Strömmens beroende av längd i en elektromagnet

[jwte]

Hej,

Sitter här med ett problem med att jag behöver veta hur strömmen beter sig i en PWM styrd elektromagnet?

Elektromagneten är en hästskokärna som attraherar en järnbit.

Vi har ju att V = L *dI/dt, sen hittade jag här: http://www.vias.org/matsch_capmag/matsc ... p4_05.html
Där man kan komma fram till att L = my*N^2*Area/längd.
Om man sätter ihop och flyttar runt så får man att I = integral(V*längd*1/my*C)dt där C är area och antal lindningsvarv men de är konstanta därav C.

Nu tänker jag att man för järnbiten mot magneten med en konstant spänning på spolen. Enligt ekvationen ovan så när man minskar längden så minskar också strömmen. Men det går mot min känsla av att magnetens kraft på järnbiten ökar desto närmare man kommer. Därför borde ju energin öka(och därigenom strömmen)???

Hur tänker jag fel här och hur ska man tänka? Behöver inga exakta ekvationer utan bara förstå hur strömmen flödar beroende på magnetens avstånd till järnbiten.

[bearing]

Om en fast likspänning kopplas till en elektromagnet kommer strömmen öka enligt:
I = Ikonst * (1 - e^-1/tao)
tao = L/R
Ikonst = U/R

Efter att detta förlopp löpt ut (ca 5 tidskonstanter) kommer strömmen alltså vara konstant, och endast bero på kretsens resistans (vilken förmodligen mestadels består av lindningsresistansen). D.v.s vad som görs med passiva element (järnbitar) i den magnetiska kretsen tror jag inte påverkar likströmmen i det läget. (Men om ett aktivt magnetfält (annan elektromagnet, eller permanentmagnet) påverkar elektromagneten kommer en spänning induceras, vilket så klart ändrar strömmen.)

Induktansen / tidskonstanten ändras om den magnetiska kretsen förändras. D.v.s vid växelspänning (samt vid PWM, och under uppladdingsfasen) beror strömmen på den magnetiska kretsens luftgap (påverkas av järnbitens läge), eftersom att detta påverkar induktansen, t.ex.

[Icecap]

Om du skapar ett magnetfält kommer strömmen att stabilisera sig enl. tidigare svar.

Men när du lägger in metallbiten kommer det såklart att ske en ändring så länge metallbiten rör sig i magnetfältet.

[jwte]

Tack för bra svar.

Jag förstår att under konstanta förhållanden så motverkar spolen med järnkärna förändringar av strömmen under tiden som spolen "laddas" upp.

Alltså borde inget säkring gå innan den "laddat" upp.

Ett problem jag har är att säkringen går om jag kör den med full spänning på. Därför tänkte jag att jag skulle PWMa spänningen för att få mindre ström genom att hindra den från att "ladda" upp. Men som sagt så förstår jag inte riktigt hur strömmen påverkas i en icke statisk magnetisk krets.

[bearing]

Standardlösningen är att köra full spänning ett ögonblick, tills järnbiten sitter ihop med magneten. Och sedan sänka spänningen/strömmen. Eftersom att med det nya mycket kortare luftgapet är kraften ändå högre än den ursprungliga, trots lägre ström.

[jwte]

Då stämmer den här ekvationen: I = integral(V*längd*1/my*C)dt någorlunda för hur strömmen beter sig då? Eller är det specialfall vid någon luftgapslängd?

[bearing]

Jag vet inte vad du har för storheter i din formel, men kraften beror på luftgapet och strömmen ja. Men du verkar vara inne på att du kan påverka strömmen genom att ändra kraften på järnbiten. Det går inte. I ett statiskt läge får du inte lägre ström bara för att du minskar kraften på järnbiten. Kraften som magneten utövar på järnbiten beror på strömmen, inte tvärtom.

[jwte]

Eftersom jag kör PWM så tänker jag att jag styr spänningen U_ut = U_in*duty-cycle och inte strömmen direkt. Men jag måste begränsa strömmen då systemet inte är dimensionerat för strömmen till magneten med konstant spänning på.

[bearing]

Precis, så kör 100% i en halv sekund, eller vad det nu tar för järnbiten att fastna. Och sänk sedan till kanske 25%, eller liknande. Ett värde som du kan experimentera fram. Strömmen är helt enkelt I = U/R. Så om du sänker till 25%, blir strömmen också 1/4. Och värmeutvecklingen 1/16.