Menu Close

Устройство соленоида: что это такое, разновидности и устройство. принцип работы

Соленоиды. Виды и устройство. Работа и особенности

Цилиндрическая обмотка, которая имеет длину, значительно больше ее диаметра, называется соленоидом. В переводе с английского, это слово обозначает – подобный трубе, то есть, это катушка, похожая на трубу.

Виды соленоидов

По назначению соленоиды разделяют на два класса:

  1. Стационарные. То есть, для магнитных полей стационарного вида, которые долго держатся при некоторых значениях.
  2. Импульсные. Для создания импульсных магнитных полей. Они могут существовать только в краткий период времени, не больше 1 с.

Стационарные способны создать поля не более 2,5х105 Э. Соленоиды импульсного типа могут создать поля 5х106 Э. Если при создании поля соленоиды не подвергаются деформации и не слишком греются, то магнитное поле прямо зависит от проходящего тока: Н = k*I, где k – постоянная величина соленоида, поддающаяся расчету.

Стационарные делятся:
  • Резистивные.
  • Сверхпроводящие.

Резистивные соленоиды производят из материалов, обладающих электрическим сопротивлением. В связи с этим вся подходящая к ним энергия переходит в теплоту. Чтобы избежать теплового разрушения устройства, необходимо отвести лишнее тепло. Для этих целей применяют криогенное или водяное охлаждение. Для этого требуется вспомогательная энергия, сравнимая с требуемой энергией для питания соленоида.

Сверхпроводящие соленоиды производят из сплавов, обладающих свойствами сверхпроводимости. Их электрическое сопротивление равно нулю при различных температурах во время эксперимента. При функционировании сверхпроводящего соленоида теплота выделяется только в подходящих проводниках и источнике напряжения. Источник питания в этом случае можно исключить, так как соленоид функционирует в короткозамкнутом режиме. При этом поле может существовать без расхода энергии бесконечно долго при условии сохранения сверхпроводимости.

Устройства для создания мощных магнитных полей включают в себя три главные части:
  1. Соленоид.
  2. Источник тока.
  3. Система охлаждения.

При проектировании соленоида берут во внимание величины внутреннего канала и мощности источника питания.

Создание устройства с резистивным соленоидом для образования стационарных полей является глобальной научно-технической задачей. В мире, в том числе и в нашей стране, существует всего несколько лабораторий с подобными устройствами. Применяются соленоиды различных конструкций, эксплуатация которых осуществляется около тепловой границы.

Для обслуживания таких устройств необходим персонал, состоящий из работников высокой квалификации, работа которых дорого ценится. Большая часть финансов расходуется на оплату электрической энергии. Эксплуатация и обслуживание таких мощных соленоидов со временем окупается, так как ученые и исследователи различных областей науки, из разных стран могут получать важнейшие результаты для развития науки.

Наиболее сложные и важные задачи можно решить путем применения сверхпроводящих соленоидов. Этот способ более эффективный, экономичный и простой. Для примера можно назвать создание мощных стационарных полей сверхпроводящими соленоидами. Наиболее оригинальное свойство сверхпроводимости – это отсутствие электрического сопротивления у некоторых сплавов и металлов при температуре ниже критического значения.

Явление сверхпроводимости позволяет производить соленоид, не имеющий диссипации энергии при прохождении электрического тока. Однако, образованное поле имеет ограничение в том, что при достижении некоторого значения критического поля свойство сверхпроводимости разрушается, и электрическое сопротивление возобновляется.

Критическое поле повышается при снижении температуры от 0 до наибольшего значения. Еще в 50-х годах прошлого века открыты сплавы, у которых критическая температура находится в интервале от 10 до 20 К. При этом они имеют свойства очень мощных критических полей.

Технология создания таких сплавов и производство из них материалов для катушек соленоидов очень трудоемка и сложна. Поэтому такие устройства имеют высокую стоимость. Однако их эксплуатация недорогая и простая в обслуживании. Для этого необходим только источник питания низкого напряжения небольшой мощности и жидкий гелий. Мощность источника понадобится не выше 1 киловатта. Устройство таких соленоидов состоит из катушки, выполненной из меди и сверхпроводника многожильным проводом, лентой или шиной.

Существует возможность снижения энергетических затрат на создание еще более мощных полей. Эта возможность реализуется в нескольких ведущих странах, в том числе и в России. Такой способ основан на применении комбинации из водоохлаждаемого и сверхпроводящего соленоидов. Его еще называют гибридным соленоидом. В этом устройстве интегрируются наибольшие достижимые поля обоих типов соленоидов.

Водоохлаждаемый соленоид должен находиться внутри сверхпроводящего. Создание гибридного соленоида является объемной и сложной научно-технической проблемой. Для ее решения требуется работа нескольких коллективов научных учреждений. Подобное гибридное устройство эксплуатируется в нашей стране в Академии наук. Там соленоид со сверхпроводящими свойствами имеет массу 1,5 тонны. Обмотка выполнена из специальных сплавов ниобия с цинком и титаном. Обмотка водоохлаждаемого соленоида выполнена медной шиной.

Устройство и принцип действия

Соленоидом также можно назвать катушку индуктивности, которая намотана проводом на каркас в виде цилиндра. Такие катушки могут быть намотаны как одним, так и несколькими слоями. Так как длина обмотки намного больше диаметра, то при подключении постоянного напряжения на эту обмотку, внутри катушки образуется магнитное поле.

Часто соленоидами называют электромеханические устройства, содержащие катушку, внутри которой имеется ферромагнитный сердечник. Такие устройства выполнены в виде втягивающих реле автомобильного стартера, различных электроклапанов. Втягивающим элементом такого своеобразного электромагнита является сердечник из ферромагнитного материала.

Если в устройстве соленоида нет сердечника, то при подключении постоянного тока вдоль обмотки образуется магнитное поле. Индукция этого поля равна:

Где, N – количество витков в обмотке, l – длина катушки, I – ток, протекающий по соленоиду, μ0 — вакуумная магнитная проницаемость.

На концах соленоида величина магнитной индукции в два раза ниже, по сравнению с внутренней частью, так как две части соленоида совместно образуют двойное магнитное поле. Это применимо к длинному или бесконечному соленоиду, в сравнении с диаметром каркаса обмотки.

По краям соленоида магнитная индукция равна:

Так как соленоиды являются катушками индуктивности, следовательно, соленоид может запасать энергию в магнитном поле. Эта энергия равна работе, совершаемой источником, для образования тока в обмотке.

Этот ток образует в соленоиде магнитное поле:

Если ток в катушке изменяется, то возникает ЭДС самоиндукции. В этом случае напряжение на соленоиде определяется:

Индуктивность соленоида определяется:

Где, V – объем катушки соленоида, z – длина проводника катушки, n – количество витков, l – длина катушки, μ0 — вакуумная магнитная проницаемость.

При подключении к проводникам соленоида переменного напряжения, магнитное поле будет создаваться тоже переменным. Соленоид имеет сопротивление переменному току в виде комплекса двух составляющих: активной и реактивной. Они зависят от индуктивности и электрического сопротивления проводника катушки.

Похожие темы:

что это такое, разновидности и устройство. Принцип работы

Соленоид – это обмотка, имеющая цилиндрический вид. Длина этой обмотки в десятки раз превышает ее диаметр. Само слово соленоид происходит из слияния двух терминов «solen», «eidos». Первое из них обозначает «труба», а второе слово переводится как «подобный». На практике, это объясняет форму этой радиодетали, которая имеет вид трубы, но с обмоткой.

Другими словами, соленоид можно назвать отдельным видом катушки индуктивности. При подаче на нее электричества, внутри этой «трубы» образуется электромагнитное поле. Поле, своей силой, втягивает внутрь сердечник, который тем самым совершает механическое действие. Используется это например в изменении положения клапана или открывания замка двери.

В статье будет описано устройство соленоидов, сфера применения и другие вопросы, касающиеся этой радиодетали. Также в статье добавлен интересный файл и видеоролик по данной теме.

Соленоид с подключением

Описание и принцип работы соленоида

Линейный соленоид работает на том же основном принципе, что и электромеханическое реле, описанное в предыдущем уроке, и точно так же, как и реле, они также могут переключаться и управляться с помощью транзисторов или полевых МОП-транзисторов. Линейный соленоид — это электромагнитное устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическое толкающее или тянущее усилие или движение. Линейный соленоид в основном состоит из электрической катушки, намотанной вокруг цилиндрической трубки с ферромагнитным приводом или «плунжером», который может свободно перемещать или скользить «ВХОД» и «ВЫХОД» в корпусе катушек. Виды соленоидов представлены на рисунке ниже.

Соленоиды могут использоваться для электрического открывания дверей и защелок, открытия или закрытия клапанов, перемещения и управления роботизированными конечностями и механизмами и даже для включения электрических выключателей только путем подачи питания на его катушку. Соленоиды доступны в различных форматах, причем наиболее распространенными типами являются линейный соленоид, также известный как линейный электромеханический привод (LEMA) и вращающийся соленоид.

Соленоид и сфера применения

Оба типа соленоидов, линейный и вращательный доступны в виде удержания (с постоянным напряжением) или в виде защелки (импульс ВКЛ-ВЫКЛ), при этом типы защелки используются в устройствах под напряжением или при отключении питания. Линейные соленоиды также могут быть разработаны для пропорционального управления движением, где положение плунжера пропорционально потребляемой мощности. Когда электрический ток протекает через проводник, он генерирует магнитное поле, и направление этого магнитного поля относительно его северного и южного полюсов определяется направлением потока тока внутри провода.

Эта катушка проволоки становится « электромагнитом » со своими собственными северным и южным полюсами, точно такими же, как у постоянного магнита. Сила этого магнитного поля может быть увеличена или уменьшена либо путем управления количеством тока, протекающего через катушку, либо путем изменения количества витков или петель, которые имеет катушка. Пример «электромагнита» приведен ниже.

Магнитное поле, создаваемое катушкой

Когда электрический ток проходит через обмотки катушек, он ведет себя как электромагнит, и плунжер, который находится внутри катушки, притягивается к центру катушки с помощью магнитного потока внутри корпуса катушек, который, в свою очередь, сжимает небольшая пружина прикреплена к одному концу плунжера. Сила и скорость движения плунжеров определяются силой магнитного потока, генерируемого внутри катушки.

Когда ток питания выключен (обесточен), электромагнитное поле, созданное ранее катушкой, разрушается, и энергия, накопленная в сжатой пружине, заставляет поршень вернуться в исходное положение покоя. Это движение плунжера вперед и назад известно как «ход» соленоидов, другими словами, максимальное расстояние, на которое плунжер может проходить в направлении «вход» или «выход», например, 0–30 мм.

Такой тип соленоида обычно называется линейным соленоидом из-за линейного направленного движения и действия плунжера. Линейные соленоиды доступны в двух основных конфигурациях, которые называются «тягового типа», так как он тянет подключенную нагрузку к себе, когда они находятся под напряжением, и «толкающего типа», которые действуют в противоположном направлении, отталкивая его от себя при подаче питания. Как притягивающие, так и толкающие типы обычно имеют одинаковую конструкцию, с разницей в расположении возвратной пружины и конструкции плунжера.

Магнитное поле, создаваемое внутри.

Конструкция линейного соленоида вытяжного типа

Линейные соленоиды полезны во многих устройствах, которые требуют движения открытого или закрытого типа (например, внутри или снаружи), таких как дверные замки с электронным управлением, пневматические или гидравлические регулирующие клапаны, робототехника, управление автомобильным двигателем, ирригационные клапаны для полива сада и даже для дверного звонка. Они доступны как открытая рама, закрытая рама или герметичные трубчатые типы.

Материал в тему: Что такое кондесатор

Вращательный соленоид

Большинство электромагнитных соленоидов являются линейными устройствами, создающими линейную силу движения или движения вперед и назад. Однако имеются также вращательные соленоиды, которые производят угловое или вращательное движение из нейтрального положения либо по часовой стрелке, против часовой стрелки, либо в обоих направлениях (в двух направлениях). Вращающиеся соленоиды можно использовать для замены небольших двигателей постоянного тока или шаговых двигателей, если угловое движение очень мало, а угол поворота — это угол, смещенный от начального к конечному положению.

Обычно доступные ротационные соленоиды имеют перемещения 25, 35, 45, 60 и 90 o, а также многократные перемещения к определенному углу и от него, такие как самовосстановление в двух положениях или возврат в нулевое вращение, например, от 0 до 90- до -0 ° , самовосстановление в 3 положениях, например от 0 ° до +45 ° или от 0 ° до -45 °, а также фиксация в 2 положениях.

Соленоид в металлическом корпусе.

Вращающиеся соленоиды производят вращательное движение, когда под напряжением, обесточено, или изменение полярности электромагнитного поля изменяет положение ротора с постоянными магнитами. Их конструкция состоит из электрической катушки, намотанной вокруг стальной рамы с магнитным диском, соединенным с выходным валом, расположенным над катушкой.

Когда катушка находится под напряжением, электромагнитное поле генерирует множество северных и южных полюсов, которые отталкивают соседние постоянные магнитные полюса диска, заставляя его вращаться на угол, определяемый механической конструкцией вращающегося соленоида.

Вращающиеся соленоиды используются в торговых автоматах или игровых автоматах, для управления клапанами, затворами камер со специальными высокоскоростными, низкоэнергетическими или регулируемыми позиционирующими соленоидами с высоким усилием или крутящим моментом, такими как те, которые используются в точечно-матричных принтерах, пишущих машинках, автоматах или в автомобилях.

Схема устройства соленоида.

Электромагнитное переключение

Обычно соленоиды, линейные или вращающиеся, работают с приложением постоянного напряжения, но их также можно использовать с синусоидальными напряжениями переменного тока, используя двухполупериодные мостовые выпрямители для выпрямления питания, которые затем можно использовать для переключения соленоида постоянного тока. Малые соленоиды типа DC могут легко управляться с помощью транзисторных или полевых МОП-транзисторов и идеально подходят для использования в роботизированных устройствах.

Однако, как мы видели ранее с электромеханическими реле, линейные соленоиды являются «индуктивными» устройствами, поэтому требуется некоторая электрическая защита через катушку соленоида для предотвращения повреждения полупроводникового переключающего устройства высокими обратными ЭДС. В этом случае используется стандартный «Диод маховика», но вы также можете использовать стабилитрон или варистор малого значения.

Устройство электромагнитного клапана.

Снижение энергопотребления соленоида

Одним из основных недостатков соленоидов, особенно линейного соленоида, является то, что они являются «индуктивными устройствами», изготовленными из катушек с проволокой. Это означает, что соленоидная катушка преобразует часть электрической энергии, используемой для их работы, в «нагрев» из-за сопротивления провода. Другими словами, при длительном подключении к источнику электропитания они нагреваются, и чем дольше время, в течение которого питание подается на соленоидную катушку, тем горячее становится. Также, когда катушка нагревается, ее электрическое сопротивление также изменяется, позволяя течь большему току, повышая ее температуру.

При постоянном входном напряжении, подаваемом на катушку, катушка соленоидов не имеет возможности остыть, потому что входная мощность всегда включена. Чтобы уменьшить этот самогенерируемый эффект нагрева, необходимо уменьшить либо количество времени, в течение которого катушка находится под напряжением, либо уменьшить количество тока, протекающего через нее. Один из способов потребления меньшего тока заключается в подаче подходящего достаточно высокого напряжения на электромагнитную катушку, чтобы обеспечить необходимое электромагнитное поле для работы и посадки плунжера, но затем один раз активировать для снижения напряжения питания катушек до уровня, достаточного для поддержания плунжера, в «сидячем» или закрытом положении.

Используя этот метод, соленоид может быть подключен к его источнику напряжения на неопределенный срок (непрерывный рабочий цикл), так как мощность, потребляемая катушкой, и выделяемое тепло значительно уменьшаются, что может быть до 85-90% при использовании подходящего силового резистора. Однако мощность, потребляемая резистором, также будет генерировать определенное количество тепла, I 2 R (закон Ома), и это также необходимо учитывать.

Рабочий цикл соленоида

Другим более практичным способом уменьшения тепла, выделяемого катушкой соленоидов, является использование «прерывистого рабочего цикла». Прерывистый рабочий цикл означает, что катушка многократно переключается «ВКЛ» и «ВЫКЛ» на подходящей частоте, чтобы активировать механизм плунжера, но не дать ему обесточиться во время периода ВЫКЛ. Прерывистое переключение рабочего цикла является очень эффективным способом уменьшения общей мощности, потребляемой катушкой.

Рабочий цикл (% ED) соленоида — это часть времени «ВКЛ», когда на электромагнит подается напряжение, и это отношение времени «ВКЛ» к общему времени «ВКЛ» и «ВЫКЛ» для одного полного цикла операций. Другими словами, время цикла равно времени включения плюс время выключения. Рабочий цикл выражается в процентах, например:

Затем, если соленоид включен или включен на 30 секунд, а затем выключен на 90 секунд перед повторным включением, один полный цикл, общее время цикла включения / выключения составит 120 секунд, (30 + 90) поэтому рабочий цикл соленоидов будет рассчитываться как 30/120 сек или 25%. Это означает, что вы можете определить максимальное время включения соленоидов, если вам известны значения рабочего цикла и времени выключения.

Например, время выключения равно 15 секундам, рабочий цикл равен 40%, поэтому время включения равно 10 секундам. Соленоид с номинальным рабочим циклом 100% означает, что он имеет постоянное номинальное напряжение и поэтому может быть оставлен включенным или постоянно включен без перегрева или повреждения. В этом уроке о соленоидах мы рассматривали как линейный соленоид, так и вращающийся соленоид как электромеханический привод, который можно использовать в качестве выходного устройства для управления физическим процессом. В следующем уроке мы продолжим рассмотрение устройств вывода, называемых исполнительными механизмами, и устройства, которое снова преобразует электрический сигнал в соответствующее вращательное движение, используя электромагнетизм. Тип устройства вывода, которое мы рассмотрим в следующем уроке — это двигатель постоянного тока.

Материал по теме: Что такое реле времени.

Соленоид в упаковке

Соленоиды косвенного действия

Данный вид соленоида является более сложным, и понадобится больше времени для объяснения механизма его работы. Проще говоря, соленоид косвенного действия состоит из двух клапанов, соединённых в один механизм. Основной клапан (main valve) – это золотник, который работает по описанному выше принципу, второй используемый механизм – это управляющий клапан (pilot valve), который находится между золотником и электромагнитом. Управляющий клапан представляет собой маленький соленоид прямого действия, который активирует нажатие большого золотника. Обратите внимание, что соленоид, показанный на данном изображении, является соленоидом прямого действия, так как он напрямую воздействует на управляющий клапан, но вся конструкция в сборе является соленоидом косвенного действия.

Основное различие между соленоидами прямого действия и косвенного действия в том, как они взаимодействуют с механическими частями маркера. Соленоиды прямого действия работают напрямую с элементами механизма маркера. Соленоиды косвенного действия используют воздушный поток для управления золотником. Основная причина существования соленоидов косвенного действия – это их невероятно низкое потребление энергии по сравнению с соленоидами прямого действия. Например, если соленоиду прямого действия необходимо 4 ватта для воздействия на механизм, то соленоиду косвенного действия для того же воздействия нужно всего 0,5 ватта.

Схема работы соленоида.

Далее соленоиды делятся по количеству потоков. Для функционирования у соленоида должно быть хотя бы одно отверстие, через которое воздух поступает в соленоид, одно отверстие, из которого воздух поступает в механизм, и одно отверстие для сброса воздуха. Но в большинстве случаев используется конструкция с двумя отверстиями для подачи воздуха в механизм маркера и двумя отверстиями сброса воздуха. В настоящее время, в основном, используются три основных типа соленоидов:

  1. Четырёхпоточный золотниковый клапан (four way spool valve). Этот тип используется в большинстве полностью электропневматических маркеров, где для движения поршня назад и вперёд используется воздух. Например Ego, Angel, Shocker, Dye Matrix и т.п. Неправильно названный тривей (three way valve) на кокерах, тоже является примером четырёхпоточного поршня.
  2. Трехпоточный золотник, закрытый в состоянии покоя (3-way spool normally closed). Это трехпоточный клапан, который подаёт воздух при подаче на него напряжения. Когда этот соленоид в состоянии покоя, он не подаёт никакого давления, например pVI Shocker, Invert Mini.
  3. Трёхпоточный золотник, открытый в состоянии покоя (3-way spool normally open). Это трёхпоточный клапан, который подаёт давление в состоянии покоя, и перекрывает поток воздуха, когда на него подаётся напряжение, например Ion.

Управляющий клапан в соленоиде всегда является трёхпоточным, закрытым в состоянии покоя. Когда на соленоид подаётся напряжение, управляющий клапан открывается и подаёт воздух для того, чтобы сдвинуть золотник, который, в свою очередь, может быть и трехпоточным и четырёхпоточным.

