بوبین چیست | سلونوئید چیست | کاربرد بوبین چیست؟

 بوبین چیست | سلونوئید (solenoid) چیست | کاربرد بوبین چیست؟

تعریف بوبین (سولنوید solenoid)

 سیم پیچ ، پیچه یا پیچ لوله قسمتی از مدار الکتریکی است که شامل قابلیت خودالقایی زیادی میباشد. ابزارهای رسانا (مانند  سیم برق)  نیز قابلیت خود القایی دارند و در بسامدهای بالا امکان این وجود دارد که به صورت مخصوصی به صورت بوبین (solenoid) یا سولنوید عمل کنند.

نقش بوبین در مدارهای الکتریکی چیست؟

بوبین وسیله ای الکتریکی شامل دو سر اتصال  است (مانند مقاومت و خازن) و در اکثر مدارهای AC به عنوان عضو اصلی و مهم  استفاده می شود . بوبین یا سولنوید ساده از پیچه‌ای سیمی درست شده است . پس به سیم طویلی که به طورمنظم به صورت مارپیچ  پیچیده شده بویین می گویند. ولتاژ دو سر هر خازن با بار الکتریکی تناسب دارد، در مقاومت ولتاژ متناسب با جریان است و در بوبین آهنگ تغییر جریان با ولتاژ تناسب دارد. در فرمول ( V = -L(dI/dt   ضریب  القاییدگی L است و واحد این ضریب القاییدگی هانری است.

کارکرد بوبین 

عملکرد بوبین بر اساس قانون فارادی می باشد. میدان مغناطیسی وقتی به وجود می آید که جریان الکتریکی در پیچه ایجاد شود، با تغییر جریان ، میدان مغناطیسی هم تغییر می‌کند و میدان الکتریکی ایجاد می شود. ولتاژ V بین دو سر رسانا را میدان الکتریکی القایی ایجاد می کند. طبق قانون لنز ، جهت ولتاژ به وجود آمده به گونه ای است که با تغییر جریانی که بوجود می‌آورد مخالفت می‌کند، علامت منفی در معادله فوق و واژه نیروی ضد محرک الکتریکی به همین خاطر است. 

بوبین مدار LC

بوبین ها چون با تغییر جریان مخالفت می‌کنند به عنوان نوعی لختی در مدارهای الکتریکی عمل می ‌کنند (تقریبا مانند جرم که در دستگاه های مکانیکی با تغییر سرعت مخالفت می‌کند). این وضعیت بیشتر از همه در مدار مخزنی LC که در آن خازنی باردار به یک بوبین وصل می‌شود قابل مشاهده است. در این حالت بوبین ، خازن را به جهت مخالف باردار می‌کند و سپس کل فرآیند (تخلیه و باردار شدن) بطور پیاپی تکرار خواهد شد. در این اصل بار الکتریکی برای همیشه با بسامد زیر (بین بوبین و خازن) در رفت و برگشت خواهد بود که در آن C ظرفیت خازن است (در عمل همیشه مقاومتهای پراکنده‌ای در مدار وجود دارد. که سرانجام این نوسانها را اجرا می ‌کند)

کاربرد بوبین در کجاست؟

عبور جریان از بوبین باعث می شود بوبین شکل یک آهن ربای تیغه ای به خود بگیرد . یک سر آن قطب N خواهد شد و سر دیگر آن قطب S. حسن استفاده از چنین آهنربایی آن است که با تغییر شدت جریان , شدت میدان را می توان تغییر داد و همچنین با تغییر جهت جریان قطب های آن عوض خواهد شد ، بدون آنکه به ترکیب پیچه دست بخورد. ساده ترین کاری که می توان با این وسیله انجام داد ساخت آهنربا ست. تیغه فولادی را درپیچه قرار داده و جریانی را از پیچه عبور می دهیم. پس از مدتی تیغه تبدیل به آهنربای دائمی می شود. همچنین درداخل گالوانومتر ( جریان سنج ) نیز از بوبین استفاده می شود .

عکس پدیده فوق نیز صادق است یعنی اگریک سیم داخل یک میدان مغناطیسی حرکت کند طوری که خطوط میدان را قطع کند, درآن جریان الکتریکی پدید می آید . پس اگر یک بوبین داخل یک میدان مغناطیسی به چرخش درآید درآن جریان الکتریسیته ایجاد می شود و اگر جهت حرکت سیم پیچ تغییر کند جهت جریان نیز عوض خواهد شد. این خاصیت در ساخت وسایل مولد جریان های ثابت و متناوب به کار گرفته می شود. از بوبین ها در ترانس های تبدیل نیز استفاده می شود که این ترانس ها می توانند ولتاز بالا را به ولتاز های پایین وبرعکس تبدیل کنند و این امر در خط انتقال جریان برق از پست مرکزی برق به منازل نیزمورد استفاده قرارمی گیرد .

به عنوان مثال بخش مرکزی هر دستگاه اعم از رادیو و تلوزیون یک مخزن LC است که در آن القاییدگی یا (آن چنان که بیشتر متداول است) ظرفیت خازن قابل تنظیم است. f را می‌توان به صورتی تنظیم کرد که نسبت به یک بسامد مشخص حساسیت نشان دهد، چنین سیستمی یک دستگاه تشدیدی است. و فقط علامت کوچکی را برای راه اندازی دستگاه از آنتن می‌گیرد و مدار مخزن را وادار به نوسانهای بزرگ می‌کند.

انواع بوبین

از آنجا که سلونوئیدها در بسیاری از کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند ، انواع مختلفی از آنها وجود دارد. برخی از سلونوئیدهایی که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: بوبین های الکترومکانیکی – این نوع شیر برقی است. شیر برقی پنوماتیک – از شیر برقی پنوماتیک به عنوان کلید در اکثر دستگاه های پنوماتیک استفاده می شود. با باز و بسته شدن ، هوا یا گاز به نقطه مناسب خود منتقل می شوند. همچنین به عنوان رابطی که پل ارتباطی بین سیستم پنوماتیک و کنترل کننده های الکترونیکی را مدیریت می کند ، استفاده می شود. سلونوئیدهای هیدرولیکی – عملکرد مشابه شیر برقی های پنوماتیک ، تفاوت اصلی این است که شیرهای برقی هیدرولیکی جریان مایعات ، معمولاً روغن را کنترل می کنند. این نوع شیر برقی معمولاً برای کنترل میزان روغن مصرفی در تجهیزات ساخت اتوماتیک فلز استفاده می شود. آنها همچنین برای کنترل جریان سیال انتقال در گیربکس های اتوماتیک استفاده می شوند. شیر برقی های استارتر – که در اتومبیل استفاده می شود ، شیر برقی استارتر ، که گاهی اوقات به آن رله استارت می گویند ، بخشی از سیستم اشتعال است. با روشن شدن کلید ، ولتاژ باتری و سوئیچ احتراق باعث بسته شدن سلونوئید می شود که نتیجه آن روشن شدن موتور است. وقتی باتری ماشین خالی است و سعی می کنند ماشین را روشن کنند ، صدای کلیکی که می شنوند از شیر برقی استارتر می آید.

بوبین AC در مقابل بوبین DC 

بوبین ها دستگاه هایی هستند که قادر به تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی یا خطی هستند. متداول ترین نوع سلونوئید استفاده از میدان مغناطیسی ایجاد شده از جریان الکتریکی به عنوان محرک تولید فشار یا کشش است که عملکرد مکانیکی را در اشیایی مانند استارترها ، سوپاپ ها ، کلیدها و قفل ها ایجاد می کند.
ساده ترین نوع بوبین ها برای عملکرد خود به دو جنبه اصلی متکی هستند: یک سیم عایق بندی شده (یا مینا کاری شده) ، به شکل یک سیم پیچ محکم و یک میله جامد از آهن یا فولاد. میله آهن یا فولاد فرومغناطیسی است ، خاصیتی که به آن اجازه می دهد در صورت قرار گرفتن در معرض جریان الکتریکی ، به عنوان آهنربا الکتریکی عمل کند.
بوبین ها منحصراً الکترومغناطیسی نیستند. انواع دیگر شیر برقی ، مانند شیر برقی پنوماتیک ، برخلاف میدان های مغناطیسی ، از هوا برای ایجاد انرژی مکانیکی استفاده می کنند. سلونوئیدهای هیدرولیک از فشار مایع هیدرولیک در یک سیلندر پر از مایع استفاده می کنند.  سلونوئیدهایی که به جریان الکتریکی تکیه می کنند به دو دسته اصلی تقسیم می شوند – سلونوئیدهایی که به منبع تغذیه متناوب به AC (جریان متناوب) و بوبین هایی که به عنوان منبع تغذیه به DC (جریان مستقیم) متکی هستند ، تقسیم می شوند.

در حالی که بوبین های AC و DC از انواع مختلف جریان استفاده می کنند ، هر دو به همان روش اولیه کار می کنند. وقتی سیم برش خورده و عایق شده از شیر برقی جریان الکتریکی دریافت می کند ، میدان مغناطیسی تولید شده میله آهن یا فولاد را به شدت جذب می کند. میله ، که به یک فنر فشاری متصل است ، به داخل سیم پیچ حرکت می کند و تا زمانی که جریان متوقف شود ، در آنجا باقی می ماند و فنر را در تمام مدت تحت فشار نگه می دارد. هنگامی که جریان خاموش است ، فنر فشرده شده میله را با فشار در موقعیت اصلی خود قرار می دهد.
نیروی ایجاد شده توسط فنر بر روی میله همان چیزی است که باعث می شود بوبین ها در دستگاه هایی که به تعدادی از قسمت های مختلف متکی هستند و باید به سرعت پشت سر هم فعال شوند ، مفید است. بین بوبین های AC و DC تعدادی تفاوت وجود دارد. سلونوئیدهای DC ساکت و آرامتر از سلونوئیدهای AC کار می کنند. همچنین قدرت آنها از سلونوئیدهای AC کم است.
بوبین های AC می توانند در صورت سو عملکرد ، در معرض سوختن قرار بگیرند و برای مدت طولانی در موقعیت باز (جریان کامل) گیر کنند. جریانی که از طریق شیر برقی AC جریان دارد با اولین هجوم جریان بسیار شدید شروع می شود و سپس به یک سطح پایین تر و طبیعی می رسد. اگر سلونوئید خیلی طولانی باز بماند و مقدار زیادی از این موج اول جریان حداکثر را دریافت کند ، می تواند به طور دائمی به دستگاه آسیب برساند. در مقابل ، بوبین های DC هیچ تغییری در جریانات ایجاد نمی کنند و خطر آسیب دیدن توسط جریان را ندارند. مدارهای DC می توانند بدون مشکل از سلونوئیدهای AC استفاده کنند ، اما نمی توان از سلونوئیدهای DC در مدارهای دیگر بدون سر و صدا و گرم شدن بیش از حد استفاده کرد

برای خرید بوبین به لینک زیر مراجعه کنید