Solenoids - పరికరం, ఆపరేషన్, అప్లికేషన్

ఈ వ్యాసం సోలనోయిడ్స్‌పై దృష్టి పెడుతుంది. మొదట మేము ఈ అంశం యొక్క సైద్ధాంతిక వైపును పరిశీలిస్తాము, తరువాత ఆచరణాత్మకమైనది, ఇక్కడ మేము వారి పని యొక్క వివిధ రీతుల్లో సోలనోయిడ్స్ యొక్క అప్లికేషన్ యొక్క ప్రాంతాలను గమనిస్తాము.

సోలేనోయిడ్ అనేది ఒక స్థూపాకార కాయిల్, దీని పొడవు దాని వ్యాసం కంటే చాలా ఎక్కువ. సోలనోయిడ్ అనే పదం రెండు పదాల కలయిక నుండి ఏర్పడింది - సోలెన్ మరియు ఈడోస్, వీటిలో మొదటిది ట్యూబ్ అని అనువదిస్తుంది, రెండవది - ఇలాంటిది. అంటే, సోలనోయిడ్ అనేది ట్యూబ్ ఆకారంలో ఉండే కాయిల్.

సోలనోయిడ్స్ అనేది ఒక స్థూపాకార ఫ్రేమ్‌పై ఒక తీగ ద్వారా గాయపడిన ఇండక్టర్‌లు, అవి ఒకే-పొర లేదా బహుళ-పొర కావచ్చు... సోలనోయిడ్ యొక్క కాయిల్ యొక్క పొడవు దాని వ్యాసాన్ని చాలా ఎక్కువగా కలిగి ఉంటుంది కాబట్టి, అప్పుడు ఒక ప్రత్యక్ష ప్రవాహాన్ని ప్రయోగించినప్పుడు అటువంటి కాయిల్ ద్వారా, దాని లోపల, అంతర్గత కుహరంలో, దాదాపు ఏకరీతి అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది.

కారులో ఆటోమేటిక్ ట్రాన్స్‌మిషన్ సోలనోయిడ్ వాల్వ్ లేదా స్టార్టర్ రిట్రాక్షన్ రిలే వంటి ఎలక్ట్రోమెకానికల్ ఆపరేషన్ సూత్రంపై సోలనోయిడ్‌లు తరచుగా కొన్ని యాక్యుయేటర్‌లకు సూచించబడతాయి.నియమం ప్రకారం, ఫెర్రో అయస్కాంత కోర్ ఉపసంహరించబడిన భాగం మరియు సోలేనోయిడ్‌గా పనిచేస్తుంది వెలుపల ఒక అయస్కాంత కోర్తో అమర్చబడి ఉంటుంది, ఫెర్రో అయస్కాంత యోక్ అని పిలవబడేది.

సోలేనోయిడ్ రూపకల్పనలో అయస్కాంత పదార్థం లేనట్లయితే, వైర్ ద్వారా ప్రత్యక్ష ప్రవాహం ప్రవహించినప్పుడు, కాయిల్ యొక్క అక్షం వెంట ఒక అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది, దీని ప్రేరణ సంఖ్యాపరంగా సమానంగా ఉంటుంది:

ఇక్కడ, N అనేది సోలనోయిడ్‌లోని మలుపుల సంఖ్య, l అనేది సోలనోయిడ్ కాయిల్ యొక్క పొడవు, I అనేది సోలనోయిడ్‌లోని కరెంట్, μ0 అనేది వాక్యూమ్ యొక్క అయస్కాంత పారగమ్యత.

సోలేనోయిడ్ చివర్లలో, అయస్కాంత ప్రేరణ దాని లోపల సగం ఉంటుంది, ఎందుకంటే వాటి జంక్షన్‌లోని సోలనోయిడ్ యొక్క రెండు భాగాలు సోలేనోయిడ్ కరెంట్ ద్వారా సృష్టించబడిన అయస్కాంత క్షేత్రానికి సమాన సహకారాన్ని అందిస్తాయి. ఇది సెమీ-ఇన్ఫినిట్ సోలేనోయిడ్ లేదా ఫ్రేమ్ యొక్క వ్యాసం కోసం తగినంత పొడవుగా ఉండే కాయిల్ కోసం చెప్పవచ్చు. అంచుల వద్ద అయస్కాంత ప్రేరణ దీనికి సమానంగా ఉంటుంది:

సోలేనోయిడ్ ప్రాథమికంగా ప్రేరక కాయిల్ కాబట్టి, ఇండక్టెన్స్ ఉన్న ఏదైనా కాయిల్ లాగా, సోలేనోయిడ్ అయస్కాంత క్షేత్రంలో శక్తిని నిల్వ చేయగలదు, ఇది సోలనోయిడ్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేసే కాయిల్‌లో ప్రవాహాన్ని సృష్టించడానికి మూలం చేసే పనికి సమానం:

