Verbrauch eines Elektromagneten

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Moin Moin!

Meine Jungs und ich wollen ein U-Boot (in Anlehnung an den SeaGlide, gesehen bei Heise.de) bauen.

Wir haben uns verschiedene Sicherungssysteme überlegt, mit dem wir das U-Boot für den Fall der Fälle „retten“ können. Das U-Boot wird eine 1,5l-PET-Flasche sein. Im Inneren werkelt ein Raspberry Pi, mit Kamera und „Spritzen-Auftriebs-Antrieb“.

Folgende Idee haben wir entwickelt: ein Tischtennisball wird fest mit einem Metallplättchen verbunden und mit einem Draht am U-Boot befestigt. Im Inneren wird ein Elektromagnet schaltbar über den Raspberry Pi an die 4x1,5V-R6 Batterien angeschlossen. Steht der Elektromagnet unter Strom, wird der Tischtennisball mit dem Metallplättchen festgehalten. Das Boot taucht. Solange die Magnetkraft größer ist als die Auftriebskraft des Tischtennisballs, „klebt“ dieser am U-Boot.
Sobald der Strom ausgeht, wird der Elektromagnet lösen und der Tischtennisball auftreiben. Er treibt an die Wasseroberfläche und ist über den Draht immer noch mit dem Boot verbunden. Somit kann das Boot gefunden und geborgen werden. (das Gewässer ist nicht tiefer als 1m).

Frage: Wie viel verbraucht der Magnet? Wie lange würde er einen Tischtennisball ca. halten können? (Masse PET: 1,5 kg max., Volumen Tischtennisball: 33,5cm3)

Die Idee hat den Haken, das ständig Strom verbraucht wird. Andere Ideen sind willkommen!

Freundlich Grüsse
S.Prey

#2

Hallo,

und warum keinen Permanentmagneten?

Gruß
nicki

#3

hi,

Wo ist das Problem, die Boje direkt oben schwimmen zu lassen?

Wenn man einen kleinen Sekundärakku mitführt (wobei dieser zwingend geladen sein muss) könnte man den Primärstrom mit einem Öffnerrelais überwachen und bei ungenügender Spannung würde ein angeschlossener Zugmagnet den Ball aus einer Halterung (Öse - Stift) lösen.
Vorteil wäre hier, dass die Bauart nicht auf eine gewisse Tiefe beschränkt ist.

Zusätzlich könnte man auf der Sekundärseite einige LED unterbringen, die ein Auffinden noch vereinfachen würden oder als Sicherheit, sollte der Ball es doch nicht schaffen.
Nachteilig ist natürlich, die Abhängigkeit von der Stromquelle.

Hier hast du eine Liste verschiedener Elektromagnete incl. Verbrauch und Haltekraft.

grüße
lipi

#4

Hallo nicki,

und warum keinen Permanentmagneten?

Das mit dem Lesen hat irgendwie nicht so funktioniert. :wink:

Bei Stromausfall (Akku leer) kann das U-Boot nicht mehr manövrieren und auch nicht mehr auftauchen.

Deshalb soll in diesem Fall eine Boje gesetzt werden.

Mit einem Permanentmagneten müsste man da warten bis dieser weggerostet ist :smile:

MfG Peter(TOO)

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#5

Hallo S.Prey,

Die Idee hat den Haken, das ständig Strom verbraucht wird.
Andere Ideen sind willkommen!

Bei der PX-8 von Jacques Piccard, wurde dein Problem umgekehrt gelöst. Mit Elektromagneten wurde ein Kielgewicht festgehalten. Bei einem Stromausfall tauchte dadurch das Ganze Boot auf.
http://de.wikipedia.org/wiki/Auguste_Piccard_(PX-8)

Grundsätzlich ist die Idee mit der direkten magnetische Haltung schon die Beste und sicherste. Wenn da der Stromverbrauch nicht wäre.

Den Elektromagneten kann man verkleinern, wenn man damit nicht direkt den Ball hält.

MfG Peter(TOO)

#6

Hallo,
die Idee, welche Peter(TOO) beschrieben kann, scheint mir auch am zuverlässigsten.

