменить провода на ПВС 2,5 мм2; приклеить термистор на термопроводный клей; найти изолирующую подложку (пробку или резину на листе оргалита, как я делал в прошлый раз), которая и нагрев ускорит и прижмёт термистор получше, если её подпружинить как следует. Разве что все пугают, что стёкла на таких режимах (нагрев, думаю, ускорится раза в полтора-два) уж очень любят лопаться, но посмотрим, посмотрим. И надо ещё подумать о предохранителе на питание стола.

Самодельный нагревательный стол

Отклеилось. Буду думать.

Кстати для понимания моих требований к столу: мой текущий принтер даже с утепляющей подложкой на чёрном столе MK3 с 4 мм стеклом не выжимает больше 95° (без подложки — 75°), да и пока до этой температуры дойдёт, можно до магазина сходить, да и кофейку попить время останется.

Мне вообще ещё очень хотелось померить ток через стол, но я не смог заставить себя это сделать, хоть и прекрасно понимаю, что меня оно не укусит, но то, что он уже приличный, у меня сомнений не вызывает. В голове всё ещё остались воспоминания о первом моём включении тестера в режим измерения тока прямо в розетку (я ребёнком ещё был, у меня физика ещё в школе даже не начиналась), когда один щуп подплавился у меня в руке, провода из него током просто порвало на куски, а разъём щупа из тестера вырвало или отпаяло током из платы, забавный был тогда день рождения, да… В общем, нервирует меня эта идея с измерением токов, и я отложу измерения хотя бы до того дня, когда рак на горе свистнет. А может, и того дальше…

Правда, я решил своим китайским тестером за 200 рублей с пятилетней батарейкой таки померить сопротивление стола. Показания устаканились где-то на 2Ω. Но что-то я не верю, что на двух Омах за 3 минуты можно больше ста градусов получить на не самом маленьком столе, но хрен знает — два Ома так два Ома.

Самодельный нагревательный стол

В общем, вот стол с новыми проводами. Ждёт своего будущего.

Короче, не знаю, какой вывод из всего этого сделать. Страшно мне пока этот ядерный стол использовать в принтере, но чую, что придётся — ибо принтер, кажется, я ещё прошлым летом собирать начал, как раз к грядущему лету и закончу, а без стола принтер, мягко говоря, не очень полезен в хозяйстве.

Но, как минимум, жизнеспособность идеи я подтвердил себе, да и пофрезеровал что-то более-менее сложное наконец-то, но уж я очень не люблю собирать устройства, токи в которых стол за 3 минуты нагревают до 110 градусов, плюс у кого-то коммутация таких токов приводит к полосам на модели, чего мне бы не хотелось. Боюсь я теперь своего детища, но буду внедрять потихоньку, и если не сгорю заживо, обязательно напишу о принтере с этим ужасным монстром отдельную статью.

Как самому создать магнитную левитацию в домашних условиях

левитирующие предметы

Магнитная левитация — метод, позволяющий с использованием только силы магнитного поля поднять и переместить предметы. Подобное явление применяют для нейтрализации различных ускорений, например, свободного падения.

Сам термин «левитация» имеет английское происхождение: levitate – подняться в воздухе. Это состояние, преодоления объектом гравитации: парение в воздухе, ни на что не опираясь, не отталкиваясь, не используя реактивную тягу. Физики дают такое определение левитации: стабильное положение предмета в поле гравитации, где сила тяжести встречает сопротивление возвращающей силы, что обеспечивает стабильное положение в пространстве. Левитация в естественном состоянии не существует.

Способы реализации магнитной левитации

Обеспечить равновесие объекта в пространстве можно, применив несколько способов: сервомеханизмы, диамагнетики, сверхпроводники и системы с вихревыми токами. Такие устройства дают возможность объекту сохранить равновесие, когда он поднят над основой с магнитом. Как сделать левитирующий прибор самостоятельно выясним в статье.

как сделать левитрон своими руками

Электромагнитная левитация с системой слежения

Собрав устройство на основе электромагнита с использованием фотореле достигают левитации мелких металлических предметов. Они зависают в воздухе, приподнимаясь над электромагнитом, который закреплен на стойке. Электромагнит работает, пока предмет не затеняет фотоэлемент в стойке, то есть он получает световой сигнал от контрольной точки и предмет медленно поднимается.