Каждый соленоид косвенного действия делится на три сегмента: катушка (coil), управляющий клапан (pilot) и золотник (spool). Катушка – это единственная электромагнитная часть всего механизма. Состоит она из медной проволоки, обмотанной вокруг металлического кожуха, внутри которого находится металлический стержень, являющийся противоположным магнитным компонентом клапана. Стержень изготавливается из стали и имеет пружину с одного конца. На противоположном конце соленоида находится золотник, который является клапаном и основной движущейся частью соленоида. Золотники обычно изготавливаются из латуни или алюминия в зависимости от производителя.

Также на золотнике имеются разнообразные прокладки для того, чтобы перенаправлять воздушные потоки. И, наконец, последняя часть соленоида – управляющий клапан, который является “посредником” между движением стержня катушки и золотника. Основной компонент для управляющего клапана – круглый поршень, который передвигает золотник в открытое положение. Поршень представляет собой маленький пластиковый диск с прокладкой вокруг него. За поршнем находится маленький привод, деталь для удержания привода на месте и маленькая заглушка, находящаяся внутри привода. Большинство этих компонентов, как и корпус управляющего клапана, изготавливается из полимеров для того, чтобы улучшить скольжение и уплотнение.

Интересный материал для ознакомления: что такое вариасторы.

В заключение статьи, что же такое двелл? Это время, в течение которого на соленоид подаётся напряжение (соответственно, путь болта маркера в переднее положение + время, которое болт находится в переднем положении, выпуская воздух). При сильном понижении параметра двелл вам придётся компенсировать более короткое время пребывания болта в переднем положении путём повышения рабочего давления маркера, что не будет полезным для вашего маркера. Слишком завышенное значение параметра двелл приведёт к перерасходу воздуха, заряда батареи и большему износу самого соленоида.

Два одинаковых соленоида.

Как проверить работоспособность

Проводник, имеющий форму спирали, в котором возникает магнитное поле, называется соленоидом. Применяется в автомобилях и предназначен для переключения датчиков и клапанов на расстоянии. Таким образом, если клапан или какой-либо датчик перестал функционировать, то, прежде всего, проверке подвергают соленоид.

Для проверки потребуется следующее:

  • компрессор;
  • оборудование для диагностики;
  • различные инструменты – отвертки, ключи и другие.

Для проверки соленоида его необходимо переключить в режим “омметра”. Отыскать соленоид в автомобиле можно посредством технической документации, которая идет с каждым транспортным средством. Соленоид должен быть подключен к бортовому компьютеру. Обратить внимание и на то, в каком состоянии находится клапан. Он может быть закрытым или открытым.

  1. Следующим этапом следует проверка электрического сопротивления соленоида. В работе потребуется применить омметр, который следует подключить к клеммам компонента. О том, каким сопротивлением должен обладать соленоид в горячем и холодном состоянии, указано в технической документации. Проверить контур компонента на замыкание. Необходимо каждый контакт через корпус автомобиля замкнуть. В течение долгого периода эксплуатации в соленоиде скапливается большое количество загрязняющих компонентов. По возможности следует промыть соленоид в бензине. Возможно, что приходится иметь дело с неразборным компонентом. Тогда придется заменить старый соленоид на новый, и можно быть уверенным в том, что проблема устранена.
  2. Соленоид является источником мощного магнитного поля. В результате этого внутри скапливается большое количество металлических микрочастиц. Они оседают на стенках каналов и вскоре начинают препятствовать нормальной работе клапана. Подвижные части работают с перебоями. Удалять металлические микрочастицы можно посредством компрессора. Высокое давление воздуха удалит весь мусор, скопившийся за несколько лет или месяцев эксплуатации. Не забыть обратить внимание на то, в каком состоянии должен находиться клапан в обычном состоянии.
  3. Если соленоид закрыт в нормальном положении, то выполнить простой тест. Отключить устройство от источника питания. После этого направить струю воздуха, которая должна задерживаться внутри, а не выходить через выходной канал. Подать напряжение на соленоид. В данной ситуации воздушная струя должна начать выходить через выходной канал. Если условия выполняются, то можно сказать, что компонент находится в пригодном состоянии.
  4. С иной ситуацией придется столкнуться в случае с нормально открытым соленоидом. Как только компонент был обесточен, воздух должен начать выходить через выходной клапан. При подаче тока канал запирается, и воздух остается внутри.

Электромагнитный клапан.

Наличие короткого замыкания становится причиной низкого сопротивления. Его можно измерить и для этого необходимо отыскать электродвижущую силу, а также ее внутреннее сопротивление. На основании полученных сведений выполнить требуемые расчеты. Для расчета короткого замыкания потребуется лишь тестер.

Заключение

В данной статье представлены основные вопросы работы соленоида или электромагнитного клапана. Более подробно об этом устройстве можно узнать, прочитав статью Электромагнитное поле соленоида. В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В завершение статьи выражаем благодарность источникам, откуда была почерпнута информация:

www.wiki.amperka.ru

www.pb-all.ru

www.meanders.ru

www.kinergo.ru

Предыдущая

РадиодеталиЧто такое тепловое реле

Следующая

РадиодеталиЧто такое геркон и как применяется в быту?

Принцип работы соленоида


Линейный электромагнитный соленоид: принцип работы и типы

В данной статье мы подробно поговорим про линейный соленоид, опишем принцип его работы, разберем конструкции линейного и вращательного соленоида, а так же вы узнаете как снизить энергопотребление соленоида.

Описание и принцип работы соленоида

Линейный соленоид работает на том же основном принципе, что и электромеханическое реле, описанное в предыдущем уроке, и точно так же, как и реле, они также могут переключаться и управляться с помощью транзисторов или полевых МОП-транзисторов. Линейный соленоид — это электромагнитное устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическое толкающее или тянущее усилие или движение.

Линейный соленоид в основном состоит из электрической катушки, намотанной вокруг цилиндрической трубки с ферромагнитным приводом или «плунжером», который может свободно перемещать или скользить «ВХОД» и «ВЫХОД» в корпусе катушек. Соленоиды могут использоваться для электрического открывания дверей и защелок, открытия или закрытия клапанов, перемещения и управления роботизированными конечностями и механизмами и даже для включения электрических выключателей только путем подачи питания на его катушку.

Соленоиды доступны в различных форматах, причем наиболее распространенными типами являются линейный соленоид, также известный как линейный электромеханический привод (LEMA) и вращающийся соленоид .

Оба типа соленоидов, линейный и вращательный доступны в виде удержания (с постоянным напряжением) или в виде защелки (импульс ВКЛ-ВЫКЛ), при этом типы защелки используются в устройствах под напряжением или при отключении питания. Линейные соленоиды также могут быть разработаны для пропорционального управления движением, где положение плунжера пропорционально потребляемой мощности.

Когда электрический ток протекает через проводник, он генерирует магнитное поле, и направление этого магнитного поля относительно его северного и южного полюсов определяется направлением потока тока внутри провода. Эта катушка проволоки становится « электромагнитом » со своими собственными северным и южным полюсами, точно такими же, как у постоянного магнита.

Сила этого магнитного поля может быть увеличена или уменьшена либо путем управления количеством тока, протекающего через катушку, либо путем изменения количества витков или петель, которые имеет катушка. Пример «электромагнита» приведен ниже.

Магнитное поле, создаваемое катушкой

Когда электрический ток проходит через обмотки катушек, он ведет себя как электромагнит, и плунжер, который находится внутри катушки, притягивается к центру катушки с помощью магнитного потока внутри корпуса катушек, который, в свою очередь, сжимает небольшая пружина прикреплена к одному концу плунжера. Сила и скорость движения плунжеров определяются силой магнитного потока, генерируемого внутри катушки.

Когда ток питания выключен (обесточен), электромагнитное поле, созданное ранее катушкой, разрушается, и энергия, накопленная в сжатой пружине, заставляет поршень вернуться в исходное положение покоя. Это движение плунжера вперед и назад известно как «ход» соленоидов, другими словами, максимальное расстояние, на которое плунжер может проходить в направлении «вход» или «выход», например, 0–30 мм.

Такой тип соленоида обычно называется линейным соленоидом из-за линейного направленного движения и действия плунжера. Линейные соленоиды доступны в двух основных конфигурациях, которые называются «тягового типа», так как он тянет подключенную нагрузку к себе, когда они находятся под напряжением, и «толкающего типа», которые действуют в противоположном направлении, отталкивая его от себя при подаче питания. Как притягивающие, так и толкающие типы обычно имеют одинаковую конструкцию, с разницей в расположении возвратной пружины и конструкции плунжера.

Конструкция линейного соленоида вытяжного типа

Линейные соленоиды полезны во многих устройствах, которые требуют движения открытого или закрытого типа (например, внутри или снаружи), таких как дверные замки с электронным управлением, пневматические или гидравлические регулирующие клапаны, робототехника, управление автомобильным двигателем, ирригационные клапаны для полива сада и даже для дверного звонка. Они доступны как открытая рама, закрытая рама или герметичные трубчатые типы.

Вращательный соленоид

Большинство электромагнитных соленоидов являются линейными устройствами, создающими линейную силу движения или движения вперед и назад. Однако имеются также вращательные соленоиды, которые производят угловое или вращательное движение из нейтрального положения либо по часовой стрелке, против часовой стрелки, либо в обоих направлениях (в двух направлениях).

Вращающиеся соленоиды можно использовать для замены небольших двигателей постоянного тока или шаговых двигателей, если угловое движение очень мало, а угол поворота — это угол, смещенный от начального к конечному положению.

Обычно доступные ротационные соленоиды имеют перемещения 25, 35, 45, 60 и 90 o, а также многократные перемещения к определенному углу и от него, такие как самовосстановление в двух положениях или возврат в нулевое вращение, например, от 0 до 90- до -0 ° , самовосстановление в 3 положениях, например от 0 ° до +45 ° или от 0 ° до -45 °, а также фиксация в 2 положениях.

Вращающиеся соленоиды производят вращательное движение, когда под напряжением, обесточено, или изменение полярности электромагнитного поля изменяет положение ротора с постоянными магнитами. Их конструкция состоит из электрической катушки, намотанной вокруг стальной рамы с магнитным диском, соединенным с выходным валом, расположенным над катушкой.

Когда катушка находится под напряжением, электромагнитное поле генерирует множество северных и южных полюсов, которые отталкивают соседние постоянные магнитные полюса диска, заставляя его вращаться на угол, определяемый механической конструкцией вращающегося соленоида.

Вращающиеся соленоиды используются в торговых автоматах или игровых автоматах, для управления клапанами, затворами камер со специальными высокоскоростными, низкоэнергетическими или регулируемыми позиционирующими соленоидами с высоким усилием или крутящим моментом, такими как те, которые используются в точечно-матричных принтерах, пишущих машинках, автоматах или в автомобилях.

Электромагнитное переключение

Обычно соленоиды, линейные или вращающиеся, работают с приложением постоянного напряжения, но их также можно использовать с синусоидальными напряжениями переменного тока, используя двухполупериодные мостовые выпрямители для выпрямления питания, которые затем можно использовать для переключения соленоида постоянного тока. Малые соленоиды типа DC могут легко управляться с помощью транзисторных или полевых МОП-транзисторов и идеально подходят для использования в роботизированных устройствах.

Однако, как мы видели ранее с электромеханическими реле, линейные соленоиды являются «индуктивными» устройствами, поэтому требуется некоторая электрическая защита через катушку соленоида для предотвращения повреждения полупроводникового переключающего устройства высокими обратными ЭДС. В этом случае используется стандартный «Диод маховика», но вы также можете использовать стабилитрон или варистор малого значения.

Снижение энергопотребления соленоида

Одним из основных недостатков соленоидов, особенно линейного соленоида, является то, что они являются «индуктивными устройствами», изготовленными из катушек с проволокой. Это означает, что соленоидная катушка преобразует часть электрической энергии, используемой для их работы, в «нагрев» из-за сопротивления провода.

Другими словами, при длительном подключении к источнику электропитания они нагреваются, и чем дольше время, в течение которого питание подается на соленоидную катушку, тем горячее становится. Также, когда катушка нагревается, ее электрическое сопротивление также изменяется, позволяя течь большему току, повышая ее температуру.

При постоянном входном напряжении, подаваемом на катушку, катушка соленоидов не имеет возможности остыть, потому что входная мощность всегда включена. Чтобы уменьшить этот самогенерируемый эффект нагрева, необходимо уменьшить либо количество времени, в течение которого катушка находится под напряжением, либо уменьшить количество тока, протекающего через нее.

Один из способов потребления меньшего тока заключается в подаче подходящего достаточно высокого напряжения на электромагнитную катушку, чтобы обеспечить необходимое электромагнитное поле для работы и посадки плунжера, но затем один раз активировать для снижения напряжения питания катушек до уровня, достаточного для поддержания плунжера, в «сидячем» или закрытом положении. Одним из способов достижения этого является последовательное подключение подходящего «удерживающего» резистора с катушкой соленоида, например:

Здесь контакты переключателя замыкаются, замыкая сопротивление и передавая полный ток питания непосредственно на обмотки электромагнитных катушек. После подачи питания контакты, которые могут быть механически связаны с плунжером электромагнитного действия, размыкаются, соединяя удерживающий резистор R H последовательно с катушкой соленоида. Это эффективно соединяет резистор последовательно с катушкой.

Используя этот метод, соленоид может быть подключен к его источнику напряжения на неопределенный срок (непрерывный рабочий цикл), так как мощность, потребляемая катушкой, и выделяемое тепло значительно уменьшаются, что может быть до 85-90% при использовании подходящего силового резистора. Однако мощность, потребляемая резистором, также будет генерировать определенное количество тепла, I 2 R (закон Ома), и это также необходимо учитывать.

Рабочий цикл соленоида

Другим более практичным способом уменьшения тепла, выделяемого катушкой соленоидов, является использование «прерывистого рабочего цикла». Прерывистый рабочий цикл означает, что катушка многократно переключается «ВКЛ» и «ВЫКЛ» на подходящей частоте, чтобы активировать механизм плунжера, но не дать ему обесточиться во время периода ВЫКЛ. Прерывистое переключение рабочего цикла является очень эффективным способом уменьшения общей мощности, потребляемой катушкой.

Рабочий цикл (% ED) соленоида — это часть времени «ВКЛ», когда на электромагнит подается напряжение, и это отношение времени «ВКЛ» к общему времени «ВКЛ» и «ВЫКЛ» для одного полного цикла операций. Другими словами, время цикла равно времени включения плюс время выключения. Рабочий цикл выражается в процентах, например:

Затем, если соленоид включен или включен на 30 секунд, а затем выключен на 90 секунд перед повторным включением, один полный цикл, общее время цикла включения / выключения составит 120 секунд, (30 + 90) поэтому рабочий цикл соленоидов будет рассчитываться как 30/120 сек или 25%. Это означает, что вы можете определить максимальное время включения соленоидов, если вам известны значения рабочего цикла и времени выключения.

Например, время выключения равно 15 секундам, рабочий цикл равен 40%, поэтому время включения равно 10 секундам. Соленоид с номинальным рабочим циклом 100% означает, что он имеет постоянное номинальное напряжение и поэтому может быть оставлен включенным или постоянно включен без перегрева или повреждения.

В этом уроке о соленоидах мы рассматривали как линейный соленоид, так и вращающийся соленоид как электромеханический привод, который можно использовать в качестве выходного устройства для управления физическим процессом. В следующем уроке мы продолжим рассмотрение устройств вывода, называемых исполнительными механизмами, и устройства, которое снова преобразует электрический сигнал в соответствующее вращательное движение, используя электромагнетизм. Тип устройства вывода, которое мы рассмотрим в следующем уроке — это двигатель постоянного тока.

Лучшие решения для управления соленоидом

Соленоиды используются во многих устройствах для обеспечения линейного или вращательного приведения в действие  механических систем.Хотя управление соленоидом может быть таким же простым, как включение и выключение нагрузки (например, выключатель), часто более высокая производительность может быть получена с помощью специализированной интегральной микросхемы (ИС) для его управления.

В этой статье мы рассмотрим, как система управления электропривода влияет на электромеханические характеристики соленоидов. Будет сравниваться две различные схемы: простой коммутатор и драйвер регулирования тока. Также будут рассмотрены технологии энергосбережения, которые ограничивают рассеивание мощности в соленоиде.

Принцип работы соленоида

Самая примитивная конструкция соленоида представляет собой катушку, создающую магнитное поле. Устройства, которые мы называем соленоидами, состоят из катушки и движущегося сердечника из железа или другого материала. При подаче тока в катушку сердечник втягивается и приводит в движение механический объект, соединенный с сердечником. Простой соленоид показан ниже:

Для приведения в движение сердечника на катушку подается напряжение. Поскольку индуктивное сопротивление катушки довольно велико для ускорения процессов срабатывания на катушку подают повышенное напряжение. Втягивающая сила сердечника пропорциональна току.

Для удержания механического устройства в активной зоне необходим гораздо меньший ток. Если ток в катушке после доведения механического устройства до конечной точки не уменьшить, то это вызовет значительно больший нагрев соленоида.

Для решения этой проблемы можно использовать  драйвер постоянного тока. Ток можно контролировать по времени для обеспечения минимальных тепловых потерь при максимально необходимом удерживающем моменте.

Испытательная установка

Чтобы сравнить электромеханические характеристики различных схем привода соленоида, была создана простая тестовая установка с использованием сервоусилителя, подключенного к соленоиду с изгибом для измерения движения соленоида. Движение, наряду с напряжением и током, было зафиксировано с помощью осциллографа. Для управления соленоидом использовалась MPS MPQ6610 IC.

Простые драйверы для соленоидов

Самый простой способ управлять соленоидом — включить и выключить ток. Это часто делается с помощью переключателя MOSFET с низкой стороны и токового защитного диода (рисунок ниже). В этой схеме ток ограничен только напряжением питания и постоянным сопротивлением соленоида.

Электромеханические характеристики простого привода соленоида ограничены. Поскольку полное напряжение и ток применяются в течение 100% времени, ток втягивания ограничивается постоянной мощностью рассеяния соленоида. Большая индуктивность катушки ограничивает скорость нарастания тока при включении соленоида.

В тесте измерялось движение, напряжение и ток соленоида включаемого с помощью простого переключателя (рисунок ниже). В этом случае время включения соленоида (15 Ом, рассчитанного на 12 В) занимало 30 мс, чтобы приводить в действие механический привод и рассеивать мощность 10 Вт.

Если вы задаетесь вопросом о «впадине» в текущей форме волны, то это уменьшение тока связано с обратной ЭДС, создаваемой движущимся сердечником соленоида. Обратная ЭДС увеличивается по мере того, как сердечник разгоняется до тех пор, пока соленоид не втянется и не остановится.

Высокопроизводительный драйвер соленоида

В большинстве применений полный ток необходим только для втягивания соленоида. После завершения движения уровень тока в соленоиде может быть снижен, что приводит к экономии энергии и значительно меньшему количеству тепла, выделяемого в катушке. Это также позволяет использовать более высокое напряжение питания, что обеспечивает форсировку тока втягивания, чтобы сделать процесс втягивания сердечника соленоида более быстрым и обеспечить большую силу втягивания.

Мощный полумост MPS MPQ6610 вместе с несколькими внешними компонентами может выполнить эту задачу (рисунок ниже). MPQ6610 рассчитан на 60 В и 3 А и доступен в небольших пакетах TSOT и SOIC.

Результирующие сигналы возбуждения показаны на рисунке ниже. Желтая линия — это сигнал OUT, управляющий соленоидом, а зеленый — ток соленоида. Первоначально полное напряжение питания 24 В (в этом случае приводится в движение соленоид). После задержки ток уменьшается путем широтно-импульсной модуляции выхода. Время втягивания сокращается до 16 мс, а рассеиваемая мощность удержания значительно ниже (около 600 мВт вместо 10 Вт).

Эта схема работает следующим образом:

Первоначально входной сигнал низкий. Это разряжает C1-D1 и удерживает контакт ISET с низким значением Q1.

Входной сигнал нарастает, что позволяет MPQ6610  «нарастить» выходной сигнал до высокого уровня, применяя полное напряжение питания к соленоиду. C1 начинает заряжаться через R1. Ток поступает из штыря ISET, пропорционального току, протекающему в соленоиде. С зарядом C1 напряжение на штыре ISET может увеличиться.

Предполагая, что в соленоиде имеется достаточный ток, напряжение на шине ISET продолжает расти, пока не достигнет своего порога регулирования тока (1,5 В). На этом этапе MPQ6610 начинает регулировать ток соленоида. Регулируемый ток удержания устанавливается значением R2.

Время задержки (когда соленоид приводится в 100% рабочий цикл) устанавливается значениями R1 и C1. Для стандартного логического уровня 3,3 В время составляет приблизительно 0,33 × RC. Для примера выше, с R1 = 100 кОм и C1 = 2,2 мкФ, 0,33 × RC = 75 мс.