Mit wie viel Strom eine bestimmte Masse an einem E-Magneten gehalten werden kann, hängt mit davon ab, wie glatt und genau die Verbindung zwischen den Teilen des Eisenkerns und der gehaltenen Masse ist.
Außerdem kann man bei größeren Massen auch die Haltekraft zum Teil durch einen Permanentmagneten ersetzen und nur soviel elektrische Kraftwirkung beisteuern, dass die Masse sich beim Abschalten des E-Magneten gerade eben zuverlässig löst.
So könntet man z.B. eine Masse mit 100g zu 70% mit Permanentmagnet halten und muß dann nur noch durch den E-Magneten eine Haltekraft für ca. 30g aufbringen.
Ein wenig wird ja auch noch durch den Auftrieb im Wasser erbracht (ca. 15%) .

Dafür sollten aber einige 10mW bis wenige 100mW ausreichen.

wir das U-Boot für den Fall der Fälle „retten“ können. Das
U-Boot wird eine 1,5l-PET-Flasche sein.

Ich meine, dieses Mat. hat zu wenig Steifigkeit. Bei Wassertiefen von wenigen Metern drückt es das Mat. etwas zusammen und reduziert sich der Auftrieb. Infolge sinkt das Teil weiter ab und wird noch mehr zusammengedrückt.

Folgende Idee haben wir entwickelt: ein Tischtennisball wird
fest mit einem Metallplättchen verbunden und mit einem Draht
am U-Boot befestigt. Im Inneren wird ein Elektromagnet
schaltbar über den Raspberry Pi an die 4x1,5V-R6 Batterien
angeschlossen.

Ich meine, dass ihr eh noch einiges an Masse braucht, um das Flaschenvolumen untertauchen zu lassen. Da könnt ich auch gleich eine etwas stärkere Spannungsquelle einsetzen.

Tischtennisball auftreiben. Er treibt an die Wasseroberfläche
und ist über den Draht immer noch mit dem Boot verbunden.

Warum eigentlich ein Draht? Draht scheint mir unpraktisch. Zu viel Masse, nicht felxibel genug, geringe Haltekraft bei sehr dünnem Draht.
Eine Perlonschnur wird eher passen.

Somit kann das Boot gefunden und geborgen werden. (das
Gewässer ist nicht tiefer als 1m).

Aha, da kann es mit der Flasche noch reichen.
Um das Prinzip aber besser zu nutzen wäre etwas mehr Tiefe sicher angenehm.

Frage: Wie viel verbraucht der Magnet? Wie lange würde er
einen Tischtennisball ca. halten können? (Masse PET: 1,5 kg
max., Volumen Tischtennisball: 33,5cm3)

Da es nur um wenige g Masse geht, sollten wenige 10mA ausreichen, vorausgesetzt,
die Kopplung zwischen E-Magnet und Halteplatte ist sehr gut.
Hat man einen Luftspalt dazwischen, braucht mal viel mehr Strom.
Gruß Uwi

#7

Hallo S.Prey,

So als Idee:
Man nimmt eine Stabmagneten, welcher den Ball alleine Halten kann.
Dieser kommt zusammen mit einer Druckfeder in ein einseitig geschlossenes Rohr.
Dann spannt man Feder und Magnet. Durch ein seitliches Loch im Rohr kommt in Stift, welcher den Magneten blockiert.
Dieser Stift wird wiederum mit einer Feder herausgezogen und mit dem Elektromagneten aber festgehalten.
Wenn das mechanisch sauber aufgebaut wird, muss der Magnet nur die Kraft aufbringen, welche durch die Reibung des eingeklemmten Stiftes verursacht wir.

Wenn der Stift auslöst, wird der Magnet durch die Feder unter dem Ball weggeschoben und der ball kommt frei…

An Stelle des Stifts wäre eine L-förmige Klinke noch besser.
Das der kurze Schenkel des L ragt in das Rohr und blockiert den Magneten.
Im Knick wird das L drehbar gelagert.
Der lange Schenkel des Ls liegt dann parallel zum Rohr.
Das lange Ende des Schenkels wird dann vom Elektromagneten festgehalten und das L am drehen gehindert.

Mit dem Verhältnis der Schenkel kann man, theoretisch, die nötige Kraft des Magneten beliebig klein halten. Praktisch hat man etwas Reibung und natürlich Vibrationen, welche die minimale Kraft begrenzen.

MfG Peter(TOO)

#8

ja, stimmt

Gruß
nicki