[Energie] Dimensionnement d'un électroaimant
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Dimensionnement d'un électroaimant



  1. #1
    LoWkIcK

    Dimensionnement d'un électroaimant


    ------

    Bonjour,

    Dans le cadre d'un projet artistique, j'aurais aimé savoir :
    si il était possible pour un electro aimant "de levage" alimenté en 12v au moyen d'une alimentation de PC de soulever une masse de 4g avec une distance entre la masse et l'électroaimant de 4cm environ ?
    si c'est envisageable de le construire soi-même, et si oui comment déterminer le type de bobinage a utiliser ?

    D'avance mille merci

    -----

  2. #2
    gienas
    Modérateur

    Re : Dimensionnement d'un électroaimant

    Bonsoir LoWkIcK et tout le groupe

    Citation Envoyé par LoWkIcK Voir le message
    ... soulever une masse de 4g avec une distance entre la masse et l'électroaimant de 4cm environ ? ...
    Je n'y crois pas trop, car, s'agissant d'un projet artistique (dont on ne connait pas la teneur), d'une masse, certes faible (4g), mais dont on ne connait pas la forme et la matière, les 4 centimètres sont énormes.

    En outre, le magnétisme est très capricieux, et quand le mouvement est amorcé, il devient tellement brutal qu'il est incontrôlable.

    Tu ne précises pas si le levage sur les 4 cm doit se terminer par le contact des deux.

    Citation Envoyé par LoWkIcK Voir le message
    ... si c'est envisageable de le construire soi-même ...
    Sans de l'outillage très spécialisé, il me semble qu'il ne faut pas rêver.


    Cette question/discussion, n'est pas vraiment du domaine de l'électronique. En précisant mieux ton souhait, peut-être sera-t-il possible de trouver une autre rubrique.

  3. #3
    LoWkIcK

    Re : Dimensionnement d'un électroaimant

    Bonjour,

    Merci pour ce premier retour

    je vais tenter d’être un peu moins flou,
    L'idée serait de soulever une petite balle creuse en plastique contenant de la limaille de fer et effectivement le levage doit se terminer par le contact entre la bille plastique et l’électroaimant .
    j'envisage de tester ça avec les petit aimants de levage de ce type : http://www.ebay.com/itm/12V-DC-22-LB...-/360519627296
    mais idéalement j'aimerais avant savoir si ce montage est envisageable ...

    merci

  4. #4
    gienas
    Modérateur

    Re : Dimensionnement d'un électroaimant

    Bonjour à tous

    Citation Envoyé par LoWkIcK Voir le message
    ... L'idée serait de soulever une petite balle creuse en plastique contenant de la limaille de fer ...
    Personnellement, je n'y crois pas. La limaille qui doit remplir la balle, forcément sphérique va probablement l'alourdir, et la forme se prête très mal à une attraction régulière. Mais ce n'est pas tout.

    Citation Envoyé par LoWkIcK Voir le message
    ... j'envisage de tester ça avec les petit aimants de levage de ce type ... mais idéalement j'aimerais avant savoir si ce montage est envisageable ...
    Ce genre d'électroaimant comporte le noyau central, et la suite de la partie magnétique qui est le cylindre extérieur en fer doux aussi. Quand le courant passe, et qu'une plaque de fer est placée en contact avec les masses polaires de l'électroaimant, la plaque se colle et est difficile à décoller. On peut donc soulever une masse importante, solidaire de la plaque. Si le courant est coupé, l'ensemble se décolle et la masse tombe.

    Ton projet est "l'inverse": la partie mobile est éloignée (4 cm est énorme), la forme de ta balle non adaptée, et il n'y a aucune chance que la balle arrive à franchir la distance.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    jeromina

    Re : Dimensionnement d'un électroaimant

    Bonjour
    Je rejoint Gienas...4 cm, c'est beaucoup.
    C'est le même genre que ceux utilisés pour maintenir ouvertes les portes coupe feu dans les établissements, (et ils font en général 20 daN pour ceux en 24v et 50 daN pour ceux en 48V) et pour les connaître, je peux te dire qu'à 4 cm, y'a aucune attirance.
    Je rencontre aussi des électroaimants de 500 daN qui servent à maintenir fermées des issues de secours, et même ceux la, si la porte est éloignée de plus de 5mm, il ne l'attire pas alors que le contre aimant agit sur toute la partie aimantée.
    Bonne journée

  7. #6
    mizambal

    Re : Dimensionnement d'un électroaimant

    Bonjour, J'ai le mm électro-aimant chez moi, je viens de tester avec un poid de 5g en acier et ça colle à environ 2 ou 3 mm. pour 4 cm il va falloir sortir l'artillerie lourde : https://www.youtube.com/watch?v=fbDT...em-uploademail

  8. #7
    invite73192618

    Re : Dimensionnement d'un électroaimant

    Citation Envoyé par LoWkIcK Voir le message
    Dans le cadre d'un projet artistique, j'aurais aimé savoir :
    si il était possible pour un electro aimant "de levage" alimenté en 12v au moyen d'une alimentation de PC de soulever une masse de 4g avec une distance entre la masse et l'électroaimant de 4cm environ ?
    si c'est envisageable de le construire soi-même, et si oui comment déterminer le type de bobinage a utiliser ?
    Perso je ne vois pas de difficulté majeure. A cette distance la valeur du champ magnétique est effectivement très atténuée dans le cas d'un electroaimant plus ou moins plat (i.e. dans le cas d'une porte ou de la vidéo montrée ci-dessus), mais en le fabriquant en longueur attirer 4 g à 4 cm devrait demander une intensité raisonnable. Le tp ici devrait t'être utile pour dimensionner le tout.