Выводы

Представленные в этой статье измерения показывают, что улучшенная производительность и значительно более низкое потребление энергии могут быть достигнуты с использованием управляющего током драйвера для управления соленоидами. Небольшие драйверы на интегральных микросхемах, такие как MPS MPQ6610, могут обеспечить это преимущество производительности по низкой цене и занимать очень небольшую площадь на печатной плате.

И кому интересно как работает соленоид:

Устройство и принцип работы соленоидов АКПП

АКПП любой формации представляет собой достаточно сложный механизм, просто изобилующий разного рода деталями. Одни из них являются лишь вспомогательными в работе устройства, а другие – настоящей основой. Именно к категории последних относятся соленоиды, отвечающие за переключение передач и управление режимами коробки. Более подробно о принципах функционирования и общей концепции данных элементов АКПП поговорим сегодня. Интересно? Тогда обязательно ознакомьтесь с приведённой ниже статьёй.

Соленоид АКПП – это специальное устройство, которое отвечает за движение масла внутри гидроблочного механизма. Управляется оно электронным блоком управления АКПП и, по сути, представляет собой обычный электромеханический клапан. Именно соленоиды стали наиболее распространёнными «управленцами» переключения передач и режимов работы в современных автоматических коробках передач. Если в роботизированных и вариаторных КПП заменить данные узлы чем-то возможно, то вот в гидравлических АКПП они стали основой управления, поэтому вряд ли будут вытеснены в течение ближайших десятилетий.

Стоит отметить, что соленоид в коробке переключения передач далеко не один – их множество, которые зачастую объединены в целые блоки. Ранее функции контроля движения масла по каналам АКПП возлагались на механические клапанные механизмы, однако развитие автомобильной электроники спровоцировало замену таких устройств на более удобные соленоиды. Если быть точнее, то первый соленоид был установлен в конструкцию автомата лишь в середине 80-х годов в США, после чего получил широкое распространение в этой сфере применения.

Повторимся, любой соленоид – это электромеханическое устройство, которое, честно говоря, очень простое по своей конструкции. Основная функция данного механизма заключается в перекрытии подачи масла по тому или иному каналу АКПП посредством его запирания специальным стержнем. Последний, к слову, выполнен из металла и попросту скользит в проводящей ток спирали (электричество в ней течёт постоянно, пока заведён мотор автомобиля). Нарастание тока движет стержень к концу спирали, то есть запирает канал подачи масла, снижение – к его началу, соответственно, усиливая подачу смазки. Движение стержня любого соленоида организовано при помощи специальных механизмов – запирающих и возвратных пружин.

Все соленоиды АКПП собраны в её элементе под названием «гидроблок» (в народе – блок соленоидов). Гидроблок, к слову, представляет собой плиту, разделённую на многочисленные каналы и имеющую в конструкции множество датчиков, клапанов. Такая организация позволяет автомату осуществлять возложенные на него обязанности, которые заключаются в автоматическом переключении передач. Соленоиды в этой системе играют немаловажную роль и находятся под управлением ЭБУ, направляющем им сигналы по открытию или закрытию конкретного канала гидроблока.

Виды соленоидов

Как стало ясно из предыдущего пункта статьи, управление АКПП без соленоидов представить сложно. В зависимости от того, по какому принципу работают данные механизмы, принято выделять несколько поколений установок. На сегодняшний день выделяются три основных вида соленоидов:

  • Первый – стандартный электромеханический клапан, работающий по принципу «полностью отрыть канал подачи масла или же полностью закрыть его». Соответственно, при открытом положении такого соленоида по каналу гидроблока свободно протекает трансмиссионная жидкость, а при закрытом — масло не течёт;
  • Второй – соленоид, представленный электромагнитным клапаном. Такие механизмы одно время были очень популярны в сфере автомобилестроения, так как могли точно организовать работу АКПП. Несмотря на это, низкая надёжность электромагнитных соленоидов сильно подорвала их популярность, поэтому в масштабном автомобилестроении они практически не используются. Главная фишка данных устройств заключается в том, что стержень может не только полностью открыть или закрыть канал подачи масла, но и сделать это частично, мягко регулируя подачу трансмиссионной жидкости;
  • Третий – соленоид, представленный усовершенствованным электромагнитным клапаном. Данный механизм имеет в своей конструкции не просто запирающий/открывающий канал стержень, а тонко работающий гидравлический клапан. Работа подобных соленоидов основана на том, что контроль движения масла осуществляется при помощи шарового клапана. По сути, такое устройство позволяет организовать тонкую настройку работы АКПП, но при этом является заметно надёжней второго типа соленоидов, поэтому во время своего появления получило широкое применение. Более того, новейшие соленоиды имеют в конструкции фильтрующий элемент, который при пропускании через него трансмиссионной жидкости отсеивает лишний мусор и существенно продлевает срок службы коробки.
Это интересно:  Технические характеристики G15MF 1,5 л/75 л. с.

С течением времени конструкция автомата становилась всё более и более сложной, поэтому усложнялись и принципы работы соленоидов АКПП, из-за чего они подвергались усиленной модернизации. Основные совершенствования касались того, чтобы переложить на клапан дополнительные функции по типу сброса давления в конкретном блоке сцепления коробки или заблокировать муфту гидротрансформатора.

Типы соленоидов в современных коробках

Идеи автомобильных инженеров позволили достичь подобных задач. Теперь многочисленные типы соленоидов не только отвечают за переключение передач, но и тонко управляют режимами работы АКПП. Сегодня стандартный автомат имеет в конструкции 6 типов соленоидов:

  • Соленоид EPC-формации или клапан линейного давления. Данный соленоид является важнейшим в конструкции АКПП и всегда стоит в гидроблоке первым. Основной функцией линейного соленоида является контроль подачи масла в конкретный канал. Нагрузка на данный механизм высока, поэтому он ломается чаще всего и подлежит первоочередной проверке;
  • Соленоид TCC-формации или клапан, блокирующий муфту гидротрансформатора. Данное устройство, как правило, включается при работе мотора на высоких оборотах и частично отвечает за повышение КПД мотора. При «слабой» езде этот соленоид не работает;
  • Соленоид Shift-формации или клапан-шифтовик. Располагается за линейным клапаном, имеет сложную структуру и выполняет важнейшую функцию всего гидроблока – переключает передачи посредством отточенной подачи трансмиссионной жидкости по соответствующим каналам;
  • Управляющий соленоид. Пожалуй, наиболее простое устройство во всём гидроблоке, ибо имеет лишь одну несложную функцию – контроль за работой всех остальных соленоидов. Функционирование управляющего клапана очень схоже с тем, как работает транзистор любой микросхемы;
  • Соленоид проскальзывания. Подобный клапан организует плавность перехода с одной передачи на другую, то есть, переводя работу автомата в режим проскальзывания;
  • Соленоид охлаждения. Этот же механизм пускает нагретое масло АКПП в отделы охлаждения, что необходимо для стабильной работы коробки.

Важно понимать, что для каждой пары сцепления (передачи) имеется не один соленоид, а сразу несколько из отмеченных выше. Стабильная и беспроблемная работа АКПП возможна лишь при нормальной работе всех клапанов гидроблока, поэтому относиться к ним нужно с должным уровнем ответственности.

О неисправностях соленоидов АКПП и их ремонте

Неисправный соленоид – это одна из главных причин некорректной работы и перехода АКПП в аварийный режим. Несмотря на высокую надёжность современных клапанов гидроблока, по своей сущности эти устройства являются расходниками, поэтому требуют периодической замены. Если ситуация не слишком запущена, проблему может решить обычная замена масла в АКПП. Поменять соленоид вполне можно собственноручно, однако прежде всего важно диагностировать его неисправность.

Это интересно:  Технические характеристики 4G69 2,4 л/165 л. с.

Для проверки любого клапана гидроблочной плиты придётся осуществлять его «прозвонку». Необходимо это по одной простой причине: неисправный соленоид теряет нормальное для себя сопротивление, если быть точнее, оно повышается. Как проверить соленоид? Очень просто, процедура диагностики клапанов не представляет собой ничего сложного и заключается в исполнении следующих операций:

  1. Снимите гидроблок с коробки, который зачастую располагается на днище узла, реже – сбоку;
  2. Отсоедините контакты каждого соленоида от соответствующих разъёмов блока управления;
  3. Прозвоните каждый клапан. Норма сопротивления на его конках определяется для каждого типа в индивидуальном порядке. Так, например, для соленоидов EV-1 норма сопротивления находится в пределах 65-66 Ом (при 20 градусах по Цельсию). Для других клапанов нормальные показатели, соответственно, свои.

Примечание! На современных коробках имеются функции самодиагностики, поэтому для определения того, какой именно соленоид неисправен, достаточно подключиться к бортовому компьютеру автомобиля. Если подобная мера не возможна, то придётся проводить диагностику традиционным «прозвоном» своими руками, после чего уже ремонтировать нужный элемент узла.

Допустим, неисправный клапан выявлен – что требуется дальше? Естественно, ремонт соленоида или их группы. К сожалению, разобрать клапан, промыть его и собрать обратно не выйдет, придётся полностью менять элемент гидроблока. Стоимость его не особо высока, поэтому бояться процедуры ремонта не стоит. Зачастую замена соленоидов в АКПП проводится так:

  1. Гидроблок снимается с коробки;
  2. От клапана отсоединяются все разъёмы;
  3. Откручивают крепления соленоида, и он снимается с гидроблока;
  4. После этого на место старого клапана устанавливается новый, к нему присоединяются все разъёмы;
  5. Затем гидроблок устанавливается обратно на КПП. Ремонт окончен.

Как видите, особых сложностей в устройстве соленоидов автомата и их ремонте нет. Разобраться и с тем, и с другим вполне поможет представленный сегодня материал. Надеемся, он был для вас полезен и дал ответы на интересующие вопросы. Удачи на дорогах и в ремонте авто!

Соленоиды. Виды и устройство. Работа и особенности

Цилиндрическая обмотка, которая имеет длину, значительно больше ее диаметра, называется соленоидом. В переводе с английского, это слово обозначает – подобный трубе, то есть, это катушка, похожая на трубу.

Устройство и принцип действия

Соленоидом также можно назвать катушку индуктивности, которая намотана проводом на каркас в виде цилиндра. Такие катушки могут быть намотаны как одним, так и несколькими слоями. Так как длина обмотки намного больше диаметра, то при подключении постоянного напряжения на эту обмотку, внутри катушки образуется магнитное поле.

Часто соленоидами называют электромеханические устройства, содержащие катушку, внутри которой имеется ферромагнитный сердечник. Такие устройства выполнены в виде втягивающих реле автомобильного стартера, различных электроклапанов. Втягивающим элементом такого своеобразного электромагнита является сердечник из ферромагнитного материала.

Если в устройстве соленоида нет сердечника, то при подключении постоянного тока вдоль обмотки образуется магнитное поле. Индукция этого поля равна:

Где, N – количество витков в обмотке, l – длина катушки, I – ток, протекающий по соленоиду, μ0 — вакуумная магнитная проницаемость.

На концах соленоида величина магнитной индукции в два раза ниже, по сравнению с внутренней частью, так как две части соленоида совместно образуют двойное магнитное поле. Это применимо к длинному или бесконечному соленоиду, в сравнении с диаметром каркаса обмотки.

По краям соленоида магнитная индукция равна:

Так как соленоиды являются катушками индуктивности, следовательно, соленоид может запасать энергию в магнитном поле. Эта энергия равна работе, совершаемой источником, для образования тока в обмотке.

Этот ток образует в соленоиде магнитное поле:
Если ток в катушке изменяется, то возникает ЭДС самоиндукции. В этом случае напряжение на соленоиде определяется:
Индуктивность соленоида определяется:

Где, V – объем катушки соленоида, z – длина проводника катушки, n – количество витков, l – длина катушки, μ0 — вакуумная магнитная проницаемость.

При подключении к проводникам соленоида переменного напряжения, магнитное поле будет создаваться тоже переменным. Соленоид имеет сопротивление переменному току в виде комплекса двух составляющих: активной и реактивной. Они зависят от индуктивности и электрического сопротивления проводника катушки.

Виды соленоидов

По назначению соленоиды разделяют на два класса:
  1. Стационарные. То есть, для магнитных полей стационарного вида, которые долго держатся при некоторых значениях.
  2. Импульсные. Для создания импульсных магнитных полей. Они могут существовать только в краткий период времени, не больше 1 с.

Стационарные способны создать поля не более 2,5х105 Э. Соленоиды импульсного типа могут создать поля 5х106 Э. Если при создании поля соленоиды не подвергаются деформации и не слишком греются, то магнитное поле прямо зависит от проходящего тока: Н = k*I, где k – постоянная величина соленоида, поддающаяся расчету.

Стационарные делятся:
  • Резистивные.
  • Сверхпроводящие.

Резистивные соленоиды производят из материалов, обладающих электрическим сопротивлением. В связи с этим вся подходящая к ним энергия переходит в теплоту. Чтобы избежать теплового разрушения устройства, необходимо отвести лишнее тепло. Для этих целей применяют криогенное или водяное охлаждение. Для этого требуется вспомогательная энергия, сравнимая с требуемой энергией для питания соленоида.

Сверхпроводящие соленоиды производят из сплавов, обладающих свойствами сверхпроводимости. Их электрическое сопротивление равно нулю при различных температурах во время эксперимента. При функционировании сверхпроводящего соленоида теплота выделяется только в подходящих проводниках и источнике напряжения. Источник питания в этом случае можно исключить, так как соленоид функционирует в короткозамкнутом режиме. При этом поле может существовать без расхода энергии бесконечно долго при условии сохранения сверхпроводимости.

Устройства для создания мощных магнитных полей включают в себя три главные части:
  1. Соленоид.
  2. Источник тока.
  3. Система охлаждения.

При проектировании соленоида берут во внимание величины внутреннего канала и мощности источника питания.

Создание устройства с резистивным соленоидом для образования стационарных полей является глобальной научно-технической задачей. В мире, в том числе и в нашей стране, существует всего несколько лабораторий с подобными устройствами. Применяются соленоиды различных конструкций, эксплуатация которых осуществляется около тепловой границы.

Для обслуживания таких устройств необходим персонал, состоящий из работников высокой квалификации, работа которых дорого ценится. Большая часть финансов расходуется на оплату электрической энергии. Эксплуатация и обслуживание таких мощных соленоидов со временем окупается, так как ученые и исследователи различных областей науки, из разных стран могут получать важнейшие результаты для развития науки.

Наиболее сложные и важные задачи можно решить путем применения сверхпроводящих соленоидов. Этот способ более эффективный, экономичный и простой. Для примера можно назвать создание мощных стационарных полей сверхпроводящими соленоидами. Наиболее оригинальное свойство сверхпроводимости – это отсутствие электрического сопротивления у некоторых сплавов и металлов при температуре ниже критического значения.

Явление сверхпроводимости позволяет производить соленоид, не имеющий диссипации энергии при прохождении электрического тока. Однако, образованное поле имеет ограничение в том, что при достижении некоторого значения критического поля свойство сверхпроводимости разрушается, и электрическое сопротивление возобновляется.

Критическое поле повышается при снижении температуры от 0 до наибольшего значения. Еще в 50-х годах прошлого века открыты сплавы, у которых критическая температура находится в интервале от 10 до 20 К. При этом они имеют свойства очень мощных критических полей.

Технология создания таких сплавов и производство из них материалов для катушек соленоидов очень трудоемка и сложна. Поэтому такие устройства имеют высокую стоимость. Однако их эксплуатация недорогая и простая в обслуживании. Для этого необходим только источник питания низкого напряжения небольшой мощности и жидкий гелий. Мощность источника понадобится не выше 1 киловатта. Устройство таких соленоидов состоит из катушки, выполненной из меди и сверхпроводника многожильным проводом, лентой или шиной.

Существует возможность снижения энергетических затрат на создание еще более мощных полей. Эта возможность реализуется в нескольких ведущих странах, в том числе и в России. Такой способ основан на применении комбинации из водоохлаждаемого и сверхпроводящего соленоидов. Его еще называют гибридным соленоидом. В этом устройстве интегрируются наибольшие достижимые поля обоих типов соленоидов.

Водоохлаждаемый соленоид должен находиться внутри сверхпроводящего. Создание гибридного соленоида является объемной и сложной научно-технической проблемой. Для ее решения требуется работа нескольких коллективов научных учреждений. Подобное гибридное устройство эксплуатируется в нашей стране в Академии наук. Там соленоид со сверхпроводящими свойствами имеет массу 1,5 тонны. Обмотка выполнена из специальных сплавов ниобия с цинком и титаном. Обмотка водоохлаждаемого соленоида выполнена медной шиной.

Похожие темы:

приведение в действие и полярность напряжения

Добавлено 16 мая 2020 в 16:56

Сохранить или поделиться

В данном техническом обзоре будут рассмотрены некоторые основные подробности, связанные с работой и реализацией соленоидов.

Соленоиды не особенно экзотичны по своим возможностям, но они не так распространены, как два других члена семейства электромеханических устройств, а именно реле и двигатели. Поэтому, возможно, они не настолько понятны, как следовало бы, и разработчики могут быть склонны игнорировать их или избегать.

Большинство людей, которые работают с электроникой, вероятно, знают, что соленоид – это электромеханическое устройство, которое использует индуктивную обмотку для преобразования электрической энергии в линейное движение. Вы прикладываете напряжение, поршень движется. Но, как обычно, детали не так просты, как могли бы быть.

Примечание. Соленоиды также могут быть и вращательного типа, но в данной статье мы остановимся на линейных соленоидах. Кроме того, имейте в виду, что некоторые соленоиды могут приводиться в действие источником переменного напряжения, но в последующем обсуждении предполагается, что привод постоянного тока является более предпочтительным в низковольтных системах.

Принцип действия

Основополагающий принцип работы с соленоидом заключается в следующем: управляющий ток через обмотку заставляет плунжер (поршень) двигаться в направлении магнитного поля, то есть в область, покрытую обмоткой. Смена полярности приложенного напряжения не меняет направление движения, потому что типовой плунжер – это просто кусок металла (а не магнит), и поэтому он всегда притягивается (не отталкивается) от магнитного поля.

Если сила тяжести или что-то в вашей механической нагрузке не возвращает поршень в исходное положение, вам нужен соленоид с возвратной пружиной.

Втягивающий или толкающий?

Поскольку плунжер всегда движется к обмотке, разница между соленоидами втягивающего и толкающего типов должна основываться на оборудовании, прикрепленном к плунжеру, а не на направлении движения относительно основного корпуса соленоида:

Рисунок 1 – Соленоиды втягивающего и толкающего типов

Отпускание или возврат

Что же нам делать со следующей схемой, найденной в техническом описании Delta Electronics?

Рисунок 2 – Схема из технического описания соленоида

Вы можете быстро нее взглянуть и подумать, что соленоид можно вернуть в обесточенное положение, изменив полярность приложенного напряжения, но это нарушает принцип действия.

Обратите внимание, что выбранным термином является «отпускание», а не «возврат». Магнитное поле не исчезает сразу после снятия управляющего напряжения; ток в обмотке (по сути, в катушке индуктивности) должен затухать. Таким образом, вместо того, чтобы немедленно отпустить плунжер, соленоид удерживает его с постепенно уменьшающейся силой.

Delta Electronics говорит нам здесь о том, что мы можем добиться более быстрого отпускания путем изменения полярности напряжения – вы можете думать об этом обратном напряжении как о более сильном вытеснении затухающего в обмотке тока. (Помните, что вам нужно снять обратное напряжение после завершения затухания; в противном случае ток начнет течь в противоположном направлении, и вы снова включите соленоид.)

Суть этого заключается в следующем: если вы не используете смену полярности, у вас будет обычное «медленное» затухание. Медленное затухание может ограничить частоту приведения в действие, поскольку соленоид всё еще может удерживать плунжер, когда вы снова подаете на обмотку питание. Чтобы максимизировать скорость, с которой поршень может перемещаться назад и вперед, вы должны использовать изменение полярности напряжения, в результате чего происходит более «быстрое» затухание тока.

Об изменении полярности хорошо помнить при разработке схемы драйвера соленоида Вы можете легко включить эту функцию, подключив к соленоиду, вместо одного транзистора,H-мостовой драйвер.

Оригинал статьи:

Теги

H-мостБыстрое затуханиеМагнитное полеОбмоткаСоленоидУправление соленоидомЭлектромеханическое устройство

Сохранить или поделиться

Как Проверить и Поменять, Блок Управления Коробкой Передач, Автоматический Прозвон, Ремонт Неисправностей Своими Руками

АКПП любой формации представляет собой достаточно сложный механизм, просто изобилующий разного рода деталями. Одни из них являются лишь вспомогательными в работе устройства, а другие – настоящей основой. Именно к категории последних относятся соленоиды, отвечающие за переключение передач и управление режимами коробки. Более подробно о принципах функционирования и общей концепции данных элементов АКПП поговорим сегодня. Интересно? Тогда обязательно ознакомьтесь с приведённой ниже статьёй.