левитатор

Поднявшись на расчётное расстояние, предмет перекрывает контрольную точку, на фотоэлемент попадает тень, магнит отключается и предмет падает. Но окончательно упасть на стойку он не успевает: как только с контрольной точки уходит тень, фотоэлемент срабатывает, и магнит вновь включается. Досконально отрегулировав систему можно добиться ощущения парения предмета в воздухе.

магнитная левитация это

Этот принцип положен в основу изготовления сувенирных левитирующих глобусов

Диамагнитная левитация

Самым доступным диамагнетиком (свойство намагничиваться против магнитного поля) является грифель карандаша из графита. У него сильная магнитная восприимчивость. Способен проявлять левитацию над неодимовым магнитом при температуре от 15 °C до 25 °C. Для создания магнитной ловушки полюса магнитов располагают в шахматном порядке.

парящий магнит

Магнит с показателем индукции в 1Тл способен повиснуть между висмутовыми пластинами. Создав магнитное поле в 11 Тл, можно стабилизировать его левитацию даже между пальцами, так как они тоже диамагнетики.

Левитация магнита над сверхпроводником (эффект Мейснера)

Взяв пластину из оксида иттрия-бария-меди и охладив ее до −195,75 °C (жидкий азот), мы придаем ей свойства сверхпроводника. Положим под подставку с неодимовым магнитом эту пластину и уберем подставку: мы видим как магнит левитирует в воздухе.

как сделать левитацию

Минимальная индукция в 1мТл способна приподнять на 4 миллиметра магнит над подобным сверхпроводником. Добавляя индукцию, увеличивается расстояние между пластиной и магнитом.

Это явление основывается на свойстве сверхпроводника выталкивать магнитное поле из сверхпроводящей фазы. Поэтому магнит, сталкиваясь с полем противоположного заряда, отталкивается от него и зависает над сверхпроводником, пока тот не потеряет свойства.

Левитация в условиях вихревых токов

Вихревой ток, возникающий в переменном магнитном поле больших проводников, может удержать некоторые металлические предметы, вызывая левитацию. Например: диск из алюминия может парить над катушкой переменного тока.

магнитная левитация своими руками

Это явление объясняет закон Ленца: индуцированный диском ток создает поле, противоположного направления. Таким образом, диск будет левитировать пока в катушке есть переменный ток. Главное подобрать подходящие габариты катушки.

Такое явление можно увидеть, запустив неодимовый магнит в медную трубу. Опять же индуцированное магнитное поле направляется противоположно магниту и заставляет его парить внутри трубы.

Основные типы магнитной левитации

На парящий предмет воздействует давление, которое можно получить, используя несколько конструкций. Принято выделять электромагнитные конструкции (ЕМS) и электродинамические устройства (EDS).

как сделать левитирующий предмет

Системы ЕМS нестабильны в равновесном положении. Для приемлемой работы требуется оснащение автоматизированной системой управления, которая обеспечивает бесперебойный контроль.

Притяжение возможно между ферромагнетическими проводниками и электрическим магнитом. Работа подобных систем основана на принципах действия вихревого тока в проводящем компоненте. Это возможно при наличии переменного магнитного поля.

Система EDS может быть представлена двумя типами взаимодействий:

  1. Стационарная катушка находится во взаимосвязи с магнитом, который является сверхпроводником.
  2. Изменение в магнитном поле вызывает воздействие силы, генерирующей переменный ток.

фокусы с магнитами

Сила отталкивания, используемая в электродинамической системе, делает ее инертно стабильной. Что обуславливает использование постоянных магнитов в установках гибридного типа, а не в самостоятельных. Потому что постоянные магниты не обеспечивают стабильности положения в различных степенях свободы.

То есть, не поддерживая другими силами, которые воздействуют на статичность, невозможно обеспечить правильное функционирование системы.

Иногда планируется для обеспечения процесса левитации отойти от применения магнитных материалов и собрать систему из элементов отличной структуры. Тогда все равно возникает необходимость применять магнитные посредники (вставки).

Как сделать магнит своими руками

В основе действия всех левитаторов лежит магнитное основание. При желании можно сделать магнит в домашних условиях. Например, чтобы превратить обычную отвертку в магнитную. Понадобятся: батарейка 5 или 12 вольт, медная проволока, изолента, отвертка.