  9. #8
    invite73192618

    Re : Dimensionnement d'un électroaimant

    Par curiosité je me suis amusé avec l'application numérique. Les formules du champ magnétique pour une bobine longue montrent un facteur d'atténuation (cos(a2)-cos(a1))/2, avec a1 a2 correspondant aux angles théta1 et théta2 de la figure ci-dessous.

    Nom : bobinelongue.gif
Affichages : 729
Taille : 12,0 Ko

    Sachant par ailleurs que la force varie comme le carré du champ magnétique, et en prenant les formules de trigo usuelles, on trouve une formule compliquée à écrire mais qui ne dépend que de la distance, du rayon et de la longueur du solenoide F(loin)/F(pas loin)=[d/sqrt(r^2+d^2)-(d+L)/sqrt(r^2+(d+L)^2)]^2.

    A partir de là c'est facile de trouver un facteur d’atténuation raisonnable, en particulier qu'un aimant 15*30 cm ne perd qu'un facteur 10 à 4 cm de distance. Donc, si tu fais un électroaimant de cette taille et capable de coller 40 grammes, alors il devrait aussi être capable d'attirer 4 grammes à 4 cm de distance.

    Bien sur, cela reste énorme et très laid sur le principe.

  10. #9
    mizambal

    Re : Dimensionnement d'un électroaimant

    Bonjour, si le problème consiste aussi à vaincre l'attraction terrestre, ne faudrait-il pas également appliquer la loi de newton pour comparer les deux cas de figure ?
    Dernière modification par mizambal ; 14/01/2017 à 06h17.

  11. #10
    invite73192618

    Re : Dimensionnement d'un électroaimant

    Citation Envoyé par mizambal Voir le message
    ne faudrait-il pas également appliquer la loi de newton pour comparer les deux cas de figure ?
    Oui, dans le sens que "coller" 40 grammes implique une force de 0.04*9.8=0.392 Newton. Non, dans le sens que le calcul précédent donne le facteur d'atténuation (de combien la force de l'électroaimant sera atténuée si elle s'exerce à distance plutôt qu'au contact?), ce qui dépend des dimensions de l'électroaimant mais pas de sa force.

  12. #11
    mizambal

    Re : Dimensionnement d'un électroaimant

    Ok merci de cette précision. Sinon puisque la balle est faite de plastique ne se serait-il pas possible d'utiliser la force électrostatique en lieu et place de la force magnétique ? Par exemple en "chargeant" la balle sur un tapis chargé lui mm et en l'attirant avec une polarité inverse ^^

  13. #12
    invite73192618

    Re : Dimensionnement d'un électroaimant

    Aucune idee, je ne connais pas les equations qui s'appliquent.

  14. #13
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Dimensionnement d'un électroaimant

    Bonjour,
    Citation Envoyé par mizambal Voir le message
    Ok merci de cette précision. Sinon puisque la balle est faite de plastique ne se serait-il pas possible d'utiliser la force électrostatique en lieu et place de la force magnétique ? Par exemple en "chargeant" la balle sur un tapis chargé lui mm et en l'attirant avec une polarité inverse ^^
    Je ne pense pas, et vais essayer de le montrer en utilisant un calcul à la louche basé sur des hypothèses très fortes mais à l'avantage de ta méthodes. On cherche quelle serait la tension ΔV à appliquer entre la bille et le support.
    On modélise la balle par un disque de rayon le rayon de la balle (on le note R) et situé au sommet de cette dernière, parallèlement à la surface horizontale inférieure du support. Autrement dit : on ne cherche plus à soulever une bille de 4g mais un disque de 4g ayant le même rayon que la balle. La disantce entre le disque et le support est d=4 cm.
    On néglige les effets de bord, le champ électrique entre les armatures vaut donc : E=ΔV/d
    La charge surfacique σ portée par la bille (supposée conductrice) vaut alors : σ=εE=εΔV/d, où ε est la perimitivité diélectrique de l'air.
    La pression électrostatique vaut alors : P=σ²/(2ε)
    et la force entre les armatures : F=PS, S=πR²
    On en tire : F=S(εΔV/d)²/(2ε)=πR²εΔV²/(2d²)
    D'où : ΔV=sqrt(2Fd²/(πR²ε))=(d/R)*sqrt(2F/(πε))
    F~4.10-2 N
    πε~10-9/36 F/m
    F~4.10-2 m
    d'où : ΔV=sqrt(2Fd²/(πR²ε))=(d/R)*sqrt(2F/(πε))~2000/R, où R est en mètres... Il faut donc une tension de 200 kV si la bille fait 1 cm de rayon.

    Pense également au fait que l'air arc à partir de, environ, 36 kV/cm.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  15. #14
    mizambal

    Re : Dimensionnement d'un électroaimant

    Hello. pardon du retard mais je voulais absolument me documenter pour refaire la démonstration avant d'y répondre et en fait j'abandonne là c'est trop haut niveau pour moi : j'ai fait un IUT c'est pas comme une prépa donc mon niveau en physique est faible. Peut être un jour j'achète les bouquins de prépas qui vont bien et je me remet au boulot, j'ai parfois l'envie de faire ça mais le courage heu ... pas sur

  16. #15
    adipie

    Re : Dimensionnement d'un électroaimant

    Bonjour, tu peux faire l'essai de placer un aimant permanent dans la balle.
    Je viens de faire l'essai avec ce type d'aimant: http://www.ebay.fr/itm/Aimant-Rond-N...yJVu44irRoEItg
    Diamètre 15 mm épaisseur 3 mm.
    Deux de ces aimants s'attirent quand la distance est inférieure à 45 mm.
    Tu peux combiner aimant permanent et électro aimant avec inversion de polarité sur l'électro aimant.

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