కాయిల్‌లోని కరెంట్‌లో మార్పు స్వీయ-ఇండక్షన్ యొక్క EMF రూపానికి దారి తీస్తుంది మరియు సోలేనోయిడ్ కాయిల్ యొక్క వైర్ చివర్లలోని వోల్టేజ్ దీనికి సమానంగా ఉంటుంది:

సోలనోయిడ్ యొక్క ఇండక్టెన్స్ దీనికి సమానంగా ఉంటుంది:

V అనేది సోలనోయిడ్ యొక్క వాల్యూమ్, z అనేది సోలనోయిడ్ కాయిల్‌లోని వైర్ యొక్క పొడవు, n అనేది సోలనోయిడ్ యొక్క యూనిట్ పొడవుకు మలుపుల సంఖ్య, l అనేది సోలనోయిడ్ యొక్క పొడవు, μ0 అనేది వాక్యూమ్ మాగ్నెటిక్ పారగమ్యత.

సోలనోయిడ్ వైర్ ద్వారా ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ ప్రవహించినప్పుడు, సోలేనోయిడ్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం కూడా ప్రత్యామ్నాయంగా ఉంటుంది. సోలేనోయిడ్ యొక్క AC నిరోధకత సంక్లిష్ట స్వభావం కలిగి ఉంటుంది మరియు కాయిల్ యొక్క ఇండక్టెన్స్ మరియు యాక్టివ్ రెసిస్టెన్స్ ద్వారా నిర్ణయించబడిన క్రియాశీల మరియు రియాక్టివ్ భాగాలు రెండింటినీ కలిగి ఉంటుంది.

సోలనోయిడ్స్ యొక్క ఆచరణాత్మక ఉపయోగం

సోలనోయిడ్స్ అనేక పారిశ్రామిక మరియు పౌర అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించబడతాయి. తరచుగా లీనియర్ డ్రైవ్‌లు DC సోలనోయిడ్ ఆపరేషన్‌కు ఒక ఉదాహరణ మాత్రమే. నగదు రిజిస్టర్‌లు, ఇంజిన్ వాల్వ్‌లు, స్టార్టర్ పుల్ రిలే, హైడ్రాలిక్ వాల్వ్‌లు మొదలైన వాటిలో షియర్‌లను తనిఖీ చేయండి. ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్‌లో సోలనోయిడ్స్ ఇండక్టర్‌లుగా పనిచేస్తాయి క్రూసిబుల్ ఫర్నేసులు.

సోలేనోయిడ్ కాయిల్స్, ఒక నియమం వలె, రాగితో తయారు చేయబడతాయి, తక్కువ తరచుగా అల్యూమినియం వైర్‌తో తయారు చేయబడతాయి, హైటెక్ పరిశ్రమలలో, సూపర్ కండక్టింగ్ కాయిల్స్ ఉపయోగించబడతాయి. కోర్లు ఇనుము, తారాగణం ఇనుము, ఫెర్రైట్ లేదా ఇతర మిశ్రమాలు, తరచుగా షీట్ల కట్ట రూపంలో ఉండవచ్చు లేదా అవి అస్సలు ఉండకపోవచ్చు.

విద్యుత్ యంత్రం యొక్క ఉద్దేశ్యంపై ఆధారపడి, కోర్ ఒకటి లేదా మరొక పదార్థంతో తయారు చేయబడింది. విద్యుదయస్కాంతాలను ఎత్తడం, విత్తనాలను క్రమబద్ధీకరించడం, బొగ్గును శుభ్రపరచడం మొదలైన పరికరాలు. తరువాత మనం సోలనోయిడ్స్ ఉపయోగించి కొన్ని ఉదాహరణలను పరిశీలిస్తాము.

లైన్ సోలేనోయిడ్ వాల్వ్

సోలేనోయిడ్ కాయిల్‌కు వోల్టేజ్‌ని వర్తింపజేయడం ద్వారా, వాల్వ్ డిస్క్ పైలట్ పోర్ట్‌కు వ్యతిరేకంగా స్ప్రింగ్ ద్వారా గట్టిగా నొక్కి ఉంచబడుతుంది మరియు లైన్ మూసివేయబడుతుంది. వాల్వ్ కాయిల్‌కు కరెంట్‌ను ప్రయోగించినప్పుడు, ఆర్మేచర్ మరియు అనుబంధిత వాల్వ్ డిస్క్ పైకి లేచి, కాయిల్‌తో లాగబడి, స్ప్రింగ్‌ను వ్యతిరేకిస్తూ మరియు పైలట్ రంధ్రం తెరవబడుతుంది.