Устройство и принцип работы соленоидов АКПП

Соленоид АКПП – это специальное устройство, которое отвечает за движение масла внутри гидроблочного механизма. Управляется оно электронным блоком управления АКПП и, по сути, представляет собой обычный электромеханический клапан. Именно соленоиды стали наиболее распространёнными «управленцами» переключения передач и режимов работы в современных автоматических коробках передач. Если в роботизированных и вариаторных КПП заменить данные узлы чем-то возможно, то вот в гидравлических АКПП они стали основой управления, поэтому вряд ли будут вытеснены в течение ближайших десятилетий.

Стоит отметить, что соленоид в коробке переключения передач далеко не один – их множество, которые зачастую объединены в целые блоки. Ранее функции контроля движения масла по каналам АКПП возлагались на механические клапанные механизмы, однако развитие автомобильной электроники спровоцировало замену таких устройств на более удобные соленоиды. Если быть точнее, то первый соленоид был установлен в конструкцию автомата лишь в середине 80-х годов в США, после чего получил широкое распространение в этой сфере применения.

Повторимся, любой соленоид – это электромеханическое устройство, которое, честно говоря, очень простое по своей конструкции. Основная функция данного механизма заключается в перекрытии подачи масла по тому или иному каналу АКПП посредством его запирания специальным стержнем. Последний, к слову, выполнен из металла и попросту скользит в проводящей ток спирали (электричество в ней течёт постоянно, пока заведён мотор автомобиля). Нарастание тока движет стержень к концу спирали, то есть запирает канал подачи масла, снижение – к его началу, соответственно, усиливая подачу смазки. Движение стержня любого соленоида организовано при помощи специальных механизмов – запирающих и возвратных пружин.

Все соленоиды АКПП собраны в её элементе под названием «гидроблок» (в народе – блок соленоидов). Гидроблок, к слову, представляет собой плиту, разделённую на многочисленные каналы и имеющую в конструкции множество датчиков, клапанов. Такая организация позволяет автомату осуществлять возложенные на него обязанности, которые заключаются в автоматическом переключении передач. Соленоиды в этой системе играют немаловажную роль и находятся под управлением ЭБУ, направляющем им сигналы по открытию или закрытию конкретного канала гидроблока.

Виды соленоидов

Как стало ясно из предыдущего пункта статьи, управление АКПП без соленоидов представить сложно. В зависимости от того, по какому принципу работают данные механизмы, принято выделять несколько поколений установок. На сегодняшний день выделяются три основных вида соленоидов:

  • Первый – стандартный электромеханический клапан, работающий по принципу «полностью отрыть канал подачи масла или же полностью закрыть его». Соответственно, при открытом положении такого соленоида по каналу гидроблока свободно протекает трансмиссионная жидкость, а при закрытом — масло не течёт;
  • Второй – соленоид, представленный электромагнитным клапаном. Такие механизмы одно время были очень популярны в сфере автомобилестроения, так как могли точно организовать работу АКПП. Несмотря на это, низкая надёжность электромагнитных соленоидов сильно подорвала их популярность, поэтому в масштабном автомобилестроении они практически не используются. Главная фишка данных устройств заключается в том, что стержень может не только полностью открыть или закрыть канал подачи масла, но и сделать это частично, мягко регулируя подачу трансмиссионной жидкости;
  • Третий – соленоид, представленный усовершенствованным электромагнитным клапаном. Данный механизм имеет в своей конструкции не просто запирающий/открывающий канал стержень, а тонко работающий гидравлический клапан. Работа подобных соленоидов основана на том, что контроль движения масла осуществляется при помощи шарового клапана. По сути, такое устройство позволяет организовать тонкую настройку работы АКПП, но при этом является заметно надёжней второго типа соленоидов, поэтому во время своего появления получило широкое применение. Более того, новейшие соленоиды имеют в конструкции фильтрующий элемент, который при пропускании через него трансмиссионной жидкости отсеивает лишний мусор и существенно продлевает срок службы коробки.

С течением времени конструкция автомата становилась всё более и более сложной, поэтому усложнялись и принципы работы соленоидов АКПП, из-за чего они подвергались усиленной модернизации. Основные совершенствования касались того, чтобы переложить на клапан дополнительные функции по типу сброса давления в конкретном блоке сцепления коробки или заблокировать муфту гидротрансформатора.

Типы соленоидов в современных коробках

Идеи автомобильных инженеров позволили достичь подобных задач. Теперь многочисленные типы соленоидов не только отвечают за переключение передач, но и тонко управляют режимами работы АКПП. Сегодня стандартный автомат имеет в конструкции 6 типов соленоидов:

  • Соленоид EPC-формации или клапан линейного давления. Данный соленоид является важнейшим в конструкции АКПП и всегда стоит в гидроблоке первым. Основной функцией линейного соленоида является контроль подачи масла в конкретный канал. Нагрузка на данный механизм высока, поэтому он ломается чаще всего и подлежит первоочередной проверке;
  • Соленоид TCC-формации или клапан, блокирующий муфту гидротрансформатора. Данное устройство, как правило, включается при работе мотора на высоких оборотах и частично отвечает за повышение КПД мотора. При «слабой» езде этот соленоид не работает;
  • Соленоид Shift-формации или клапан-шифтовик. Располагается за линейным клапаном, имеет сложную структуру и выполняет важнейшую функцию всего гидроблока – переключает передачи посредством отточенной подачи трансмиссионной жидкости по соответствующим каналам;
  • Управляющий соленоид. Пожалуй, наиболее простое устройство во всём гидроблоке, ибо имеет лишь одну несложную функцию – контроль за работой всех остальных соленоидов. Функционирование управляющего клапана очень схоже с тем, как работает транзистор любой микросхемы;
  • Соленоид проскальзывания. Подобный клапан организует плавность перехода с одной передачи на другую, то есть, переводя работу автомата в режим проскальзывания;
  • Соленоид охлаждения. Этот же механизм пускает нагретое масло АКПП в отделы охлаждения, что необходимо для стабильной работы коробки.

Важно понимать, что для каждой пары сцепления (передачи) имеется не один соленоид, а сразу несколько из отмеченных выше. Стабильная и беспроблемная работа АКПП возможна лишь при нормальной работе всех клапанов гидроблока, поэтому относиться к ним нужно с должным уровнем ответственности.

О неисправностях соленоидов АКПП и их ремонте

Неисправный соленоид – это одна из главных причин некорректной работы и перехода АКПП в аварийный режим. Несмотря на высокую надёжность современных клапанов гидроблока, по своей сущности эти устройства являются расходниками, поэтому требуют периодической замены. Если ситуация не слишком запущена, проблему может решить обычная замена масла в АКПП. Поменять соленоид вполне можно собственноручно, однако прежде всего важно диагностировать его неисправность.

Для проверки любого клапана гидроблочной плиты придётся осуществлять его «прозвонку». Необходимо это по одной простой причине: неисправный соленоид теряет нормальное для себя сопротивление, если быть точнее, оно повышается. Как проверить соленоид? Очень просто, процедура диагностики клапанов не представляет собой ничего сложного и заключается в исполнении следующих операций:

  1. Снимите гидроблок с коробки, который зачастую располагается на днище узла, реже – сбоку;
  2. Отсоедините контакты каждого соленоида от соответствующих разъёмов блока управления;
  3. Прозвоните каждый клапан. Норма сопротивления на его конках определяется для каждого типа в индивидуальном порядке. Так, например, для соленоидов EV-1 норма сопротивления находится в пределах 65-66 Ом (при 20 градусах по Цельсию). Для других клапанов нормальные показатели, соответственно, свои.

Примечание! На современных коробках имеются функции самодиагностики, поэтому для определения того, какой именно соленоид неисправен, достаточно подключиться к бортовому компьютеру автомобиля. Если подобная мера не возможна, то придётся проводить диагностику традиционным «прозвоном» своими руками, после чего уже ремонтировать нужный элемент узла.

Допустим, неисправный клапан выявлен – что требуется дальше? Естественно, ремонт соленоида или их группы. К сожалению, разобрать клапан, промыть его и собрать обратно не выйдет, придётся полностью менять элемент гидроблока. Стоимость его не особо высока, поэтому бояться процедуры ремонта не стоит. Зачастую замена соленоидов в АКПП проводится так:

  1. Гидроблок снимается с коробки;
  2. От клапана отсоединяются все разъёмы;
  3. Откручивают крепления соленоида, и он снимается с гидроблока;
  4. После этого на место старого клапана устанавливается новый, к нему присоединяются все разъёмы;
  5. Затем гидроблок устанавливается обратно на КПП. Ремонт окончен.

Как видите, особых сложностей в устройстве соленоидов автомата и их ремонте нет. Разобраться и с тем, и с другим вполне поможет представленный сегодня материал. Надеемся, он был для вас полезен и дал ответы на интересующие вопросы. Удачи на дорогах и в ремонте авто!

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Что такое соленоид


что это такое, разновидности и устройство. Принцип работы

Соленоид – это обмотка, имеющая цилиндрический вид. Длина этой обмотки в десятки раз превышает ее диаметр. Само слово соленоид происходит из слияния двух терминов «solen», «eidos». Первое из них обозначает «труба», а второе слово переводится как «подобный». На практике, это объясняет форму этой радиодетали, которая имеет вид трубы, но с обмоткой.

Другими словами, соленоид можно назвать отдельным видом катушки индуктивности. При подаче на нее электричества, внутри этой «трубы» образуется электромагнитное поле. Поле, своей силой, втягивает внутрь сердечник, который тем самым совершает механическое действие. Используется это например в изменении положения клапана или открывания замка двери.

В статье будет описано устройство соленоидов, сфера применения и другие вопросы, касающиеся этой радиодетали. Также в статье добавлен интересный файл и видеоролик по данной теме.

Соленоид с подключением

Описание и принцип работы соленоида

Линейный соленоид работает на том же основном принципе, что и электромеханическое реле, описанное в предыдущем уроке, и точно так же, как и реле, они также могут переключаться и управляться с помощью транзисторов или полевых МОП-транзисторов. Линейный соленоид — это электромагнитное устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическое толкающее или тянущее усилие или движение. Линейный соленоид в основном состоит из электрической катушки, намотанной вокруг цилиндрической трубки с ферромагнитным приводом или «плунжером», который может свободно перемещать или скользить «ВХОД» и «ВЫХОД» в корпусе катушек. Виды соленоидов представлены на рисунке ниже.

Соленоиды могут использоваться для электрического открывания дверей и защелок, открытия или закрытия клапанов, перемещения и управления роботизированными конечностями и механизмами и даже для включения электрических выключателей только путем подачи питания на его катушку. Соленоиды доступны в различных форматах, причем наиболее распространенными типами являются линейный соленоид, также известный как линейный электромеханический привод (LEMA) и вращающийся соленоид.

Соленоид и сфера применения

Оба типа соленоидов, линейный и вращательный доступны в виде удержания (с постоянным напряжением) или в виде защелки (импульс ВКЛ-ВЫКЛ), при этом типы защелки используются в устройствах под напряжением или при отключении питания. Линейные соленоиды также могут быть разработаны для пропорционального управления движением, где положение плунжера пропорционально потребляемой мощности. Когда электрический ток протекает через проводник, он генерирует магнитное поле, и направление этого магнитного поля относительно его северного и южного полюсов определяется направлением потока тока внутри провода.

Эта катушка проволоки становится « электромагнитом » со своими собственными северным и южным полюсами, точно такими же, как у постоянного магнита. Сила этого магнитного поля может быть увеличена или уменьшена либо путем управления количеством тока, протекающего через катушку, либо путем изменения количества витков или петель, которые имеет катушка. Пример «электромагнита» приведен ниже.

Магнитное поле, создаваемое катушкой

Когда электрический ток проходит через обмотки катушек, он ведет себя как электромагнит, и плунжер, который находится внутри катушки, притягивается к центру катушки с помощью магнитного потока внутри корпуса катушек, который, в свою очередь, сжимает небольшая пружина прикреплена к одному концу плунжера. Сила и скорость движения плунжеров определяются силой магнитного потока, генерируемого внутри катушки.

Когда ток питания выключен (обесточен), электромагнитное поле, созданное ранее катушкой, разрушается, и энергия, накопленная в сжатой пружине, заставляет поршень вернуться в исходное положение покоя. Это движение плунжера вперед и назад известно как «ход» соленоидов, другими словами, максимальное расстояние, на которое плунжер может проходить в направлении «вход» или «выход», например, 0–30 мм.

Такой тип соленоида обычно называется линейным соленоидом из-за линейного направленного движения и действия плунжера. Линейные соленоиды доступны в двух основных конфигурациях, которые называются «тягового типа», так как он тянет подключенную нагрузку к себе, когда они находятся под напряжением, и «толкающего типа», которые действуют в противоположном направлении, отталкивая его от себя при подаче питания. Как притягивающие, так и толкающие типы обычно имеют одинаковую конструкцию, с разницей в расположении возвратной пружины и конструкции плунжера.

Магнитное поле, создаваемое внутри.

Конструкция линейного соленоида вытяжного типа

Линейные соленоиды полезны во многих устройствах, которые требуют движения открытого или закрытого типа (например, внутри или снаружи), таких как дверные замки с электронным управлением, пневматические или гидравлические регулирующие клапаны, робототехника, управление автомобильным двигателем, ирригационные клапаны для полива сада и даже для дверного звонка. Они доступны как открытая рама, закрытая рама или герметичные трубчатые типы.

Материал в тему: Что такое кондесатор

Вращательный соленоид

Большинство электромагнитных соленоидов являются линейными устройствами, создающими линейную силу движения или движения вперед и назад. Однако имеются также вращательные соленоиды, которые производят угловое или вращательное движение из нейтрального положения либо по часовой стрелке, против часовой стрелки, либо в обоих направлениях (в двух направлениях). Вращающиеся соленоиды можно использовать для замены небольших двигателей постоянного тока или шаговых двигателей, если угловое движение очень мало, а угол поворота — это угол, смещенный от начального к конечному положению.

Обычно доступные ротационные соленоиды имеют перемещения 25, 35, 45, 60 и 90 o, а также многократные перемещения к определенному углу и от него, такие как самовосстановление в двух положениях или возврат в нулевое вращение, например, от 0 до 90- до -0 ° , самовосстановление в 3 положениях, например от 0 ° до +45 ° или от 0 ° до -45 °, а также фиксация в 2 положениях.

Соленоид в металлическом корпусе.

Вращающиеся соленоиды производят вращательное движение, когда под напряжением, обесточено, или изменение полярности электромагнитного поля изменяет положение ротора с постоянными магнитами. Их конструкция состоит из электрической катушки, намотанной вокруг стальной рамы с магнитным диском, соединенным с выходным валом, расположенным над катушкой.

Когда катушка находится под напряжением, электромагнитное поле генерирует множество северных и южных полюсов, которые отталкивают соседние постоянные магнитные полюса диска, заставляя его вращаться на угол, определяемый механической конструкцией вращающегося соленоида.

Вращающиеся соленоиды используются в торговых автоматах или игровых автоматах, для управления клапанами, затворами камер со специальными высокоскоростными, низкоэнергетическими или регулируемыми позиционирующими соленоидами с высоким усилием или крутящим моментом, такими как те, которые используются в точечно-матричных принтерах, пишущих машинках, автоматах или в автомобилях.

Схема устройства соленоида.

Электромагнитное переключение

Обычно соленоиды, линейные или вращающиеся, работают с приложением постоянного напряжения, но их также можно использовать с синусоидальными напряжениями переменного тока, используя двухполупериодные мостовые выпрямители для выпрямления питания, которые затем можно использовать для переключения соленоида постоянного тока. Малые соленоиды типа DC могут легко управляться с помощью транзисторных или полевых МОП-транзисторов и идеально подходят для использования в роботизированных устройствах.

Однако, как мы видели ранее с электромеханическими реле, линейные соленоиды являются «индуктивными» устройствами, поэтому требуется некоторая электрическая защита через катушку соленоида для предотвращения повреждения полупроводникового переключающего устройства высокими обратными ЭДС. В этом случае используется стандартный «Диод маховика», но вы также можете использовать стабилитрон или варистор малого значения.

Устройство электромагнитного клапана.

Снижение энергопотребления соленоида

Одним из основных недостатков соленоидов, особенно линейного соленоида, является то, что они являются «индуктивными устройствами», изготовленными из катушек с проволокой. Это означает, что соленоидная катушка преобразует часть электрической энергии, используемой для их работы, в «нагрев» из-за сопротивления провода. Другими словами, при длительном подключении к источнику электропитания они нагреваются, и чем дольше время, в течение которого питание подается на соленоидную катушку, тем горячее становится. Также, когда катушка нагревается, ее электрическое сопротивление также изменяется, позволяя течь большему току, повышая ее температуру.

При постоянном входном напряжении, подаваемом на катушку, катушка соленоидов не имеет возможности остыть, потому что входная мощность всегда включена. Чтобы уменьшить этот самогенерируемый эффект нагрева, необходимо уменьшить либо количество времени, в течение которого катушка находится под напряжением, либо уменьшить количество тока, протекающего через нее. Один из способов потребления меньшего тока заключается в подаче подходящего достаточно высокого напряжения на электромагнитную катушку, чтобы обеспечить необходимое электромагнитное поле для работы и посадки плунжера, но затем один раз активировать для снижения напряжения питания катушек до уровня, достаточного для поддержания плунжера, в «сидячем» или закрытом положении.

Используя этот метод, соленоид может быть подключен к его источнику напряжения на неопределенный срок (непрерывный рабочий цикл), так как мощность, потребляемая катушкой, и выделяемое тепло значительно уменьшаются, что может быть до 85-90% при использовании подходящего силового резистора. Однако мощность, потребляемая резистором, также будет генерировать определенное количество тепла, I 2 R (закон Ома), и это также необходимо учитывать.

Рабочий цикл соленоида

Другим более практичным способом уменьшения тепла, выделяемого катушкой соленоидов, является использование «прерывистого рабочего цикла». Прерывистый рабочий цикл означает, что катушка многократно переключается «ВКЛ» и «ВЫКЛ» на подходящей частоте, чтобы активировать механизм плунжера, но не дать ему обесточиться во время периода ВЫКЛ. Прерывистое переключение рабочего цикла является очень эффективным способом уменьшения общей мощности, потребляемой катушкой.

Рабочий цикл (% ED) соленоида — это часть времени «ВКЛ», когда на электромагнит подается напряжение, и это отношение времени «ВКЛ» к общему времени «ВКЛ» и «ВЫКЛ» для одного полного цикла операций. Другими словами, время цикла равно времени включения плюс время выключения. Рабочий цикл выражается в процентах, например:

Затем, если соленоид включен или включен на 30 секунд, а затем выключен на 90 секунд перед повторным включением, один полный цикл, общее время цикла включения / выключения составит 120 секунд, (30 + 90) поэтому рабочий цикл соленоидов будет рассчитываться как 30/120 сек или 25%. Это означает, что вы можете определить максимальное время включения соленоидов, если вам известны значения рабочего цикла и времени выключения.

Например, время выключения равно 15 секундам, рабочий цикл равен 40%, поэтому время включения равно 10 секундам. Соленоид с номинальным рабочим циклом 100% означает, что он имеет постоянное номинальное напряжение и поэтому может быть оставлен включенным или постоянно включен без перегрева или повреждения. В этом уроке о соленоидах мы рассматривали как линейный соленоид, так и вращающийся соленоид как электромеханический привод, который можно использовать в качестве выходного устройства для управления физическим процессом. В следующем уроке мы продолжим рассмотрение устройств вывода, называемых исполнительными механизмами, и устройства, которое снова преобразует электрический сигнал в соответствующее вращательное движение, используя электромагнетизм. Тип устройства вывода, которое мы рассмотрим в следующем уроке — это двигатель постоянного тока.

Материал по теме: Что такое реле времени.

Соленоид в упаковке

Соленоиды косвенного действия

Данный вид соленоида является более сложным, и понадобится больше времени для объяснения механизма его работы. Проще говоря, соленоид косвенного действия состоит из двух клапанов, соединённых в один механизм. Основной клапан (main valve) – это золотник, который работает по описанному выше принципу, второй используемый механизм – это управляющий клапан (pilot valve), который находится между золотником и электромагнитом. Управляющий клапан представляет собой маленький соленоид прямого действия, который активирует нажатие большого золотника. Обратите внимание, что соленоид, показанный на данном изображении, является соленоидом прямого действия, так как он напрямую воздействует на управляющий клапан, но вся конструкция в сборе является соленоидом косвенного действия.

Основное различие между соленоидами прямого действия и косвенного действия в том, как они взаимодействуют с механическими частями маркера. Соленоиды прямого действия работают напрямую с элементами механизма маркера. Соленоиды косвенного действия используют воздушный поток для управления золотником. Основная причина существования соленоидов косвенного действия – это их невероятно низкое потребление энергии по сравнению с соленоидами прямого действия. Например, если соленоиду прямого действия необходимо 4 ватта для воздействия на механизм, то соленоиду косвенного действия для того же воздействия нужно всего 0,5 ватта.

Схема работы соленоида.

Далее соленоиды делятся по количеству потоков. Для функционирования у соленоида должно быть хотя бы одно отверстие, через которое воздух поступает в соленоид, одно отверстие, из которого воздух поступает в механизм, и одно отверстие для сброса воздуха. Но в большинстве случаев используется конструкция с двумя отверстиями для подачи воздуха в механизм маркера и двумя отверстиями сброса воздуха. В настоящее время, в основном, используются три основных типа соленоидов:

  1. Четырёхпоточный золотниковый клапан (four way spool valve). Этот тип используется в большинстве полностью электропневматических маркеров, где для движения поршня назад и вперёд используется воздух. Например Ego, Angel, Shocker, Dye Matrix и т.п. Неправильно названный тривей (three way valve) на кокерах, тоже является примером четырёхпоточного поршня.
  2. Трехпоточный золотник, закрытый в состоянии покоя (3-way spool normally closed). Это трехпоточный клапан, который подаёт воздух при подаче на него напряжения. Когда этот соленоид в состоянии покоя, он не подаёт никакого давления, например pVI Shocker, Invert Mini.
  3. Трёхпоточный золотник, открытый в состоянии покоя (3-way spool normally open). Это трёхпоточный клапан, который подаёт давление в состоянии покоя, и перекрывает поток воздуха, когда на него подаётся напряжение, например Ion.

Управляющий клапан в соленоиде всегда является трёхпоточным, закрытым в состоянии покоя. Когда на соленоид подаётся напряжение, управляющий клапан открывается и подаёт воздух для того, чтобы сдвинуть золотник, который, в свою очередь, может быть и трехпоточным и четырёхпоточным.

Каждый соленоид косвенного действия делится на три сегмента: катушка (coil), управляющий клапан (pilot) и золотник (spool). Катушка – это единственная электромагнитная часть всего механизма. Состоит она из медной проволоки, обмотанной вокруг металлического кожуха, внутри которого находится металлический стержень, являющийся противоположным магнитным компонентом клапана. Стержень изготавливается из стали и имеет пружину с одного конца. На противоположном конце соленоида находится золотник, который является клапаном и основной движущейся частью соленоида. Золотники обычно изготавливаются из латуни или алюминия в зависимости от производителя.

Также на золотнике имеются разнообразные прокладки для того, чтобы перенаправлять воздушные потоки. И, наконец, последняя часть соленоида – управляющий клапан, который является “посредником” между движением стержня катушки и золотника. Основной компонент для управляющего клапана – круглый поршень, который передвигает золотник в открытое положение. Поршень представляет собой маленький пластиковый диск с прокладкой вокруг него. За поршнем находится маленький привод, деталь для удержания привода на месте и маленькая заглушка, находящаяся внутри привода. Большинство этих компонентов, как и корпус управляющего клапана, изготавливается из полимеров для того, чтобы улучшить скольжение и уплотнение.

Интересный материал для ознакомления: что такое вариасторы.

В заключение статьи, что же такое двелл? Это время, в течение которого на соленоид подаётся напряжение (соответственно, путь болта маркера в переднее положение + время, которое болт находится в переднем положении, выпуская воздух). При сильном понижении параметра двелл вам придётся компенсировать более короткое время пребывания болта в переднем положении путём повышения рабочего давления маркера, что не будет полезным для вашего маркера. Слишком завышенное значение параметра двелл приведёт к перерасходу воздуха, заряда батареи и большему износу самого соленоида.

Два одинаковых соленоида.

Как проверить работоспособность

Проводник, имеющий форму спирали, в котором возникает магнитное поле, называется соленоидом. Применяется в автомобилях и предназначен для переключения датчиков и клапанов на расстоянии. Таким образом, если клапан или какой-либо датчик перестал функционировать, то, прежде всего, проверке подвергают соленоид.

Для проверки потребуется следующее:

  • компрессор;
  • оборудование для диагностики;
  • различные инструменты – отвертки, ключи и другие.

Для проверки соленоида его необходимо переключить в режим “омметра”. Отыскать соленоид в автомобиле можно посредством технической документации, которая идет с каждым транспортным средством. Соленоид должен быть подключен к бортовому компьютеру. Обратить внимание и на то, в каком состоянии находится клапан. Он может быть закрытым или открытым.

  1. Следующим этапом следует проверка электрического сопротивления соленоида. В работе потребуется применить омметр, который следует подключить к клеммам компонента. О том, каким сопротивлением должен обладать соленоид в горячем и холодном состоянии, указано в технической документации. Проверить контур компонента на замыкание. Необходимо каждый контакт через корпус автомобиля замкнуть. В течение долгого периода эксплуатации в соленоиде скапливается большое количество загрязняющих компонентов. По возможности следует промыть соленоид в бензине. Возможно, что приходится иметь дело с неразборным компонентом. Тогда придется заменить старый соленоид на новый, и можно быть уверенным в том, что проблема устранена.
  2. Соленоид является источником мощного магнитного поля. В результате этого внутри скапливается большое количество металлических микрочастиц. Они оседают на стенках каналов и вскоре начинают препятствовать нормальной работе клапана. Подвижные части работают с перебоями. Удалять металлические микрочастицы можно посредством компрессора. Высокое давление воздуха удалит весь мусор, скопившийся за несколько лет или месяцев эксплуатации. Не забыть обратить внимание на то, в каком состоянии должен находиться клапан в обычном состоянии.
  3. Если соленоид закрыт в нормальном положении, то выполнить простой тест. Отключить устройство от источника питания. После этого направить струю воздуха, которая должна задерживаться внутри, а не выходить через выходной канал. Подать напряжение на соленоид. В данной ситуации воздушная струя должна начать выходить через выходной канал. Если условия выполняются, то можно сказать, что компонент находится в пригодном состоянии.
  4. С иной ситуацией придется столкнуться в случае с нормально открытым соленоидом. Как только компонент был обесточен, воздух должен начать выходить через выходной клапан. При подаче тока канал запирается, и воздух остается внутри.

Электромагнитный клапан.

Наличие короткого замыкания становится причиной низкого сопротивления. Его можно измерить и для этого необходимо отыскать электродвижущую силу, а также ее внутреннее сопротивление. На основании полученных сведений выполнить требуемые расчеты. Для расчета короткого замыкания потребуется лишь тестер.

Заключение

В данной статье представлены основные вопросы работы соленоида или электромагнитного клапана. Более подробно об этом устройстве можно узнать, прочитав статью Электромагнитное поле соленоида. В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В завершение статьи выражаем благодарность источникам, откуда была почерпнута информация:

www.wiki.amperka.ru

www.pb-all.ru

www.meanders.ru

www.kinergo.ru

Предыдущая

РадиодеталиЧто такое тепловое реле

Следующая

РадиодеталиЧто такое геркон и как применяется в быту?

Соленоиды АКПП. Что это? Описание Классификация, Проблемы, Болезни.

Данные являются справочными и не исключен процент неточностей. Перепроверяйте в других источниках.

Замена соленоида

Какой соленоид отвечает за 4 (заднюю, 1-2) передачу? Определить можно по мануалу для своей коробки … подробнее

Частые вопросы

Заменой соленоида иногда можно временно решить проблемы автомата, чаще всего с коробками DP0, где … подробнее

Проверка соленоидов

Проверить исправность соленоида можно омметром (для он-офф соленоидов) и … подробнее

Самый частый вопрос владельцев АКПП: «АКПП стала плохо переключаться, Компьютер показывает проблему в соленоиде В (С, D…). Скажите какой соленоид мне заменить, чтобы все опять заработало?» Кажется, что стоит заменить какой-то небольшой клапан-соленоид и можно опять ездить. Правда или нет? — здесь.

Что такое Соленоид?

Соленоид в АКПП это электромеханический кран-регулятор в АКПП, который в ответ на электроимпульс компьютера открывает или закрывает канал в гидроплите для управления потоками гидравлической жидкости.

Соленоиды управляют гидравлическими переключениями режимов работы современных АКПП, вариаторов и ДСГ. (Исключениями являются электрический Степ-мотор JF011 и Электроприводы некоторых ДСГ с сухим сцеплением)

Соленоиды пришли на смену Говернору — примитивному механико-гидравлическому клапану, переключавшему скорости в гидравлически управляемых трансмиссиях, типа того, что в унитазе открывает и закрывает воду для заполнения смывного бачка.

Конструкция соленоидов использует школьный опыт с магнитным стержнем внутри медной обмотки, по которой пропускается постоянный т

Соленоиды. Виды и устройство. Работа и особенности

Цилиндрическая обмотка, которая имеет длину, значительно больше ее диаметра, называется соленоидом. В переводе с английского, это слово обозначает – подобный трубе, то есть, это катушка, похожая на трубу.

Виды соленоидов

По назначению соленоиды разделяют на два класса:
  1. Стационарные. То есть, для магнитных полей стационарного вида, которые долго держатся при некоторых значениях.
  2. Импульсные. Для создания импульсных магнитных полей. Они могут существовать только в краткий период времени, не больше 1 с.

Стационарные способны создать поля не более 2,5х105 Э. Соленоиды импульсного типа могут создать поля 5х106 Э. Если при создании поля соленоиды не подвергаются деформации и не слишком греются, то магнитное поле прямо зависит от проходящего тока: Н = k*I, где k – постоянная величина соленоида, поддающаяся расчету.

Стационарные делятся:
  • Резистивные.
  • Сверхпроводящие.

Резистивные соленоиды производят из материалов, обладающих электрическим сопротивлением. В связи с этим вся подходящая к ним энергия переходит в теплоту. Чтобы избежать теплового разрушения устройства, необходимо отвести лишнее тепло. Для этих целей применяют криогенное или водяное охлаждение. Для этого требуется вспомогательная энергия, сравнимая с требуемой энергией для питания соленоида.

Сверхпроводящие соленоиды производят из сплавов, обладающих свойствами сверхпроводимости. Их электрическое сопротивление равно нулю при различных температурах во время эксперимента. При функционировании сверхпроводящего соленоида теплота выделяется только в подходящих проводниках и источнике напряжения. Источник питания в этом случае можно исключить, так как соленоид функционирует в короткозамкнутом режиме. При этом поле может существовать без расхода энергии бесконечно долго при условии сохранения сверхпроводимости.

Устройства для создания мощных магнитных полей включают в себя три главные части:
  1. Соленоид.
  2. Источник тока.
  3. Система охлаждения.

При проектировании соленоида берут во внимание величины внутреннего канала и мощности источника питания.

Создание устройства с резистивным соленоидом для образования стационарных полей является глобальной научно-технической задачей. В мире, в том числе и в нашей стране, существует всего несколько лабораторий с подобными устройствами. Применяются соленоиды различных конструкций, эксплуатация которых осуществляется около тепловой границы.

Для обслуживания таких устройств необходим персонал, состоящий из работников высокой квалификации, работа которых дорого ценится. Большая часть финансов расходуется на оплату электрической энергии. Эксплуатация и обслуживание таких мощных соленоидов со временем окупается, так как ученые и исследователи различных областей науки, из разных стран могут получать важнейшие результаты для развития науки.

Наиболее сложные и важные задачи можно решить путем применения сверхпроводящих соленоидов. Этот способ более эффективный, экономичный и простой. Для примера можно назвать создание мощных стационарных полей сверхпроводящими соленоидами. Наиболее оригинальное свойство сверхпроводимости – это отсутствие электрического сопротивления у некоторых сплавов и металлов при температуре ниже критического значения.

Явление сверхпроводимости позволяет производить соленоид, не имеющий диссипации энергии при прохождении электрического тока. Однако, образованное поле имеет ограничение в том, что при достижении некоторого значения критического поля свойство сверхпроводимости разрушается, и электрическое сопротивление возобновляется.

Критическое поле повышается при снижении температуры от 0 до наибольшего значения. Еще в 50-х годах прошлого века открыты сплавы, у которых критическая температура находится в интервале от 10 до 20 К. При этом они имеют свойства очень мощных критических полей.

Технология создания таких сплавов и производство из них материалов для катушек соленоидов очень трудоемка и сложна. Поэтому такие устройства имеют высокую стоимость. Однако их эксплуатация недорогая и простая в обслуживании. Для этого необходим только источник питания низкого напряжения небольшой мощности и жидкий гелий. Мощность источника понадобится не выше 1 киловатта. Устройство таких соленоидов состоит из катушки, выполненной из меди и сверхпроводника многожильным проводом, лентой или шиной.

Существует возможность снижения энергетических затрат на создание еще более мощных полей. Эта возможность реализуется в нескольких ведущих странах, в том числе и в России. Такой способ основан на применении комбинации из водоохлаждаемого и сверхпроводящего соленоидов. Его еще называют гибридным соленоидом. В этом устройстве интегрируются наибольшие достижимые поля обоих типов соленоидов.

Водоохлаждаемый соленоид должен находиться внутри сверхпроводящего. Создание гибридного соленоида является объемной и сложной научно-технической проблемой. Для ее решения требуется работа нескольких коллективов научных учреждений. Подобное гибридное устройство эксплуатируется в нашей стране в Академии наук. Там соленоид со сверхпроводящими свойствами имеет массу 1,5 тонны. Обмотка выполнена из специальных сплавов ниобия с цинком и титаном. Обмотка водоохлаждаемого соленоида выполнена медной шиной.

Устройство и принцип действия

Соленоидом также можно назвать катушку индуктивности, которая намотана проводом на каркас в виде цилиндра. Такие катушки могут быть намотаны как одним, так и несколькими слоями. Так как длина обмотки намного больше диаметра, то при подключении постоянного напряжения на эту обмотку, внутри катушки образуется магнитное поле.

Часто соленоидами называют электромеханические устройства, содержащие катушку, внутри которой имеется ферромагнитный сердечник. Такие устройства выполнены в виде втягивающих реле автомобильного стартера, различных электроклапанов. Втягивающим элементом такого своеобразного электромагнита является сердечник из ферромагнитного материала.

Если в устройстве соленоида нет сердечника, то при подключении постоянного тока вдоль обмотки образуется магнитное поле. Индукция этого поля равна:

Где, N – количество витков в обмотке, l – длина катушки, I – ток, протекающий по соленоиду, μ0 — вакуумная магнитная проницаемость.

На концах соленоида величина магнитной индукции в два раза ниже, по сравнению с внутренней частью, так как две части соленоида совместно образуют двойное магнитное поле. Это применимо к длинному или бесконечному соленоиду, в сравнении с диаметром каркаса обмотки.

По краям соленоида магнитная индукция равна:
Так как соленоиды являются катушками индуктивности, следовательно, соленоид может запасать энергию в магнитном поле. Эта энергия равна работе, совершаемой источником, для образования тока в обмотке.
Этот ток образует в соленоиде магнитное поле:
Если ток в катушке изменяется, то возникает ЭДС самоиндукции. В этом случае напряжение на соленоиде определяется:
Индуктивность соленоида определяется:

Где, V – объем катушки соленоида, z – длина проводника катушки, n – количество витков, l – длина катушки, μ0 — вакуумная магнитная проницаемость.

При подключении к проводникам соленоида переменного напряжения, магнитное поле будет создаваться тоже переменным. Соленоид имеет сопротивление переменному току в виде комплекса двух составляющих: активной и реактивной. Они зависят от индуктивности и электрического сопротивления проводника катушки.

Похожие темы:

Принцип работы соленоида

Линейный соленоид

Линейный соленоид — это электромагнитное устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическое толкающее или тянущее усилие или движение.

Соленоиды используются во многих устройствах для обеспечения линейного или вращательного приведения в действие  механических систем.

Хотя управление соленоидом может быть таким же простым, как включение и выключение нагрузки (например, выключатель), часто более высокая производительность может быть получена с помощью специализированной интегральной микросхемы  для его управления.

Принцип работы соленоида

Самая примитивная конструкция соленоида представляет собой катушку, создающую магнитное поле.

Устройства, которые мы называем соленоидами, состоят из катушки и движущегося сердечника из железа или другого материала.

При подаче тока в катушку сердечник втягивается и приводит в движение механический объект, соединенный с сердечником.

Простой соленоид показан ниже:

Для приведения в движение сердечника на катушку подается напряжение. Поскольку индуктивное сопротивление катушки довольно велико для ускорения процессов срабатывания на катушку подают повышенное напряжение. Втягивающая сила сердечника пропорциональна току.

Для удержания механического устройства в активной зоне необходим гораздо меньший ток. Если ток в катушке после доведения механического устройства до конечной точки не уменьшить, то это вызовет значительно больший нагрев соленоида.

Для решения этой проблемы можно использовать  драйвер постоянного тока. Ток можно контролировать по времени для обеспечения минимальных тепловых потерь при максимально необходимом удерживающем моменте.

Простые драйверы для соленоидов

Самый простой способ управлять соленоидом — включить и выключить ток.

Это часто делается с помощью переключателя MOSFET с низкой стороны и токового защитного диода (рисунок ниже).

В этой схеме ток ограничен только напряжением питания и постоянным сопротивлением соленоида.

Электромеханические характеристики простого привода соленоида ограничены. Поскольку полное напряжение и ток применяются в течение 100% времени, ток втягивания ограничивается постоянной мощностью рассеяния соленоида. Большая индуктивность катушки ограничивает скорость нарастания тока при включении соленоида.

Высокопроизводительный драйвер соленоида

В большинстве применений полный ток необходим только для втягивания соленоида. После завершения движения уровень тока в соленоиде может быть снижен, что приводит к экономии энергии и значительно меньшему количеству тепла, выделяемого в катушке. Это также позволяет использовать более высокое напряжение питания, что обеспечивает форсировку тока втягивания, чтобы сделать процесс втягивания сердечника соленоида более быстрым и обеспечить большую силу втягивания.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 2 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

назначение клапана в коробке передач

Соленоиды, не имеют ничего общего с обычной солью, хотя по звуку эти понятия несколько роднятся. На самом деле соленодоиды-это такие клапана в легковой машине.

Зачем они нужны?

Соленоиды, обеспечивают в машине открытие специального клапана, который в свою очередь нужен для смазки АКПП. Такие Соленоиды для АКПП, сами по-себе не работают. Их функционал зависит от работы электронного блока в авто.

Также стоит указать на то, что и сами АКПП, являются клапанами непростыми, а электромагнитными. С их помощью владелец авто может регулировать бесперебойную и надежную как смазку, так и охлаждение всех находящихся в трансмиссии частей.

Что собой представляет подобный клапан?

Строение соленоидов АКПП довольно простое. В обычный клапан такой конструкции входит магнитный стержень, имеющий обмотку из меди. Таким образом, когда авто готово к движению и все важные узлы уже находятся под напряжением, соленоид открывает и закрывает специальный канал в котором содержится смазочное масло для АКПП. Тем самым охлаждая важные узлы в работе авто.

В чем принцип действия?

Он до банальности простой. Когда напруги нет, то соленоид АКПП, притягивается к масляному каналу за счет пружин. Так происходит закрытие канала. Однако при поступлении тока, возникает магнитное поле за счет которого пружина как бы автоматически выталкивает клапан наружу, открывая доступ к маслу для смазки.

Разновидности клапанов

Современные соленоиды в отличие от устаревших классических устроены несколько сложнее и управляются за счет импульсной модуляции. Такое нововведение позволило клапану открываться намного плавнее чем обычно. В результате чего количество поступающего масла увеличивается, плавно растекаясь по деталям, обеспечивая более качественную смазку АКПП.

Преимуществом современных соленоидов можно назвать экономность последних при выходе из строя. Замены осуществляются по одному, а не комплектом как в классическом варианте.

Типы клапанов на сегодня

Среди нынешних деталей, как например, соленоид АКПП можно выделить несколько самых распространенных типов электроклапанов авто.

Итак:

1. 3, 4, 5-WAY электроклапана, они служат «переключателями». Бывают как шариковыми, так и золотниковыми.

2. EPC или LPC –эти модели осуществляют контролирующую функцию линейного давления.

3. ТСС больше служит для осуществления блокировки гидротрансформатора.

4. Shift solenoid — соленоид-переключатель, служащий для переключения скоростей, его еще называют «шифтовиком».

5. Современные клапана, так называемые функциональные, которые обеспечивают управление клапанами непосредственно самой плиты по типу транзистора в стандартной электросхеме.

6. Модель обеспечивающая качество переключения передач и работает она лишь для мягкого переключения со скольжением передач.

7. Соленоид управляющий охлаждением смазки. Его работа сродни термостату, который осуществляет открытие канала для понижения температуры масла через внешний радиатор, к примеру.

Как видите, на сегодня типов и видов соленоидов очень большое количество. Причем, их конструкции и возможности все время расширяются и усложняются одновременно, а диагностика и ремонт упрощается до банальной замены. Хотя еще недавно в большинстве случаев требовалась чистка соленоидов.

Как распознать поломку?

