Warum muss der Magnetdraht isoliert werden?

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Was bedeutet es, mehrere Spulen zu haben, die das Magnetfeld aktivieren? Warum kann ich nicht nur einen großen Draht oder einen Gewindedraht an einem Motor haben? Entschuldigung, es ist eine Art Baby-Frage, aber ich konnte die Antwort nicht finden.

— Isaac
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Induktivität hängt von der Anzahl der Windungen und der magnetischen Permeabilität des Kerns ab

— Indraneel

MMF ist , wobei aktuell ist und die Anzahl der Windungen ist. In einem Litzenleiter führt jede Litze den gleichen Anteil des Gesamtstroms.

N I

$NI$

I

$I$

N

$N$

— Chu

Das fundamentale "Gesetz" lautet hier: "Eine einzige Windung erzeugt ein Magnetfeld proportional zum Strom darin." || Felder abwechselnd hinzufügen. Wenn eine Windung, die Strom I führt, Feld F erzeugt, dann können N Windungen (vereinfacht) N x F erzeugen. Sie können "eine große Windung" haben und es ist "eine" Windung. Die Anwendung des obigen "Grundgesetzes" zeigt, dass eine große mittlere kleine oder winzige Windung, die Strom I führt, den gleichen Effekt hat. Drähte werden aus anderen Gründen größer oder kleiner gemacht. ZB haben große Drähte einen geringeren Widerstand Platz gegeben

— Russell McMahon

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Es ist wahr, dass nur das Volumen und die Leistung, die der Wicklung zugeführt werden, für das Magnetfeld in Elektromagneten und Motoren von Bedeutung sind. Sie könnten also eine Wicklung mit einer Windung haben.

Leider würde eine einzelne Windung (im Allgemeinen) einen sehr hohen Strom und eine sehr niedrige Spannung erfordern. Dies trifft auf die Skalen zu, mit denen wir arbeiten, und auf die Werte, die physikalische Konstanten zufällig haben.

Praktische Elektromagnete verwenden einen relativ billigen Trick, um die Spannung zu erhöhen und den Strom zu verringern, indem sie den kurzen, fetten Draht einer einzelnen Windung in einen langen, dünnen Draht aufteilen, der mehrmals gewickelt ist. Da jede Windung eine andere Spannung hat, müssen sie voneinander isoliert werden.

Ein großer Vorteil von dünnen Drähten in der Wicklung besteht darin, dass die Anschlussdrähte eine angemessene Dicke aufweisen und dennoch einen viel geringeren Widerstand als die Arbeitswicklung aufweisen können.

Ein Nachteil dieses Tricks ist, dass kreisförmige Drähte nicht 100% der verfügbaren Fläche ausfüllen und die Isolierung auch etwas Platz beansprucht, sodass wir im Vergleich zu einer einzigen Windung etwas Kupferfläche verlieren. Der Trick ist jedoch so billig und nützlich, dass diese Ineffizienz in Bezug auf die Fläche für fast alle Anwendungen einen geringen Preis für die Vorteile darstellt (bei einigen sehr großen Maschinen wird Draht oder Stab mit quadratischem Querschnitt für Wicklungen verwendet, um die Packungsdichte zu verbessern). .

— Neil_UK
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Es gibt einen weiteren Vorteil von Vierkantspulendraht neben einer größeren Kupferfläche (daher geringerer Widerstand). Bei hohen Frequenzen neigt der Strom dazu, an der Oberfläche eines Drahtes zu fließen (was als Hauteffekt bekannt ist), und verglichen mit einem runden Draht gleicher Größe ist der quadratische Draht viel besser.

— Huisman

Eine Isolierung ist nicht nur erforderlich, um zu verhindern, dass jede Umdrehung kurzgeschlossen wird. Bei hohen Spannungen wird die Isolierung auch verwendet, um die Windungen so weit zu trennen, dass ein Durchschlag verhindert wird.

— Huisman

Ein Beispiel für die Verwendung von Stäben anstelle von Drähten finden Sie in diesem EEVblog-Video . IIRC Die Komponente im Video ist eine Induktivität.