వాల్వ్ యొక్క వివిధ వైపులా ఒత్తిడిలో వ్యత్యాసం పైప్‌లైన్‌లో ద్రవాన్ని తరలించడానికి కారణమవుతుంది మరియు వాల్వ్ కాయిల్‌కు వోల్టేజ్ వర్తించినంత కాలం, పైప్‌లైన్ నిరోధించబడదు.

సోలనోయిడ్ ఆపివేయబడినప్పుడు, స్ప్రింగ్ ఇకపై దేనినీ వెనక్కి తీసుకోదు మరియు వాల్వ్ క్రిందికి పరుగెత్తుతుంది, పైలట్ హోల్‌ను అడ్డుకుంటుంది. పైప్‌లైన్ మళ్లీ మూసివేయబడింది.

కారు విద్యుదయస్కాంత స్టార్టర్ రిలే

స్టార్టర్ మోటారు తప్పనిసరిగా కారు బ్యాటరీతో నడిచే శక్తివంతమైన DC మోటార్. ఇంజిన్ను ప్రారంభించే సమయంలో, స్టార్టర్ గేర్ (బెండిక్స్) క్రాంక్ షాఫ్ట్ ఫ్లైవీల్తో కొంతకాలం త్వరగా నిమగ్నమై ఉండాలి మరియు అదే సమయంలో స్టార్టర్ మోటార్ ఆన్ చేయబడుతుంది. ఇక్కడ సోలనోయిడ్ అనేది స్టార్టర్ సోలనోయిడ్ కాయిల్.

రిట్రాక్టర్ రిలే స్టార్టర్ హౌసింగ్‌పై అమర్చబడి ఉంటుంది మరియు రిలే కాయిల్‌కు శక్తిని వర్తింపజేసినప్పుడు, గేర్‌ను ముందుకు తరలించే యంత్రాంగానికి అనుసంధానించబడిన ఐరన్ కోర్ డ్రా అవుతుంది. ఇంజిన్ ప్రారంభించిన తర్వాత, రిలే కాయిల్ ద్వారా విద్యుత్ సరఫరా నిలిపివేయబడుతుంది మరియు వసంతకాలం కారణంగా గేర్ తిరిగి వస్తుంది.

సోలేనోయిడ్ లాక్

విద్యుదయస్కాంత తాళాలలో, బోల్ట్ విద్యుదయస్కాంతం యొక్క శక్తితో నడపబడుతుంది. యాక్సెస్ కంట్రోల్ సిస్టమ్స్ మరియు స్లూయిస్ గేట్ సిస్టమ్స్‌లో ఇటువంటి తాళాలు ఉపయోగించబడతాయి. నియంత్రణ సిగ్నల్ యొక్క చెల్లుబాటు వ్యవధిలో మాత్రమే అటువంటి లాక్తో కూడిన తలుపు తెరవబడుతుంది. ఈ సిగ్నల్‌ని తీసివేసిన తర్వాత, మూసివేయబడిన తలుపు తెరవబడిందా లేదా అనే దానితో సంబంధం లేకుండా లాక్ చేయబడి ఉంటుంది.

సోలనోయిడ్ తాళాల యొక్క ప్రయోజనాలు వాటి డిజైన్‌ను కలిగి ఉంటాయి - ఇది ఇంజిన్ లాక్‌ల కంటే చాలా సరళమైనది, మరింత దుస్తులు-నిరోధకత. మీరు చూడగలిగినట్లుగా, ఇక్కడ సోలనోయిడ్ మళ్లీ రిటర్న్ స్ప్రింగ్‌తో జత చేయబడింది.

వేడి చేయడం ద్వారా సోలనోయిడ్‌తో ఇండక్టర్

సోలనోయిడ్ మల్టీటర్న్ ఇండక్టర్స్ సాధారణంగా వేడి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. ఇండక్టర్ కాయిల్ నీటితో చల్లబడిన రాగి గొట్టం లేదా రాగి బస్‌బార్‌తో తయారు చేయబడింది.

మీడియం ఫ్రీక్వెన్సీ ఇన్‌స్టాలేషన్‌లలో, సింగిల్-లేయర్ వైండింగ్‌లు ఉపయోగించబడతాయి మరియు పారిశ్రామిక ఫ్రీక్వెన్సీ వైండింగ్‌లలో, వైండింగ్ సింగిల్-లేయర్ లేదా బహుళ-లేయర్ కావచ్చు. ఇది ఇండక్టర్లో విద్యుత్ నష్టాలను తగ్గించడం మరియు లోడ్ పారామితుల యొక్క సమ్మతి యొక్క పరిస్థితులతో మరియు వోల్టేజ్ పారామితులు మరియు విద్యుత్ సరఫరా యొక్క శక్తి కారకం కారణంగా ఉంటుంది. ఇండక్టివ్ కాయిల్ యొక్క దృఢత్వాన్ని నిర్ధారించడానికి, దాని పుట్టీ చాలా తరచుగా చివరి ఆస్బెస్టాస్-సిమెంట్ ప్లేట్ల మధ్య ఉపయోగించబడుతుంది.