Соленоид АКПП при неисправности можно определить по некоторым признакам:

1. Ваша АКПП стала намного чаще перестраиваться в режим аварийности.

2. Если при стандартном переключении скоростного режима появились резкие толчки.

3. Если при плавном наборе оборотов отчетливо слышны удары в коробке.

Таким образом, заметив такие признаки в машине, владельцу нужно срочно провести глубокую сервисную диагностику и при обнаружении прибегнуть к ремонту АКПП. Поскольку в подобных случаях мастера сервисных центров чаще всего обнаруживают именно неисправности соленоидов.

Возможные причины выхода из строя клапанов

Современные соленоиды, способны выходить из рабочего строя, как и любой другой сложный компонент авто. Причем причины могут быть не только из-за износа последних, но и связанные с другими скорее внешними причинами.

1. Одной из причин неисправности АКПП и соленоидов в частности может стать применение владельцем автомобиля плохого, некачественного масла. Что же происходит в этом случае? На частях клапана начинает коксоваться масляный осадок, что в определенный момент заклинит в одном положении шток, а значит и сам канал и ни о каком нормальном функционале уже речь идти не может.

Ремонт соленоида в этом случае сложный и дорогостоящий, поскольку менять придется не один,а все сразу. Избежать этого поможет регулярная замена расходно-смазочных материалов.

2. К поломке электроклапанов может привести и неисправность блока управления авто. Но проверить так это или нет можно лишь путем компьютерной диагностики машины. Цена восстановления при этом будет высокой за счет стоимости самого блочка.

Характер езды

Как бы это удивительно не казалось, но от характера езды на вашем авто, во многом зависит и срок службы который сможет прослужить вам соленоид. Специалисты утверждают что более мягкая неторопливая езда на машине значительно продлевает срок службы соленоидов.

А вот если вы поклонник более агрессивной манеры ведения своего авто, то должны знать, что частое нажатие на педаль газа и частое переключение передачи, станет причиной отказа от работы, выхода из рабочего строя соленоида, износа в прямом смысле слова, буквально на первой сотне километров.

Износ плунжера также станет причиной отказа работы клапана, будет наблюдаться нерегулярная подача тока, затем вы заметите что плохо подается смазка в АКПП, дальше вы увидите плохой функционал гидроблока и коробки в целом и так далее. То есть банальное чрезмерное использование педали сцепления, может привести к автоматической неисправности и нарушению работы электроклапана-соленоида.

Чем чревато?

Многих автовладельцев часто волнует вопрос о том, можно ли игнорировать отработавший свой ресурс электроклапан и чем это чревато, если ли какая –то альтернатива или нужно срочно ехать в СТО.

Давайте по порядку. По сути электроклапана открывают канал, заблокированного сцепления фрикционов. Конечно скоростя можно переключать и с толчками, не страшно, тем более что вы знаете, что это неисправный клапан. Но при этом, нельзя также забывать и о том, что может быть не до конца открытым либо закрытым сам канал, что сродни недоотжатому в МКП сцеплению.

Это создаст недостачу давления и работу в сухом режиме, что станет причиной сжигания и масла и фрикционов, начнется выработка всего железа и втулки. В конечном итоге вы получите смерть соленоидов из-за их работы на полное сечение.

Что это значит?

Лишь то, что после выработки ресурса втулок вибрации, полетят все валы, а также и сочленения. Итог будет таковым, что ремонтировать вашу коробку уже не будет смысла, проще будет купить ее новую.

Поэтому любите свое авто, как себя, делайте все вовремя и машинка прослужит вам долгие годы. Ведь неверную работу клапанов-соленоидов можно сравнить с болезнью человека, такой как ангина или ГРИПП. Перенося которую на ногах, человек гробит свое сердце навсегда, так и тут.

Итоги

Давайте подведем итоги. Самыми распространенными причинами отказа электроклапанов в коробке, являются:

1. Засорение. Высочайший урон приносит клеевой слой на фрикционах. Все канальчики забиваются, а плунжеры при этом клинит. Нештатный функционал соленоидов-клапанов может нарушить работу всей АКПП. Значит гидравлический блок время от времени все-таки стоит чистить и желательно его менять по мере изнашивания фрикционов. Особого внимания заслуживает фрикцион гидротрансформатора.

2. Выработка самого клапана-соленоида и его частей. Смиритесь, они к сожалению, тоже не вечны и имеют свой разумный ресурс. Хорошо бы выполнять их замену по регламенту, не дожидаясь пока компьютер при диагностике станет показывать ошибку.

Помните даже максимально современным и надежным электроклапанам замена нужна уже на 200000 километрах пробега! Самые незначительные изменения характеристик в работе электроклапанов гидроблока коробки, повлекут за собой наличие в движении пробуксовок, толчков при смене передач.

При длительной ненормальной эксплуатации поломаются все железные детали коробки: корзина сцепления, лента торможения, планетарные механизмы и прочее. А восстановление с заменой последних в денежном плане выйдет гораздо дороже текущего периодического сервиса.

Поделитесь информацией с друзьями:


СОЛЕНОИД — Физический энциклопедический словарь

(от греч. solen — трубка и eidos — вид), свёрнутый в спираль изолированный проводник, по к-рому течёт электрич. ток. Обладает значит. индуктивностью и малым активным сопротивлением и ёмкостью. В ср. части внутр. полости С., длина к-рого значительно больше диаметра, магн. поле С. направлено параллельно его оси и однородно (рис.), причём его напряжённость пропорц. силе тока и (приближённо) числу витков.

Внеш. магн. поле С. подобно полю стержневого магнита. С. с железным сердечником во внутр. полости представляет собой электромагнит.

Источник: Физический энциклопедический словарь на Gufo.me


Значения в других словарях
  1. соленоид — СОЛЕН’ОИД, соленоида, ·муж. (от ·греч. solen — трубка и eidos — вид) (тех., физ.). Проволочная спираль, вокруг которой, при пропускании электрического тока, создается магнитное поле. Толковый словарь Ушакова
  2. соленоид — -а, м. физ., тех. Намотанный на цилиндрическую поверхность проводник, по которому течет электрический ток. [От греч. σωλήν — трубка и ε’ι̃δου — вид] Малый академический словарь
  3. соленоид — орф. соленоид, -а Орфографический словарь Лопатина
  4. соленоид — соленоид м. Проволочная спираль, намотанная на сердечник, вокруг которой при пропускании электрического тока создается магнитное поле. Толковый словарь Ефремовой
  5. соленоид — Соленоид, соленоиды, соленоида, соленоидов, соленоиду, соленоидам, соленоид, соленоиды, соленоидом, соленоидами, соленоиде, соленоидах Грамматический словарь Зализняка
  6. Соленоид — См. Гальванизм и Электродинамика. Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
  7. соленоид — Солен/о́ид/. Морфемно-орфографический словарь
  8. соленоид — Соленоида, м. [от греч. solen – трубка и eidos – вид] (тех., физ.). Проволочная спираль, вокруг к-рой, при пропускании электрического тока, создается магнитное поле. Большой словарь иностранных слов
  9. соленоид — сущ., кол-во синонимов: 1 катушка 19 Словарь синонимов русского языка
  10. Соленоид — (от греч. solen — трубка и eidos — вид) катушка индуктивности обычно в виде намотанного на цилиндрическую поверхность изолированного проводника, по которому течёт электрический ток. В средней части внутренней полости… Большая советская энциклопедия
  11. СОЛЕНОИД — СОЛЕНОИД, ЭЛЕКТРОМАГНИТ, в котором мягкий железный сердечник двигается, открывая или закрывая электрическую цепь, таким образом работая как переключатель, или РЕЛЕ. Научно-технический словарь
  12. соленоид —

Что такое соленоид? (с иллюстрациями)

A соленоид — это устройство, преобразующее энергию в поступательное движение. Этот энергия может исходить от электромагнитного поля, пневматического (пневматического) камера, или гидравлический (заполненный жидкостью) цилиндр. Эти устройства обычно встречается в сборках электрического звонка, автомобильных стартерах, промышленные пневмомолоты и многие другие машины, которые всплеск силы для перемещения определенной части.

Соленоид.

В чтобы понять основной принцип, человек может изучить типичный автомат для игры в пинбол. В начале игры упирается стальной шар на плунжере с резиновым наконечником, который удерживается на месте за счет сжатия пружина, что означает, что у него нет энергии для перемещения мяча в состоянии покоя. В рука игрока обеспечивает дополнительную энергию, так как узел плунжера вытащил обратно. После отпускания пружина заставляет почти весь поршень кинетическая энергия штифта на небольшой площади стального шара.Мяч бросается на игровое поле, и начинается игра в пинбол. Это руководство поршень представляет собой элементарный пример соленоида.

Семь соленоидов.

сложность использования ручных поршней для пинбола на других машинах заключается в том, что кто-то должен постоянно тянуть пружину назад и высвобождать энергию рука.Усовершенствованный соленоид обеспечит собственные средства отвода назад на штифт и контролируя его отпускание. Это принцип простой электрический, в котором металлический цилиндр действует как «поршень.»

А пружина сжатия частично удерживает этот металлический штифт из электромагнитный корпус.Когда питание от аккумулятора или электрического генератор обтекает электромагнит, металлический штифт или цилиндр магнитно притягивается внутри корпуса, так же, как рука игрока тянет поршень обратно в примере с пинболом. Когда электрический ток останавливается, штифт отпускается, и пружина сжатия отправляет его вперед со значительной силой. Булавка может ударить внутрь колокола или с силой вытолкните деталь из формовочной машины. Многие электронные машины содержат множество соленоидов.

Другое типы зависят от сжатого воздуха для их мощности. Один поршень может быть помещенный в герметичный цилиндр, подключенный к источнику сжатый воздух. Сильная внутренняя пружина может удерживать поршень в поместите, пока давление воздуха не достигнет заданного уровня, а затем поршень освобожден.Сжатый воздух может выйти, поскольку поршень движется вперед.

Потому что энергия, выделяемая соленоидом, может быть сконцентрирована, пневматическая популярны для тяжелых инструментов и приложений механической обработки, требующих существенная мощность. Отбойный молоток — хороший пример этого типа в действие.Центральный поршень вбивается воздухом в бетон, затем отдача курка возвращает поршень в исходное состояние должность.

An даже более мощный соленоид использует гидравлику в качестве источника энергии. Поршень или палец находится в цилиндре, заполненном гидравлической системой. жидкость.Когда эта гидравлическая жидкость заполняет цилиндр, все толкается вперед, включая поршень или штифт. Когда поршень движется к кусок металла или другая цель, скопление жидкости становится очень устойчивым на сжатие, и поршень сконцентрирует все энергия на все, что он встречает, даже на самый тяжелый титан.

Когда соленоид высвободил всю свою энергию, гидравлическая жидкость стекает из камеры и поршень возвращается в исходное положение должность.Это действие может произойти в считанные секунды. Этот тип настолько мощный, что обычно используется только для самых тяжелых проекты. Волновые бассейны используют их для освобождения гигантских стопоров на дно их резервуаров. Производители самолетов используют этот тип для гнуть титан и другие тяжелые металлы.

Соленоид — это электромагнитное устройство, используемое для дистанционного или автоматического переключения, приведения в действие или регулировки вторичного устройства..

Что такое соленоид — принцип его работы и типы

Соленоиды — это простые компоненты, которые можно использовать для различных приложений. Название «соленоид» происходит от греческого слова «Solen», что означает канал или трубу. Соленоиды используются как в бытовом, так и в промышленном оборудовании, они доступны в различных исполнениях, каждый из них имеет свои специфические области применения. Несмотря на то, что приложение меняется, принцип их работы всегда остается прежним. Здесь мы обсудим работу соленоида и различные типы соленоидов.

Что такое соленоид?

Соленоид — это длинный кусок проволоки, намотанный в форме катушки. Когда электрический ток проходит через катушку, внутри катушки создается относительно однородное магнитное поле.

Соленоид может создавать магнитное поле из электрического тока, и это магнитное поле можно использовать для создания линейного движения с помощью металлического сердечника. Это простое устройство можно использовать в качестве электромагнита, индуктора или миниатюрной беспроводной приемной антенны в цепи.

Принцип работы соленоида

Соленоид просто работает по принципу «электромагнетизма». Когда в катушке создается ток, протекающий через магнитное поле, если вы поместите металлический сердечник внутри катушки, магнитные линии потока будут сосредоточены на сердечнике, что увеличивает индукцию катушки по сравнению с воздушным сердечником. Эта концепция электромагнитной индукции была более детально проработана в нашем предыдущем проекте катушки Тесла.

Большая часть потока сосредоточена только на сердечнике, в то время как часть потока появляется на концах катушки, а небольшое количество потока появляется вне катушки.

Магнитная сила соленоида может быть увеличена за счет увеличения плотности витков или увеличения тока, протекающего в катушке.

Как и все другие магниты, активированный соленоид имеет как положительный, так и отрицательный полюса, через которые объект может притягиваться или отталкиваться.

Типы соленоидов

На рынке доступны различные типы соленоидов, классификация основана на материалах, конструкции и функциях.

  • Ламинированный соленоид переменного тока
  • DC- C соленоид рамы
  • DC- D соленоид рамы
  • Линейный соленоид
  • Поворотный соленоид

Ламинированный соленоид переменного тока

Ламинированный соленоид переменного тока состоит из металлического сердечника и катушки с проволокой.Сердечник изготовлен из ламинированного металла для уменьшения паразитного тока, что помогает улучшить характеристики соленоида.

Соленоид переменного тока имеет особое преимущество, потому что он может создавать большую силу при первом ходе. Это потому, что они имеют пусковой ток (мгновенный высокий входной ток, потребляемый источником питания или электрооборудованием при включении). Они способны использовать большее количество ходов, чем многослойный соленоид постоянного тока.

Они доступны в различных конфигурациях и диапазонах, и они производят чистый жужжащий звук во время работы.

Ламинированный соленоид переменного тока может использоваться в разнообразном оборудовании, требующем немедленных действий, например, в медицинском оборудовании, замках, транспортных средствах, промышленном оборудовании, принтерах и в некоторых бытовых приборах.

Соленоид C-образной рамы постоянного тока

Рамка C относится к конструкции соленоида.Соленоид DC C-Frame имеет только рамку в форме буквы C, которая покрыта вокруг катушки.

Соленоид DC C-Frame используется во многих повседневных применениях из-за более контролируемого хода. Хотя говорят, что это конфигурация постоянного тока, они также могут использоваться в оборудовании, предназначенном для питания переменного тока.

Источник изображения: https://uk.rs-online.com

Этот тип соленоида в основном используется в игровых автоматах, фотографических ставнях, сканерах, автоматических выключателях, счетчиках монет и автоматах для размена купюр.

Соленоид D-образной рамы постоянного тока

Этот тип соленоида состоит из двух частей, закрывающих катушки. Они имеют ту же функцию, что и соленоид C-образной рамы, поэтому D-образная рама также может использоваться с питанием переменного тока и имеет операцию регулируемого хода.

Соленоид DC с D-образной рамой используется как в обычных, так и в медицинских приложениях, таких как игровые автоматы, банкоматы и анализаторы крови и газов.

Линейный соленоид

Линейные соленоиды более известны в народе.Он состоит из катушки с проволокой, которая намотана на подвижный металлический сердечник, который помогает нам прикладывать тянущее или толкающее усилие к механическому устройству.

Этот тип соленоидов чаще всего используется в пусковых устройствах. Этот механизм переключения помогает в замыкании цепи и позволяет току проходить через механизм.

Линейные соленоиды особенно используются в автоматизации и высокозащищенных дверных механизмах и стартерах автомобилей и мотоциклов.

Поворотный соленоид

Поворотный соленоид — это уникальный тип соленоида, который используется в различных приложениях, где требуется простой процесс автоматического управления. Он работает по тому же принципу, что и другие соленоиды, и имеет те же элементы, катушку и сердечник, но у них другое действие.

Металлический сердечник крепится к диску и имеет небольшие канавки под ним. Размер канавок точно соответствует размерам канавок в корпусе соленоида.Он также имеет шарикоподшипники для облегчения движения.

Когда соленоид срабатывает, сердечник втягивается в корпус соленоида, и сердечник диска начинает вращаться. Эта установка будет иметь место пружины между сердечником и корпусом соленоида. После отсоединения источника питания пружина толкает сердечник диска в исходное положение.

Поворотный соленоид более прочен по сравнению со всеми другими типами соленоидов. Первоначально они были разработаны только для защитных механизмов, но в настоящее время вы сможете найти их во многих автоматизированных промышленных механизмах, таких как лазер и затвор.

Заключение

Теперь вы знаете о соленоидах , принципах работы и различных типах соленоидов , доступных на рынке. Соленоиды — это простое и эффективное решение для управления клапанами и электромагнитными переключателями или механическими блокировками.

Их принцип действия и мгновенный отклик сделали их лучшим решением для приложений, требующих большого количества энергии в небольшом пространстве и где требуется быстрая, стабильная и надежная работа.

Вот нескольких приложений, которые используют соленоид вместе со схемой его драйвера:

Теперь вы знаете все о соленоиде, так что вы можете приступить к реализации этих знаний своим творчеством, чтобы воспользоваться свойствами соленоида для создания вашего следующего изобретения.

.

Что такое соленоид — типы, принцип работы и его применение

Соленоиды — это простые электрические компоненты, которые находят множество применений в повседневной жизни. Сам термин происходит от греческого названия «солен», которое обозначает канал или трубу. Вторая часть названия взята из греческого названия «эйдос», которое относится к очертанию. В основном это деталь в виде трубы. Соленоид используется во множестве приложений, и существует множество типов конструкций соленоидов.У каждого из них есть свои свойства, которые делают его полезным во многих точных приложениях. Различная конструкция этих компонентов не изменяет их необходимых рабочих характеристик, и конструкция соленоидов может быть выполнена по-разному. Как правило, соленоид работает по общему электрическому принципу, но механическая энергия этого устройства распределяется по-разному в разных конструкциях.

Что такое соленоид и принцип его работы

Соленоид — это очень простой компонент, который включает в себя катушку с проволокой, покрытую вокруг сердечника, сделанного из металла.Когда к соленоиду подается ток, он создает постоянное магнитное поле. Электричество превращается в магнетизм, затем оно превращается в электричество, и поэтому эти две силы объединяются в одну.

Однородное поле соленоида привлекает тем, что, если соленоид имеет неизмеримую длину, магнитное поле будет одинаковым везде вдоль элемента. В соленоиде это иногда означает, что очень маленькие электрические компоненты могут выполнять изумительный объем работы.Например, мощный соленоид может просто захлопнуть клапан, закрытие которого потребовало бы даже самого крепкого сантехника.

Различные типы соленоидов

На рынке доступны различные типы соленоидов. Они различаются по материалу, дизайну и функциям. Но все виды соленоидов основаны на одних и тех же электрических принципах.

  • Ламинированный соленоид переменного тока
  • Соленоид C-рамы постоянного тока
  • Соленоид D-образной рамы постоянного выполнили свой первый удар.Они также могут использовать более длинный ход, чем соленоид постоянного тока. Они доступны в нескольких различных конфигурациях и диапазонах. Эти типы соленоидов будут издавать чистый звук при использовании. Многослойный соленоид переменного тока
    Соленоид с C-образной рамой постоянного тока

    Соленоид с C-образной рамой постоянного тока использует только рамку в форме буквы C, которая покрыта вокруг катушки. Этот вид соленоидов имеет широкий спектр различных применений. Несмотря на то, что они известны в конфигурации постоянного тока, они также могут быть разработаны для использования с питанием переменного тока.


    Соленоид C-образной рамы постоянного тока
    Соленоид D-образной рамы постоянного тока

    Соленоидные шестерни DC D-образной рамы имеют раму, состоящую из двух частей, которая покрыта вокруг катушек. Они используются в нескольких различных приложениях, например, в промышленных. Как и C-Frame, эти соленоиды также могут быть сконструированы в качестве альтернативы переменному току для приложений, когда свойства соленоида переменного тока более привлекательны, чем соленоида постоянного тока.

    Электромагнит DC D-образной рамы
    Линейный соленоид

    Этот тип соленоидов более знаком большинству людей.Они способны использовать тянущее или толкающее усилие на механическом устройстве и могут использоваться для множества задач измерения. Эти соленоиды используются в различных приложениях. Например, соленоид на пусковом устройстве транспортного средства, в состав которого входит двигатель. Когда электрический ток протекает через соленоид, он будет двигаться линейно, чтобы соединить два контакта.

    Линейный соленоид

    Когда два контакта соединяются, они пропускают энергию от аккумуляторной батареи к различным компонентам автомобиля и запускают автомобиль.Лучшее применение соленоида — электрический замок. Когда замок прикреплен к засову на двери, он может немедленно защитить дверь, достаточную, чтобы выдержать большое количество насилия.