— Alex Hajnal

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Meine erste Reaktion beim Lesen Ihrer Antwort war, nicht zuzustimmen, da das Ampère-Gesetz die Anzahl der Umdrehungen berücksichtigt, aber jetzt sehe ich, was Sie dort getan haben. Das Gesetz von Ampère berücksichtigt den Strom gleichermaßen, nicht wahr? Mit freundlichen Grüßen ist eine clevere Art, es zu erklären. Ich werde mich an diese Klugheit erinnern. Wenn ich geantwortet hätte, hätte ich angefangen, in Bezug auf Faradays Gesetz zu erklären, was Sie eigentlich implizit getan haben, aber auf eine Weise, die Faraday nicht benannte und daher auf OP-Ebene nicht verwirrend war. Schön gemacht.

— 27.

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@ thb danke. Wenn ich die Anzahl der Windungen vergleiche, normalerweise bei Transformatoren, gehe ich, anders ausgedrückt, zunächst von zwei identischen Wicklungen aus, die jeweils unter genau denselben Feldbedingungen für die Spannung, Stromstärke und Leistung H betrieben werden. Dann schließe ich sie in Reihe und dann parallel. Alles, was sich ändert, ist die Impedanz, die Spannungs- / Stromskalierung, aber Volumen, Feld, Verlustleistung und Kosten bleiben alle gleich. Bei der ersten Bestellung können sich die SRF und die Spannungsunterbrechung leicht ändern.

— Neil_UK

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Warum kann ich nicht nur einen großen Draht oder einen Gewindedraht an einem Motor haben?

Kein Problem - schauen Sie sich den Rotor der meisten Asynchronmotoren an:

Der Aluminiumkäfig (Eichhörnchenkäfig) ist nicht isoliert und es handelt sich im Grunde genommen um eine kurze Umdrehung.

Worum geht es, wenn mehrere Spulen das Magnetfeld aktivieren?

Ein Magnetfeld wird durch gegenwärtige UND-Windungen erzeugt, so dass Sie Windungen gegen Strom und umgekehrt tauschen können. Wenn Sie jedoch an der Herstellung eines Induktors mit bestimmten Eigenschaften interessiert sind, müssen Sie ihn mithilfe mehrerer Windungen konstruieren, um die Induktivität für den vorgesehenen Schaltkreis zu optimieren, da die Verfügbarkeit von Magnetkernmaterialien begrenzt ist.

— Andy aka
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Der Grund, warum Sie eine Isolierung benötigen, besteht darin, sicherzustellen, dass der Strom um jede Schleife fließt, wenn Sie sie spulen. Wenn es nicht so wäre, könnte es einfach "geradeaus" gehen. Sie können zwar einen großen Draht haben, aber Sie benötigen mehr Strom, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen.

Das ist die Anzahl der Windungen, die N in allen Magnetfeldformeln tatsächlich angibt. Tatsächlich können Sie ein Vielfaches des Stroms in einem bestimmten Raum haben.

— Juan
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Sie können es mit einer einzigen Schleife tun, und ich habe dies getan gesehen. Die Drähte sind jedoch riesig und müssen auf besondere Weise hergestellt werden. Zum Beispiel wird der Draht (mehr: Sammelschiene) als Keilquerschnitt extrudiert und dann in einer Spirale gewalzt, um einen rechteckigen Querschnitt zu erhalten.

Aber die Strömung wird gewaltig sein. Wenn sich Ihr Eingang nicht dazu eignet, einen solchen Strom zu liefern, funktioniert er nicht.

Die Magnetkraft ist Ampere x die Anzahl der Umdrehungen. Sie müssen die Anzahl der Windungen und die Kabelgröße sorgfältig kalibrieren, damit sie der Fähigkeit Ihrer Schaltung entsprechen, sie anzusteuern. Dies in einer Umdrehung zu tun, würde ein ziemlich extremes Maß an Ruckeln erfordern, um die Spannung sehr niedrig und die Verstärker sehr hoch zu machen.

— Harper - Setzen Sie Monica wieder ein
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