ఆధునిక సంస్థాపనలలో ఇండక్షన్ గట్టిపడటం మరియు వేడి చేయడం సోలేనోయిడ్స్ అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ AC మోడ్‌లో పనిచేస్తాయి, కాబట్టి వాటికి సాధారణంగా ఫెర్రో అయస్కాంత కోర్ అవసరం లేదు.

సోలేనోయిడ్ మోటార్

సింగిల్-కాయిల్ సోలనోయిడ్ మోటార్‌లలో, ఆపరేటింగ్ కాయిల్‌ను ఆన్ మరియు ఆఫ్ చేయడం వలన క్రాంక్ మెకానిజం యొక్క యాంత్రిక కదలిక ఏర్పడుతుంది మరియు సోలనోయిడ్ వాల్వ్ మరియు సోలేనోయిడ్ లాక్‌లో జరిగే విధంగా స్ప్రింగ్ ద్వారా తిరిగి వస్తుంది.

మల్టీ-వైండింగ్ సోలనోయిడ్ మోటార్లలో, కాయిల్స్ యొక్క ప్రత్యామ్నాయ క్రియాశీలత కవాటాల సహాయంతో నిర్వహించబడుతుంది.ప్రతి కాయిల్‌కు, పవర్ సోర్స్ నుండి కరెంట్ సైనూసోయిడల్ వోల్టేజ్ యొక్క సగం చక్రాలలో ఒకదానిలో సరఫరా చేయబడుతుంది. కోర్ వరుసగా ఒకటి లేదా మరొక కాయిల్ ద్వారా ఆకర్షించబడుతుంది, ఒక పరస్పర కదలికను చేస్తుంది, క్రాంక్ షాఫ్ట్ లేదా చక్రాన్ని తిప్పడానికి నడిపిస్తుంది.

ప్రయోగాత్మక సౌకర్యాలలో సోలనోయిడ్స్

CERN వద్ద లార్జ్ హాడ్రాన్ కొలైడర్ వద్ద పనిచేసే ATLAS డిటెక్టర్ వంటి ప్రయోగాత్మక ఇన్‌స్టాలేషన్‌లు సోలనోయిడ్‌లను కలిగి ఉన్న శక్తివంతమైన విద్యుదయస్కాంతాలను ఉపయోగిస్తాయి. పదార్థం యొక్క బిల్డింగ్ బ్లాక్‌లను కనుగొనడానికి మరియు మన విశ్వాన్ని నిలబెట్టే ప్రకృతి యొక్క ప్రాథమిక శక్తులను పరిశోధించడానికి పార్టికల్ ఫిజిక్స్ ప్రయోగాలు నిర్వహించబడతాయి.

టెస్లా కాయిల్స్

చివరగా, నికోలా టెస్లా యొక్క వారసత్వం యొక్క వ్యసనపరులు ఎల్లప్పుడూ కాయిల్స్ నిర్మించడానికి సోలనోయిడ్లను ఉపయోగిస్తారు. టెస్లా ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ యొక్క ద్వితీయ వైండింగ్ సోలనోయిడ్ తప్ప మరేమీ కాదు. మరియు కాయిల్‌లోని వైర్ యొక్క పొడవు చాలా ముఖ్యమైనదిగా మారుతుంది, ఎందుకంటే ఇక్కడ కాయిల్స్ బిల్డర్లు సోలనోయిడ్‌లను విద్యుదయస్కాంతాలుగా కాకుండా, వేవ్‌గైడ్‌లుగా, రెసొనేటర్‌లుగా ఉపయోగిస్తారు, దీనిలో, ఏదైనా డోలనం చేసే సర్క్యూట్‌లో వలె, మాత్రమే కాదు వైర్ యొక్క ఇండక్టెన్స్, కానీ ఈ సందర్భంలో ఏర్పడిన కెపాసిటెన్స్ మలుపులలో స్నేహితుడికి దగ్గరి ఖాళీ నుండి. మార్గం ద్వారా, సెకండరీ వైండింగ్ ఎగువన ఉన్న టొరాయిడ్ ఈ పంపిణీ చేయబడిన కెపాసిటెన్స్‌ను భర్తీ చేయడానికి రూపొందించబడింది.

మా కథనం మీకు ఉపయోగకరంగా ఉందని మేము ఆశిస్తున్నాము మరియు ఆధునిక ప్రపంచంలో సోలనోయిడ్ అంటే ఏమిటో మరియు దాని అప్లికేషన్ యొక్క ఎన్ని ప్రాంతాలు ఇప్పుడు మీకు తెలుసు, ఎందుకంటే మేము వాటిని అన్నింటినీ జాబితా చేయలేదు.