  1. Берем отвертку и наматываем на нее от 280 до 350 витков очень плотно друг к другу.
  2. Поверх проволоки наматываем изоленту, также тщательно.
  3. Подключаем один конец проволоки к плюсу батарейки, другой к минусу и оцениваем магнитный эффект.

Магнитная левитация в домашних условиях

В 90х годах XX века очень популярной стала игрушка Левитрон, основанный на воздействии магнитного поля.

левитирующий предмет схема

Это волчок-левитатор, зависший в воздухе. Подобную игрушку можно собрать в домашних условиях, чтобы понять сущность магнитной левитации. Как сделать левитрон – представим подробную инструкцию.

левитирующий волчок своими руками

Список материалов:

  • доска из дерева;
  • простой карандаш;
  • изолента;
  • шайбы из пластика или латуни;
  • картон;
  • 13 дисковых неодимовых магнитов марки N52 размером 12*3 мм;
  • широкий кольцевой магнит с наружным диаметром 20, внутренним 10мм марки N42.

Описание процесса сборки пошагово:

  1. Изготовление раскладки. Изначально волчок собирался на двух керамических кольцевых магнитах. В нашей конструкции мы применим стандартные неодимовые магниты. Для начала распечатаем схему отверстий разметки для установки магнитов. Перед началом работ проверьте соответствие размеров в распечатанной схеме и указанных в исходнике. Если все соответствует, то вырежьте макет.
  2. Готовим основание. На доску приложите бумажную схему и разметьте в соответствии с ней. Обратите внимание, что толщина деревянной заготовки должна быть от 6мм.
  3. Перенос всех блоков схемы на основу. Приклейте бумажный носитель к получившейся основе. Используя сверло Форстнера (d=12мм), накерните центр кругов. Это обеспечит дальнейшую точность сверления.
  4. Высверливаем отверстия. Применяя сверло Форстнера (d=12мм) делаем отверстия в заготовке так, чтобы дно отверстия заходило на 3 мм в верхнюю часть блока. Следует обеспечить расположение магнитов на максимально близком расстоянии к верхней части.
  5. Установка магнитов. Когда отверстия готовы, вы еще раз проверили их размеры, установите магниты одним полюсом вверх, например южным. Для определения полюсности можно применить маркированный магнит D68PC-RB. Положим блок на стальную пластину, чтобы магниты легче прошли на дно отверстий. Возьмем магниты марки N52 и разложим в отверстия по одному как можно глубже. Если необходимо протолкнуть магнит, можно взять деревянный дюбель.
  6. Как сделать волчок. Берем карандаш длиной 40 мм с заостренным концом. Наматываем на него изоленту, для увеличения диаметра подходящего под центральную часть кольцевого магнита. Вставьте карандаш в магнит, чтобы южный полюс располагался внизу, как и заостренная часть карандаша. Чтобы добавить вес волчку, воспользуйтесь пластмассовыми или латунными шайбами: наденьте несколько сверху. Для обеспечения правильной работы необходимо методом подбора определить приемлемое количество шайб.
  7. Запускаем систему. Отрезаем картон или пластик для платформы. Укладываем его на магнитное основание. На платформе волчок начинает раскручиваться и постепенно с платформой поднимается вверх до попадания в яму магнитного поля.

левитрон своими руками

Если все сделано правильно, то волчок зависнет. Отладка механизма может занять продолжительное время.

Советы по регулированию волчка:

  • Постарайтесь обеспечить баланс основания. Применяйте кусочки картона или бумаги для поднятия сторон основания и его выравнивания. При отклонении от центра к какой-то стороне, поднимайте ее, подкладывая кусочки бумаги.
  • Примените трехточечное нивелирование.
  • Учитывайте вес волчка: устройство предполагает наличие магнитной ямы – сила магнита в центре слабее, чем возле края. Для удержания магнита в центре, следует добавить вес (при вылетании волчка) или уменьшить (если волчок не поднимается от платформы).
  • Еще одним значимым показателем является высота платформы: низкая платформа не дает волчку достаточно раскрутиться. Следовательно, нужно подложить под нее бумагу или картон.
  • При наличии под рукой 3D-принтера, можно распечатать на нем игрушку.

левитрон

Таким образом, сделать левитрон своими руками в домашних условиях возможно. На основании представленных материалов можно сконструировать различные сувениры, предметы интерьера, способные порадовать вас и ваших знакомых. Помимо этого можно показывать всевозможные фокусы с магнитами и левитацией детям.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Столы на ярмарках
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector