螺線管——設備、操作、應用

本文將重點介紹螺線管。首先，我們將考慮該主題的理論方面，然後是實踐方面，我們將在實踐中指出螺線管在不同工作模式下的應用領域。

螺線管是一個圓柱形線圈，其長度遠大於其直徑。螺線管這個詞本身是由兩個詞組合而成的——solen 和 eidos，第一個翻譯為 tube，第二個翻譯為 similar。即，螺線管是管狀的線圈。

螺線管廣義上就是用導線繞在圓柱形框架上的電感器，可以是單層也可以是多層……由於螺線管的線圈長度大大超過了它的直徑，那麼當通上直流電時通過這樣一個線圈，在它的內部，在內腔中，形成了一個幾乎均勻的磁場。

螺線管通常指一些基於機電操作原理的執行器，例如汽車中的自動變速器電磁閥或起動器回縮繼電器。通常，鐵磁芯充當縮回部件，而螺線管本身 外裝磁芯，即所謂的鐵磁軛。

如果螺線管的設計中沒有磁性材料，那麼當直流電流流過導線時，會沿線圈的軸線形成一個磁場，其感應強度在數值上等於：

其中，N為螺線管匝數，l為螺線管線圈長度，I為螺線管電流，μ0為真空磁導率。

在螺線管的末端，磁感應強度是其內部的一半，因為螺線管的兩半在它們的連接處對螺線管電流產生的磁場的貢獻相等。這可以用於半無限螺線管或對於框架直徑足夠長的線圈。邊緣處的磁感應強度將等於：

由於螺線管主要是一個電感線圈，就像任何具有電感的線圈一樣，螺線管能夠在磁場中存儲能量，其數值等於電源在線圈中產生電流而產生螺線管磁場所做的功：

線圈中電流的變化會導致自感電動勢的出現，電磁線圈導線兩端的電壓將等於：

螺線管的電感等於：

式中V為螺線管的體積，z為螺線管線圈中導線的長度，n為螺線管單位長度的匝數，l為螺線管的長度，μ0為真空磁導率。

當交流電流過螺線管導線時，螺線管的磁場也會發生交變。螺線管的交流電阻本質上是複雜的，包括由線圈的電感和有源電阻決定的有源和無功分量。

螺線管的實際使用

螺線管用於許多工業和民用應用。線性驅動器通常只是直流螺線管操作的一個例子。檢查收銀機中的剪刀、發動機閥門、啟動器拉動繼電器、液壓閥等。在交流電中，螺線管充當電感器 坩堝爐.

電磁線圈通常由銅線製成，鋁線較少。在高科技行業中，使用超導線圈。芯材可能是鐵、鑄鐵、鐵氧體或其他合金，通常是一捆薄板的形式，也可能根本不存在。

根據電機的用途，鐵芯由一種或另一種材料製成。起吊電磁鐵、分選種子、洗煤等裝置。接下來我們將看一些使用螺線管的例子。

管路電磁閥

通過向電磁線圈施加電壓，彈簧將閥盤牢固地壓在先導端口上，管路關閉。當電流施加到閥線圈時，電樞和相關的閥盤上升，被線圈拉動，與彈簧相反並打開先導孔。

閥門不同側的壓力差使流體在管道中移動，只要在閥門線圈上施加電壓，管道就不會堵塞。

當螺線管關閉時，彈簧不再阻止任何東西並且閥門衝下，堵塞先導孔。管道再次關閉。

汽車電磁起動繼電器

起動馬達本質上是由汽車電池供電的強大直流馬達。啟動發動機時，啟動齒輪（bendix）必須與曲軸飛輪快速嚙合片刻，同時啟動電機。這裡的螺線管是啟動器螺線管線圈。

牽引器繼電器安裝在啟動器外殼上，當繼電器線圈通電時，連接到使齒輪向前移動的機構的鐵芯被拉動。發動機啟動後，電源被繼電器線圈切斷，齒輪在彈簧的作用下返回。

電磁鎖

在電磁鎖中，螺栓由電磁鐵的力驅動。這種鎖用於訪問控制系統和閘門系統。裝有這種鎖的門只能在控制信號有效期間打開。移除此信號後，關閉的門將保持鎖定狀態，無論是否打開。

電磁鎖的優點包括它們的設計——它比發動機鎖簡單得多，更耐磨。如您所見，這裡的螺線管再次與復位彈簧配對。

帶螺線管加熱的電感器

螺線管多匝電感通常用於加熱。感應線圈由水冷銅管或銅排製成。

在中頻裝置中，採用單層繞組，在工頻繞組中，繞組可以是單層或多層。這是由於電感器中的電損耗可能減少以及符合負載參數和電源的電壓參數和功率因數的條件。為保證電感線圈的剛性，最終石棉水泥板之間最常使用膩子。

在現代設施中 感應淬火和加熱 螺線管以高頻交流模式工作，因此它們通常不需要鐵磁芯。

電磁馬達

在單線圈電磁電機中，打開和關閉操作線圈會導致曲柄機構的機械運動，並且返回由彈簧完成，類似於電磁閥和電磁鎖中發生的情況。

在多繞組電磁電機中，線圈的交替激活是在閥門的幫助下進行的。電源的電流以正弦電壓的半個週期之一提供給每個線圈。鐵芯依次被一個或另一個線圈吸引，做往復運動，帶動曲軸或輪子轉動。

實驗設施中的螺線管

在 CERN 的大型強子對撞機上運行的 ATLAS 探測器等實驗裝置使用強大的電磁鐵，其中還包括螺線管。進行粒子物理實驗是為了發現物質的組成部分，並研究維持我們宇宙的自然界的基本力量。

特斯拉線圈

最後，尼古拉特斯拉遺產的鑑賞家總是使用螺線管來製造線圈。特斯拉變壓器的次級繞組只不過是一個螺線管。事實證明，線圈中導線的長度非常重要，因為這裡的線圈製造商使用的螺線管不是作為電磁鐵，而是作為波導，作為諧振器，在其中，就像在任何振盪電路中一樣，不僅有導線的電感，還有在這種情況下從緊密間隔到朋友圈形成的電容。順便說一句，次級繞組頂部的環形線圈旨在補償這種分佈電容。

我們希望我們的文章對您有用，現在您知道什麼是螺線管以及它在現代世界中有多少應用領域，因為我們沒有列出所有這些。