Как упрощённо рассчитать соленоид/электромагнитный клапан?

Question

[Kalombyr]

Добрый день.
Делаю электромагнитный клапан, нужно рассчитать какой катушки (сколько ампервитков) хватит для уверенного втягивания поршня (подвижного якоря). В одном из многочисленных учебников нашёл формулу:
F = (n x i)2 x магнитная постоянна x S / (2 x lср2)
Где
F = Сила,
i = Ток,
lср = Длина зазора между соленоидом и куском металла,
S = Площадь сечения электромагнита
n = Количество витков,
Магнитная постоянная = 4 x PI x 10^-7.

Рассчитываю:
I=0.3A
S=0.000136 кв.м.
N=3000,
Lср=0,001м

Получается 69 Ньютонов или 7 килограмм!
По-моему тут что-то не то...
Насколько большое расхождение от реальности (2-1000 раз?)? Вообще имеет ли смысл её использовать для приблизительного хотя бы расчёта?

Comments

[Виктор]

А мне кажется, что ваши прикидки похожи на правду - при миллиметровом зазоре усилие в 7 КГ вполне реально. Для примера можно рассмотреть электромагнит, удерживающий дверь подъезда, оборудованного домофоном - когда его магнитная цепь замкнута (т.е. зазор в ней вообще нулевой), то преодолеть его силу и открыть дверь не удаётся даже сильному мужику. А электромагнит там ненамного больше вашего.
Правда, есть один нюанс - у домофонного электромагнита магнитопровод замкнутый, в притянутом состоянии у него нет воздушных зазоров, а в этих условиях усилие электромагнита максимально. А у вашего, насколько можно судить по словам "соленоид и кусок металла", кроме зазора, сходящегося при срабатывании, есть вдоль пути магнитных силовых линий и другие. Если я не ошибаюсь, то зазор надо учитывать полный, вдоль всей длины магнитной силовой линии. Ну и соответственно, чтобы получить от электромагнита действительно большое усилие, его надо проектировать так, чтобы эти дополнительные зазоры были минимальны (в идеале отсутствовали).

Answer 1

[rechmp]

Еще стоит учитывать из какого материала сделан магнитопровод катушки и тн якорь.
А так же немалую роль играет расстояние, на которое изначально в соленоид вставлен якорь.
Когда-то были скрипты для программки моделирующие помиллисекундно втягивание стержня в соленоид гаусс-гана. Можно покопать в ту сторону на профильных форумах.