    Поворотный соленоид

    Поворотный соленоид — хороший пример механической силы, которую можно использовать различными методами, чтобы упростить процесс автоматического управления и довольно легко сделать жизнь проще. В этом соленоиде аналогичная конструкция катушки и сердечника, хотя и несколько измененная. Во вращающемся соленоиде вместо соленоида используется диск, представляющий собой простое устройство с сердечником и катушкой.Корпус соленоида совмещен с канавками, а шарикоподшипники используются для облегчения движения.

    Поворотный соленоид

    При срабатывании соленоида сердечник втягивается обратно в катушку. Эта сила преобразуется в силу вращения диска. Большинство устройств также имеют пружину. Когда источник питания отсоединен от соленоида, пружина заставляет сердечник вытягиваться из катушки, освобождая диск и переводя его обратно в свое уникальное положение.

    Подобно многим электрическим устройствам, этот инструмент был разработан как устройство безопасности.Этот продукт был впервые использован во время Второй мировой войны как способ повышения прочности устройств, используемых в бомбах. В настоящее время такие соленоиды представляют собой электрические компоненты общего назначения, которые очень подходят для использования в тяжелых промышленных условиях.

    Применения соленоида
    • Соленоид — это важная катушка с проводом, которая используется в электромагнитах, индукторах, антеннах, клапанах и т. Д. Применение соленоидов различается по множеству типов, таких как медицинские, запорные системы, промышленное использование, нижняя часть линейные и автомобильные соленоиды.
    • Соленоид используется для электрического управления клапаном, например, сердечник соленоида используется для приложения механической силы к клапану.
    • Они также могут использоваться в определенных типах дверных запорных систем, которые используют электромагнит и обеспечивают очень надежное закрытие.
    • Соленоид используется во многих различных устройствах и продуктах, таких как компьютерные принтеры, механизмы впрыска топлива, используемые в автомобилях и в различных промышленных условиях.
    • Главное преимущество соленоида в том, что при подаче электричества реакция соленоида происходит мгновенно.
    • Эта быстрая реакция — один из наиболее важных факторов при решении задач применения соленоидов.

    Таким образом, речь идет о различных типах соленоидов, включая многослойный соленоид переменного тока, соленоид с рамой постоянного тока, соленоид с D-образной рамой постоянного тока, линейный соленоид, вращающийся соленоид и трубчатый соленоид. Кроме того, любые вопросы по реализации электрических проектов, пожалуйста, оставьте свои отзывы или предложения в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, Какова функция соленоида?

    Фото:

    .

    Что такое соленоид и магнитное поле соленоида

    Что такое соленоид и магнитное поле соленоида
    Что такое соленоид? Соленоид — это эмалевый провод (катушка), намотанный на круглую форму, сделанный из твердых материалов, таких как сталь, для создания однородного магнитного поля. Он действует как электромагнит, когда через него проходит электрический ток. Он также используется для управления движением объектов, например, для управления переключением реле.
    Его размер варьируется от менее четверти дюйма до более 15 дюймов в диаметре.
    Магнитное поле соленоида:

    Есть два основных закона, которыми управляют соленоиды, а именно:

    • Закон Фарадея
    • Закон Ампера
    Закон Фарадея Закон Фарадея говорит, что когда проводник движется внутрь магнитное поле, оно производит ЭДС, а индуцированная ЭДС или напряжение пропорциональны скорости изменения магнитного потока и количеству витков катушки.
    Генерируемое напряжение = E = -N dɵ / dt
    Где
    E = индуцированное напряжение
    N = количество витков
    ɵ = BA = где B = магнитный поток, A = площадь катушки.
    Закон Ампера

    MMF (магнитная движущая сила) вокруг замкнутого контура равна электрическому току, заключенному в контуре.
    BL = µNI
    Так как он концентрирует магнитные линии потока, его сердечник изготовлен из ферромагнитных материалов. Когда электрический ток проходит через катушку, в материале сердечника возникает магнитный поток. Некоторый магнитный поток появляется вне катушки (около концов сердечника), и небольшое количество потока течет через катушку.

    Сердечник соленоида:

    Соленоид — это базовое устройство, которое используется для создания электромагнитного тракта для передачи максимальной плотности магнитного потока с минимальным потреблением энергии.Другими словами, это устройство, преобразующее электрический сигнал в механическое движение. Полезная цель соленоида — получить взаимосвязь между переменными ампер-витками и плотностью магнитного потока, работающей в воздушном зазоре, то есть передать максимальную энергию (NI) от катушки соленоида в рабочую зону. Важно учитывать влияние тепла, поскольку увеличение температуры катушки снижает рабочую мощность соленоида.

    Основные термины, относящиеся к соленоидам и приводам.
    Насыщение:

    Насыщение пути железа в соленоиде учитывается двумя способами:

    • Железо перестает переносить любое увеличение потока.
    • Точка, в которой железо начинает насыщаться.

    При увеличении входной мощности плотность магнитного потока увеличивается до насыщения железа. Любое дальнейшее увеличение мощности приведет к увеличению нагрева без увеличения силы и крутящего момента. Выходное усилие можно увеличить, изменив площадь пути утюга.

    Ампер-витков:

    Ток зависит от количества витков медного провода. Магнитная цепь определяет значение магнитного потока внутри соленоида, используя постоянное напряжение для уменьшения ампер-витков.т.е.
    BL = µNI или
    B = µ (N / L) I
    B = µnL

    Номинальное сопротивление и ток катушки
    Номинальное сопротивление и ток катушки можно найти с помощью простого закона Ома
    Сопротивление = V2 / P
    Ток = P / V
    Тепло:

    Тепло является функцией мощности в соленоиде и рассеивается потоком воздуха.

    Рабочий цикл:

    Рабочий цикл определяется временем включения / выключения. Если соленоид находится под напряжением ¼, то рабочий цикл составляет 25%. Он определяет количество потребляемой мощности и тепла.Соленоид разработан для непрерывного режима работы и может рассеивать в десять раз большую потребляемую мощность при нагрузке 10%. Время включения соленоида составляет одну секунду, что не вызовет каких-либо повреждений, но если на соленоид подается питание в течение 10 минут при нагрузке 25%, а время включения составляет 600 секунд, то один импульс может сжечь весь соленоид.

    Рабочая скорость:

    Время подачи питания на соленоид для завершения хода измеряется от начала начального импульса до положения подачи питания на соленоид.Это время зависит от рабочего цикла, температуры окружающей среды, входной мощности и нагрузки для данного соленоида.

    Типы соленоидов:

    Соленоиды были разделены на две основные категории:

    1. Линейный соленоид
    2. Поворотный соленоид
    1. Линейные соленоиды: Линейный соленоид представляет собой электромагнитное или электромеханическое устройство. преобразовывать электрическую энергию в магнитный сигнал или механическое движение. Он работает по тому же принципу, что и электромеханические реле, и может управляться с помощью MOSFET, транзисторов и т. Д.Он может быть спроектирован для пропорционального движения относительно потребляемой мощности, включая приложение тяги и толкания. Они используются для обеспечения высокой силы, потому что они разработаны за счет комбинации высокого магнитного потока и ферромагнитного материала для обеспечения большей мощности. Все линейные соленоиды являются тянущими, поэтому узел плунжера (как якоря) втягивается и движется к упору, когда соленоид находится под напряжением.
    Применение и использование линейных соленоидов:

    Линейные соленоиды используются в дверных замках, гидрораспределителях, роботах, автоматических выключателях, медицинском оборудовании, автомобильной трансмиссии, монетоприемнике, оросительных клапанах и почтовых машинах.

    2. Поворотные соленоиды: Поворотный соленоид также является электромеханическим устройством, которое используется для вращательного или углового движения, которое производит вращение в обе стороны, а именно по часовой стрелке или против часовой стрелки.
    Он также используется там, где требуется очень небольшое угловое перемещение, а шаговый двигатель постоянного тока не может справиться с этой задачей.
    Доступные поворотные соленоиды обеспечивают моменты самовосстановления в двух положениях (от 0 ° до 90 ° и от 90 ° до 0 °). Трехпозиционное самовосстановление (от 0 ° до + 45 ° или от 0 ° до -45 °) и двухпозиционное самовосстановление.
    Он похож на линейный соленоид, но разница в том, что сердечник установлен в центре большого плоского диска.
    Применение вращающихся соленоидов:

    Поворотные соленоиды используются в лазерах, торговых автоматах, станках, обработке фотографий, медицинских аппаратах, сортировщиках и почтовых машинах.

    Применение соленоидов в промышленности:

    Соленоиды используются почти везде в промышленности. Вот некоторые из их основных применений:

    • Запорный механизм
    • Автомобильное применение
    • Медицинское применение
    • Промышленное использование
    • Релейное переключение Управление
    • Система кондиционирования воздуха
    • Сельскохозяйственная система

    Несколько слов:
    Будучи вовлеченным в процесс проектирования и изготовления соленоида, он является одним из лучших исполнительных устройств с точки зрения размера, стоимости и простой установки, а также обеспечивает возможное решение для клиента в короткие сроки.С точки зрения использования и применения совершенно очевидно, что он играет важную роль в области медицинских технологий, безопасности и других общих отраслях в современном мире.

    Вы тоже можете прочитать

    .

    Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

    Магнитное поле, создаваемое соленоидом

    Соленоид представляет собой трехмерную проволочную структуру. Когда этот провод наматывается на металлический блок в катушке и через него пропускается электричество, он обладает некоторыми особыми магнитными свойствами. Электромагнитная индукция делает его электромагнитом, который можно включать и выключать. Сторона, в которой течение кажется движущимся по часовой стрелке, — это Южный полюс, а сторона, в которой течение, кажется, движется против часовой стрелки, — это Северный полюс.Соленоид работает как стержневой магнит и поэтому имеет множество применений.

    Этот принцип используется, среди прочего, для создания клапанов. Когда соленоид управляет электрическим переключателем, это реле.

    В машинах для игры в пинбол, транспортных средствах и традиционных дверных звонках используются соленоиды.

    Викискладе есть медиафайлы, связанные с соленоидами .
    .

    Что такое соленоидный клапан и как он работает?

    Электромагнитные клапаны используются везде, где требуется автоматическое регулирование потока жидкости. Они все в большей степени используются в самых разных типах установок и оборудования. Разнообразие доступных конструкций позволяет выбрать клапан в соответствии с конкретным применением.

    ОБЩЕЕ

    Электромагнитные клапаны используются везде, где требуется автоматическое регулирование потока жидкости. Они все в большей степени используются в самых разных типах установок и оборудования.Разнообразие доступных конструкций позволяет выбрать клапан в соответствии с конкретным применением.

    СТРОИТЕЛЬСТВО

    Электромагнитные клапаны — это блоки управления, которые при подаче электроэнергии или обесточивании либо перекрывают, либо пропускают поток жидкости. Привод имеет форму электромагнита. При подаче энергии создается магнитное поле, которое натягивает плунжер или поворотный якорь против действия пружины. В обесточенном состоянии плунжер или поворотный якорь возвращается в исходное положение под действием пружины.

    РАБОТА КЛАПАНА

    По способу срабатывания различают клапаны прямого действия, клапаны с внутренним управлением и клапаны с внешним управлением. Еще одна отличительная особенность — это количество портов или количество потоков («путей»).

    КЛАПАНЫ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

    У электромагнитного клапана прямого действия уплотнение седла прикреплено к сердечнику соленоида. В обесточенном состоянии отверстие седла закрыто, которое открывается, когда клапан находится под напряжением.

    КЛАПАНЫ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ 2-ХОДОВЫЕ

    Двухходовые клапаны — это запорные клапаны с одним входным и одним выходным отверстиями (рис.1). В обесточенном состоянии пружина с сердечником при помощи давления жидкости удерживает уплотнение клапана на седле клапана, перекрывая поток. При подаче напряжения сердечник и уплотнение втягиваются в катушку соленоида, и клапан открывается. Электромагнитная сила больше, чем объединенная сила пружины и силы статического и динамического давления среды.

    фигура 1

    КЛАПАНЫ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ 3-ХОДОВЫЕ

    Трехходовые клапаны имеют три штуцера и два седла клапана.Одно уплотнение клапана всегда остается открытым, а другое закрытым в обесточенном режиме. Когда катушка находится под напряжением, режим меняется на противоположный. Трехходовой клапан, показанный на рис. 2, выполнен с сердечником плунжерного типа. Различные операции клапана могут быть получены в зависимости от того, как текучая среда соединена с рабочими портами на рис. 2. Давление текучей среды нарастает под седлом клапана. Когда катушка обесточена, коническая пружина плотно прижимает нижнее уплотнение сердечника к седлу клапана и перекрывает поток жидкости.Порт A выпускается через R. Когда катушка находится под напряжением, сердечник втягивается, седло клапана в Порте R закрывается подпружиненным верхним уплотнением сердечника. Текучая среда теперь течет от P к A.

    фигура 2 В отличие от версий с сердечником плунжерного типа, клапаны с поворотным якорем имеют все портовые соединения в корпусе клапана. Изолирующая диафрагма предотвращает контакт текучей среды с камерой змеевика. Клапаны с поворотным якорем могут использоваться для управления любым трехходовым клапаном.Основной принцип конструкции показан на рис. 3. Клапаны с поворотным якорем стандартно оснащены ручным дублером.

    фигура 3

    ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КЛАПАНЫ С ВНУТРЕННИМ ПИЛОТОМ

    В клапанах прямого действия силы статического давления увеличиваются с увеличением диаметра отверстия, что означает, что магнитные силы, необходимые для преодоления сил давления, соответственно становятся больше. Поэтому электромагнитные клапаны с внутренним управлением используются для переключения более высоких давлений в сочетании с отверстиями большего размера; в этом случае перепад давления жидкости выполняет основную работу по открытию и закрытию клапана.

    2-ХОДОВЫЕ КЛАПАНЫ С ВНУТРЕННИМ ПИЛОТОМ

    Электромагнитные клапаны с внутренним управлением оснащены 2- или 3-ходовым пилотным соленоидным клапаном. Мембрана или поршень обеспечивают уплотнение для седла главного клапана. Работа такого клапана показана на рис. 4. Когда пилотный клапан закрыт, давление жидкости увеличивается с обеих сторон диафрагмы через выпускное отверстие. Пока существует разница давлений между впускным и выпускным портами, запорная сила доступна за счет большей эффективной площади в верхней части диафрагмы.Когда пилотный клапан открывается, давление сбрасывается с верхней стороны диафрагмы. Большая эффективная сила чистого давления снизу поднимает диафрагму и открывает клапан. Как правило, клапаны с внутренним управлением требуют минимального перепада давления для обеспечения удовлетворительного открытия и закрытия. Omega также предлагает клапаны с внутренним управлением, спроектированные с соединенным сердечником и диафрагмой, которые работают при нулевом перепаде давления (рис. 5).

    фигура 4

    МНОГООБХОДИМЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КЛАПАНЫ С ВНУТРЕННИМ ПИЛОТОМ

    4-ходовые электромагнитные клапаны с внутренним управлением используются в основном в гидравлических и пневматических системах для приведения в действие цилиндров двустороннего действия.Эти клапаны имеют четыре патрубка: впускной патрубок P, два патрубка A и B цилиндра и один патрубок выпускного патрубка R. 4/2-ходовой тарельчатый клапан с внутренним управлением показан на рис. 6. В обесточенном состоянии клапан пилотный клапан открывается при соединении входа давления с пилотным каналом. Обе тарелки главного клапана находятся под давлением и переключаются. Теперь соединение порта P подключено к A, а B может выходить через второй ограничитель через R.

    цифра 5

    КЛАПАНЫ С НАРУЖНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

    В этих типах для приведения в действие клапана используется независимая управляющая среда.На рис. 7 показан поршневой клапан с угловым седлом и закрывающей пружиной. В негерметичном состоянии, седло клапана закрываются. Трехходовой электромагнитный клапан, который может быть установлен на приводе, управляет независимой управляющей средой. Когда на соленоидный клапан подается питание, поршень поднимается против действия пружины, и клапан открывается. Версия с нормально открытым клапаном может быть получена, если пружина находится на противоположной стороне поршня привода. В этих случаях независимая управляющая среда подключается к верхней части привода.Версии двойного действия, управляемые 4/2-ходовыми клапанами, не содержат пружины.

    рисунок 6

    МАТЕРИАЛЫ

    Все материалы, из которых изготовлены клапаны, тщательно отбираются в соответствии с различными типами применения. Материал корпуса, материала уплотнения и материала соленоида выбирается для оптимизации функциональной надежности, совместимости с жидкостями, срока службы и стоимости.

    КУЗОВ

    Корпуса клапанов нейтральной жидкости изготовлены из латуни и бронзы.Для жидкостей с высокими температурами, например пара, доступна коррозионно-стойкая сталь. Кроме того, полиамидный материал используется по экономическим причинам в различных пластиковых клапанах.

    СОЛЕНОИДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

    Все части электромагнитного привода, которые контактируют с жидкостью, изготовлены из аустенитной коррозионно-стойкой стали. Таким образом обеспечивается устойчивость к коррозионному воздействию нейтральных или умеренно агрессивных сред.

    МАТЕРИАЛЫ УПЛОТНЕНИЯ

    Конкретные механические, термические и химические условия в области применения влияют на выбор материала уплотнения.Стандартный материал для нейтральных жидкостей при температурах до 194 ° F — обычно FKM. Для более высоких температур используются EPDM и PTFE. Материал PTFE универсально устойчив практически ко всем техническим жидкостям.

    НОМИНАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ — ДИАПАЗОН ДАВЛЕНИЯ

    Все значения давления, приведенные в этом разделе, представляют собой избыточное давление. Номинальное давление указано в фунтах на квадратный дюйм. Клапаны надежно работают в заданных диапазонах давления. Наши цифры действительны для диапазона пониженного напряжения от 15% до перенапряжения 10%.Если 3/2-ходовые клапаны используются в другом режиме, допустимый диапазон давления изменяется. Более подробная информация содержится в наших технических паспортах.

    В случае работы в вакууме необходимо следить за тем, чтобы вакуум был на стороне выхода (A или B), в то время как более высокое давление, то есть атмосферное давление, подключено к входному отверстию P.

    ЗНАЧЕНИЯ РАСХОДА

    Расход через клапан определяется конструктивным исполнением и типом потока.Размер клапана, требуемый для конкретного применения, обычно определяется номиналом Cv. Этот показатель разработан для стандартных единиц и условий, то есть расхода в галлонах в минуту и ​​использования воды при температуре от 40 ° F до 86 ° F при перепаде давления 1 фунт / кв. Приведены значения Cv для каждого клапана. Стандартизированная система значений расхода также используется для пневматики. В этом случае воздушный поток в SCFM вверх по потоку и падение давления 15 фунтов на квадратный дюйм при температуре 68 ° F.

    СОЛЕНОИДНЫЙ ПРИВОД

    Общей чертой всех соленоидных клапанов Omega является система соленоидов с эпоксидной изоляцией.В этой системе вся магнитная цепь — катушка, соединения, ярмо и направляющая трубка сердечника — объединены в один компактный блок. Это приводит к тому, что большая магнитная сила удерживается в минимальном пространстве, обеспечивая первоклассную электрическую изоляцию и защиту от вибрации, а также внешних коррозионных воздействий.

    КАТУШКИ

    Катушки Omega доступны для всех обычно используемых напряжений переменного и постоянного тока. Низкое энергопотребление, особенно в случае соленоидных систем меньшего размера, означает, что возможно управление через твердотельные схемы.

    рисунок 7 Доступная магнитная сила увеличивается по мере того, как воздушный зазор между сердечником и гайкой заглушки уменьшается, независимо от того, используется ли переменный или постоянный ток. Электромагнитная система переменного тока имеет большую магнитную силу, доступную при большем ходе, чем сопоставимая соленоидная система постоянного тока. Графики зависимости хода от силы, показанные на рис. 8, иллюстрируют эту зависимость.

    Ток, потребляемый соленоидом переменного тока, определяется индуктивностью. С увеличением хода индуктивное сопротивление уменьшается и вызывает увеличение потребления тока.Это означает, что в момент обесточивания ток достигает максимального значения. Противоположная ситуация применяется к соленоиду постоянного тока, где потребление тока зависит только от сопротивления обмоток. Сравнение во времени характеристик включения соленоидов переменного и постоянного тока показано на рис. 9. В момент подачи питания, т. Е. Когда воздушный зазор максимален, электромагнитные клапаны потребляют гораздо более высокие токи, чем когда сердечник полностью заполнен. втянут, т. е. воздушный зазор закрыт.Это приводит к высокой производительности и расширенному диапазону давления. В системах постоянного тока после включения тока поток увеличивается относительно медленно, пока не будет достигнут постоянный ток удержания. Таким образом, эти клапаны могут управлять только более низким давлением, чем клапаны переменного тока, при тех же размерах отверстий. Более высокие давления могут быть получены только за счет уменьшения размера отверстия и, следовательно, пропускной способности.

    ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ

    Когда на катушку соленоида подано напряжение, всегда выделяется определенное количество тепла.Стандартная версия электромагнитных клапанов имеет относительно небольшой подъем температуры. Они предназначены для достижения максимального повышения температуры 144 ° F в условиях непрерывной работы (100%) и при 10% перенапряжении. Кроме того, обычно допустима максимальная температура окружающей среды 130 ° F. Максимально допустимые температуры жидкости зависят от конкретных материалов уплотнения и корпуса. Эти цифры можно получить из технических данных.

    ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ (VDE0580) ВРЕМЯ ОТВЕТА

    Небольшие объемы и относительно высокие магнитные силы, связанные с соленоидными клапанами, обеспечивают быстрое время отклика.Для специальных применений доступны клапаны с разным временем отклика. Время отклика определяется как время между подачей сигнала переключения и завершением механического открытия или закрытия.

    ПО ПЕРИОДУ

    Период включения определяется как время между включением и выключением тока соленоида.

    ПЕРИОД ЦИКЛА

    Суммарное время включенного и выключенного периодов — это период цикла. Предпочтительный период цикла: 2, 5, 10 или 30 минут.

    ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ РАБОЧИЙ ЦИКЛ

    Относительный рабочий цикл (%) — это процентное отношение периода под напряжением к общему периоду цикла. Непрерывная работа (100% рабочий цикл) определяется как непрерывная работа до достижения установившейся температуры.

    РАБОТА КЛАПАНА

    Кодировка клапана всегда состоит из заглавной буквы. Сводка слева подробно описывает коды различных операций клапана и указывает соответствующие стандартные символы цепи.

    ВЯЗКОСТЬ

    Технические данные действительны для вязкости до указанного значения.Допускается более высокая вязкость, но в этих случаях диапазон допуска напряжения уменьшается, а время отклика увеличивается.

    ДИАПАЗОН ТЕМПЕРАТУР

    Температурные пределы для текучей среды всегда указаны. Различные факторы, например Однако условия окружающей среды, цикличность, скорость, допуск напряжения, детали установки и т. д. могут влиять на температурные характеристики. Следовательно, приведенные здесь значения следует использовать только в качестве общего руководства. В случаях, когда речь идет о работе при экстремальных температурах, вам следует обратиться за советом в технический отдел Omega.

    Техническое обучение Пример использования .

Что такое соленоид (электромагнит)? Устройство и применение соленоида

Доброго времени суток, мои дорогие читатели! В этой статье я расскажу вам, что такое соленоид и «с чем его едят». Начну я свое повествование с того, что коротко скажу, что говорит о соленоидах википедия.

Из ее сведений и из энциклопедии можно узнать, что сей прибор является разновидностью катушек индуктивности. Само же это слово произошло от слияния пары греческих слов: Солен (что значит «труба, канал») и Элиос (означающего «подобный»).

Как правило, этим понятием обозначают обмотку провода цилиндрического типа, длина которой во много раз больше диаметра. Соленоиды большой длины изготавливаются и с однослойной намоткой и с намоткой, имеющей много слоев.

В случае значительного превышения длиной намотки диаметра катушки, при прохождении по катушке тока, внутри нее возникает практически однородное электромагнитное поле. Кроме того, весьма нередко соленоидами зовут исполнительные механизмы электромеханического типа, имеющие втягиваемый сердечник из ферромагнитного материала.

Соленоиды этого вида всегда имеют внешний ферромагнитный магнитопровод, который именуется «ярмо».

То, какой силы будет магнитное поле устройства, находится в зависимости от того, сколько в катушке витков, величины силы тока и присутствия (либо отсутствия) у нее сердечника.

Увеличение количества витков намотки и силы тока в ней ведет к возрастанию силы поля магнитного характера. Введение внутрь устройства сердечника из железа еще больше увеличивает магнитную составляющую поля катушки.

Если во внутренней полости устройства имеется сердечник, то такой соленоид зовется электромагнитом. Это, в свою очередь, устройство, которое имеет в своем составе токопроводящую обмотку и сердечник из ферромагнитного материала, способный к намагничиванию во время прохождения тока по обмотке устройства и якоря, который притягивается к этому сердечнику.

Обмотку, как правило, изготавливают из медного, либо алюминиевого провода, покрытого слоем изоляции. Есть приборы, обмотка которых выполнена из материала-сверхпроводника (подробнее про сверхпроводимость). Сердечник же выполняется из таких материалов, как железо, чугун, либо железоникелевые (железокобальтовые) сплавы. Иногда, с целью снизить вредные токи вихревого характера, сердечники изготавливаются не литыми, а из пакета листов.

Основной областью применения этих устройств следует назвать электромашины и аппараты, являющиеся составной частью промавтоматики и защитной аппаратуры установок электротехники. В качестве электромагнитов соленоиды применяются в устройствах подъемного типа, в очистителях угля от частиц металла, в устройствах, сортирующих семена, формующих детали из железа и магнитофонах.

Кроме того, они используются и в приборах электроизмерительного типа. Хочется надеяться, что я достаточно понятно разъяснил, что такое соленоид, где он используется и из чего может состоять. И, думаю, что вы сами сможете найти много способов использования соленоида в самых разных его ипостасях.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

Что делает соленоид?

Соленоид — это устройство, которое может создавать электромагнетизм после того, как он был наэлектризован. В молодости, наверное, все собирали соленоид на уроках физики. Представляет собой металлический сердечник, намотанный медными проволоками .

Кто-то внедрил технологию электромагнетизма в машиностроение. В области машиностроения соленоиды представляют собой широкий спектр исполнительных механизмов, преобразующих электрический сигнал в механические движения.Электромагнитные клапаны используются для управления электромагнитными клапанами , это система управления электромагнитными клапанами. Соленоиды могут использоваться как в пневматических, так и в гидравлических системах.

Определение соленоида

Соленоид — это тип непостоянного магнита, магнетизм соленоидов может быть легко запущен и устранен путем включения и выключения питания. Соленоиды, также известные как электромагниты, представляют собой устройство с катушкой соленоида , обмотанной медными проводами, и узлом трубки соленоида , в котором находится плунжер.Соленоиды могут использоваться в большом количестве систем, таких как гидравлические системы , , пневматические системы, автомобили, бытовая техника, общественные объекты и т. Д.

Разным системам требуются разные типы соленоидов, в следующей части мы обсудим различные типы соленоидов.

Различные типы соленоидов

Поскольку соленоиды должны применяться во многих различных областях, существует различных конструкций соленоидов , чтобы сделать соленоиды подходящими для различных применений.Различные соленоиды имеют свои уникальные свойства для точных операций.

Существует много разных способов классификации типов соленоидов:

В соответствии с различными формами соленоидов бывают квадратные соленоиды и круглые соленоиды.

В соответствии с различными характеристиками соленоидов , существуют соленоиды двухтактного типа, удерживающие соленоиды, поворотные соленоиды, отводные соленоиды и т. Д.

В соответствии с различными областями применения , существуют соленоиды для оргтехники, соленоиды для автомобилей (например, соленоиды стартера), соленоиды для медицинских учреждений, соленоиды для бытовой техники, соленоиды для текстильного оборудования, соленоиды для систем безопасности, соленоиды для клапанов и др.

Несмотря на вышеупомянутые типы соленоидов, существует также соленоидов переменного тока , которые используются в переменном токе, и соленоидов постоянного тока , которые используются в постоянном токе. В разных соленоидах используются разные типы материалов, используются разные конструкции соленоидов и разные функции. Но большинство соленоидов имеют одинаковые основные принципы работы .

Как работает соленоид

Соленоид — это электромагнитное устройство, состоящее из соленоидной катушки и соленоидной трубки в сборе.Катушка соленоида представляет собой катушку, намотанную медными проводами , и когда катушка соленоида электрифицирована, обмотка медного провода создает сильную магнитную силу. Узел трубки соленоида имеет железный плунжер в центре. Плунжер соленоида подвижен, поэтому, когда катушка соленоида наэлектризована, магнитная сила толкает плунжер соленоида в движение, так что плунжер соленоида может запускать следующую операцию оборудования. Плунжер соленоида можно перемещать в сторону одной или обеих сторон катушек соленоида.

Магнитное поле соленоида

Если говорить о магнитном поле соленоида , то это полностью зависит от конструкции катушек соленоида. Катушка соленоида состоит из каркаса катушки соленоида и медных проводов. Медные провода намотаны вокруг катушки соленоидной катушки , величина магнитного поля определяется медными проводами. Число на обмотке из медной проволоки определяет величину магнитного поля соленоида.Более витков медных проводов могут создавать большую магнитную силу. Для наиболее распространенных клапанных соленоидов номинальный ход клапанных соленоидов короткий, поэтому необходимо точно контролировать магнитную силу клапанных соленоидов.

Несмотря на количество витков медных проводов, размер текущего также пропорционален величине магнитной силы катушки соленоида.

Применение соленоидов

Электромагнитная технология применяется во многих отраслях промышленности, она является основной частью промышленных индукторов, клапанов, систем безопасности и т. Д.Его можно использовать во многих отраслях, таких как нефтяная промышленность, транспортная промышленность, ограждение шоссе, автомобильная промышленность. Магнитная сила соленоидов контролируется электричеством, когда вы включаете электричество, соленоид намагничивается немедленно, когда отключено питание, соленоид перестает намагничиваться. В следующих частях мы поговорим о нескольких основных применениях соленоидов.

Электромагнитные клапаны

могут использоваться для управления как пневматическими, так и гидравлическими клапанами .Для управления гидравлическими клапанами у нас есть гидравлических соленоидов . Существует много различных типов гидравлических соленоидов, таких как двухпозиционных соленоидов , пропорциональных соленоидов , картриджных соленоидов и т.д. клапаны, пропорциональные соленоиды для пропорциональных клапанов, картриджные соленоиды для картриджных клапанов.

Соленоиды могут использоваться в системах запирания дверей.Некоторые системы дверных замков имеют электромагнитную конструкцию, для которой требуется соленоид для срабатывания замков, это намного безопаснее, чем обычные замки.

Соленоиды

могут использоваться в различном оборудовании, таком как автомобили, принтеры, текстильные машины, самолеты, механизмы впрыска топлива, даже в аэрокосмическом оборудовании.

Соленоиды — это электромагнитные устройства от Рона Куртуса

SfC Home> Физика> Магнетизм>

Рона Куртуса (от 9 января 2019 г.)

Соленоид представляет собой простое электромагнитное устройство , состоящее из свернутого в спираль электрического провода, намотанного в форме спирали.Когда электрический ток проходит через провод, соленоид действует как магнит с полюсами N и S на концах спирали.

Поскольку соленоид полый, он может втягивать в спираль железный или ферромагнитный стержень. Этот эффект удобен при создании коммутационных или запорных устройств.

Другое применение соленоида — создание электромагнита. Когда железный стержень постоянно помещается внутрь соленоида, металл значительно увеличивает магнитный эффект.

Вопросы, которые могут у вас возникнуть:

  • Что такое соленоид?
  • Как можно использовать соленоид в качестве переключателя?
  • Как соленоид становится электромагнитом?

Этот урок ответит на эти вопросы.Полезный инструмент: Конвертация единиц



Соленоид создает магнитное поле

Намотка металлического провода в спираль и пропускание электрического тока через провод приводит к созданию направленного магнитного поля, так что концы спирали или соленоида имеют N (направление на север) и S (направление на юг) магнитные полюса.

Ток через соленоид создает магнитное поле

(Изображение основано на изображении Wikimedia Commons от Zureks)

Использование соленоидов

Магнитное поле соленоида может втягивать железный стержень.Что работает еще лучше, так это то, что он может втягивать или выталкивать постоянный магнит, в зависимости от направления магнита и электрического тока. Это управляемое действие полезно при создании электрического переключателя.

Электромагнит

Когда железный стержень или другой ферромагнитный материал помещается в спираль соленоида, стержень намагничивается, создавая электромагнит.

Наличие ферромагнитного стержня внутри спирали значительно увеличивает силу магнитного поля.

Сводка

Соленоид состоит из проволоки, намотанной на спираль. Когда электрический ток проходит через провод, соленоид действует как электромагнит.

Поскольку соленоид полый, он может втягивать в спираль железный или ферромагнитный стержень. Этот эффект удобен при создании коммутационных или запорных устройств. Постоянно помещая железный стержень внутрь соленоида, создается электромагнит.


Изучите лучшее


Ресурсы и ссылки

Ниже приведены ресурсы по этой теме.

Сайтов

Соленоид — Гиперфизика

Соленоид — Википедия

Ресурсы магнетизма

Книги

Книги по физике с самым высоким рейтингом


Вопросы и комментарии

Есть ли у вас какие-либо вопросы, комментарии или мнения по этой теме? Если да, отправьте свой отзыв по электронной почте. Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.


Поделиться страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:


Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/
электромагнитный_соленоидс.htm

Пожалуйста, включите его в качестве ссылки на свой веб-сайт или в качестве ссылки в своем отчете, документе или тезисе.

Авторские права © Ограничения


Где ты сейчас?

Школа чемпионов

Магнетизм темы

Соленоиды электромагнитные устройства

Что такое соленоид — типы, принцип работы и его применение

Соленоиды — это простые электрические компоненты, которые находят множество применений в повседневной жизни.Сам термин происходит от греческого названия «солен», которое обозначает канал или трубу. Вторая часть названия взята из греческого названия «эйдос», которое относится к очертаниям. По сути, это деталь в виде трубы. Соленоид используется во множестве приложений, и существует множество типов конструкций соленоидов. У каждого из них есть свои свойства, которые делают его полезным во многих точных приложениях. Различные конструкции этих компонентов не изменяют их необходимых рабочих характеристик, и конструкция соленоидов может быть выполнена по-разному.Как правило, соленоид работает по общему электрическому принципу, но механическая энергия этого устройства распределяется по-разному в разных конструкциях.


Что такое соленоид и принцип его работы

Соленоид — это очень простой компонент, который включает в себя катушку с проволокой, покрытую вокруг сердечника, сделанного из металла. Когда к соленоиду подается ток, он создает постоянное магнитное поле. Электричество превращается в магнетизм, затем оно превращается в электричество, и, следовательно, эти две силы объединяются в одну.

Однородное поле в соленоиде привлекает тем, что, если соленоид имеет неизмеримую длину, магнитное поле будет одинаковым повсюду вдоль элемента. В соленоиде это иногда приводит к тому, что очень маленькие электрические компоненты могут выполнять изумительный объем работы. Например, мощный соленоид может просто захлопнуть клапан, который даже самому крепкому сантехнику потребуется закрыть вручную.


Различные типы соленоидов

На рынке доступны различные типы соленоидов.Они различаются по материалу, дизайну и функциям. Но все виды соленоидов основаны на одних и тех же электрических принципах.

  • Ламинированный соленоид переменного тока
  • Соленоид C-образной рамы постоянного тока
  • Соленоид D-образной рамы постоянного тока
  • Линейный соленоид
  • Поворотный соленоид
Ламинированный соленоид переменного тока

Силой, которую можно использовать для ламинированного соленоида переменного тока

выполнили свой первый удар. Они также могут использовать более длинный ход, чем соленоид постоянного тока.Они доступны в нескольких различных конфигурациях и диапазонах. Эти типы соленоидов будут производить чистый гудок при использовании.

Многослойный соленоид переменного тока
Соленоид с C-образной рамой постоянного тока

В соленоиде с C-образной рамой постоянного тока используется только рамка в форме буквы C, которая покрывает катушку. Этот вид соленоидов имеет широкий спектр различных применений. Несмотря на то, что они известны в конфигурации постоянного тока, они также могут быть разработаны для использования с питанием переменного тока.


Соленоид C-образной рамы постоянного тока
Соленоид D-образной рамы постоянного тока

Соленоидные шестерни DC D-образной рамы имеют раму, состоящую из двух частей, которая покрыта вокруг катушек.Они используются в нескольких различных приложениях, например, в промышленных приложениях. Как и C-Frame, эти соленоиды также могут быть сконструированы в качестве альтернативы переменному току для приложений, когда свойства соленоида переменного тока более привлекательны, чем соленоида постоянного тока.

Электромагнитный клапан D-образной рамы постоянного тока
Линейный соленоид

Этот тип соленоидов более знаком большинству людей. Они способны использовать тянущее или толкающее усилие на механическом устройстве и могут использоваться для множества задач измерения.Эти соленоиды используются в различных приложениях. Например, соленоид на пусковом устройстве транспортного средства, в состав которого входит двигатель. Когда через соленоид протекает электрический ток, он будет двигаться линейно, чтобы соединить два контакта.

Линейный соленоид

Когда два контакта соединяются, они пропускают энергию от аккумуляторной батареи к различным компонентам автомобиля и запускают автомобиль. Лучшее применение соленоида — электрический замок.Когда замок прикреплен к засову на двери, он может немедленно защитить дверь, достаточную, чтобы выдержать большое количество насилия.

Поворотный соленоид

Поворотный соленоид — хороший пример механической силы, которую можно использовать различными способами, чтобы упростить процесс автоматического управления и довольно легко сделать жизнь проще. В этом соленоиде аналогичная конструкция катушки и сердечника, хотя и несколько измененная. Во вращающемся соленоиде вместо соленоида используется диск, представляющий собой простое устройство с сердечником и катушкой.Корпус соленоида совмещен с канавками, а шариковые подшипники используются для облегчения движения.

Поворотный соленоид

При срабатывании соленоида сердечник втягивается обратно в катушку. Эта сила преобразуется в силу вращения диска. Большинство устройств также имеют пружину. Когда источник питания отсоединен от соленоида, пружина заставляет сердечник вытягиваться из катушки, освобождая диск и переводя его обратно в свое уникальное положение.

Подобно многим электрическим устройствам, этот инструмент был разработан как устройство безопасности.Этот продукт был впервые использован во время Второй мировой войны как способ повысить долговечность устройств, используемых в бомбах. В настоящее время такие соленоиды представляют собой обычные электрические компоненты, которые очень подходят для использования в тяжелых промышленных условиях.

Применение соленоида
  • Соленоид — это важная катушка с проводом, которая используется в электромагнитах, индукторах, антеннах, клапанах и т. Д. Применение соленоидов различается по множеству типов, таких как медицинские, запорные системы, промышленное использование, нижняя часть линейные и автомобильные соленоиды.
  • Соленоид используется для электрического управления клапаном, например, сердечник соленоида используется для приложения механической силы к клапану.
  • Они также могут использоваться в определенных типах дверных запорных систем, которые используют электромагнит и обеспечивают очень надежное закрытие.
  • Соленоид используется во многих различных устройствах и продуктах, таких как компьютерные принтеры, механизмы впрыска топлива, используемые в автомобилях и в различных промышленных условиях.
  • Основное преимущество соленоида заключается в том, что при подаче электричества реакция соленоида происходит немедленно.
  • Эта быстрая реакция — один из наиболее важных факторов при решении задач применения соленоидов.

Таким образом, речь идет о различных типах соленоидов, которые включают в себя многослойный соленоид переменного тока, соленоид C-образной рамы постоянного тока, соленоид D-образной рамы постоянного тока, линейный соленоид, поворотный соленоид и трубчатый соленоид. Кроме того, любые вопросы по реализации электрических проектов, пожалуйста, оставьте свои отзывы или предложения в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, Какова функция соленоида?

Авторы фотографий:

Что такое соленоид — его принцип работы и типы

Соленоиды — это простые компоненты, которые можно использовать для различных приложений.Название «соленоид» происходит от греческого слова «Solen», что означает канал или трубу. Соленоиды используются как в бытовом, так и в промышленном оборудовании, они доступны в различных исполнениях, каждый из них имеет свои специфические области применения. Хотя приложение меняется, принцип их работы всегда остается прежним. Здесь мы обсудим работу соленоида и различные типы соленоидов.

Что такое соленоид?

Соленоид — это длинный кусок проволоки, намотанный в форме катушки.Когда электрический ток проходит через катушку, внутри катушки создается относительно однородное магнитное поле.

Соленоид может создавать магнитное поле из электрического тока, и это магнитное поле можно использовать для создания линейного движения с помощью металлического сердечника. Это простое устройство можно использовать в качестве электромагнита, индуктора или миниатюрной беспроводной приемной антенны в цепи.

Принцип работы соленоида

Соленоид просто работает по принципу «электромагнетизма».Когда в катушке генерируется ток, протекающий через магнитное поле, если вы помещаете металлический сердечник внутри катушки, магнитные линии потока концентрируются на сердечнике, что увеличивает индукцию катушки по сравнению с воздушным сердечником. Эта концепция электромагнитной индукции была более детально проработана в нашем предыдущем проекте катушки Тесла.

Большая часть потока сосредоточена только на сердечнике, в то время как часть потока появляется на концах катушки, а небольшое количество потока появляется вне катушки.

Магнитная сила соленоида может быть увеличена за счет увеличения плотности витков или увеличения тока, протекающего в катушке.

Как и все другие магниты, активированный соленоид имеет как положительный, так и отрицательный полюса, через которые объект может притягиваться или отталкиваться.

Типы соленоидов

На рынке доступны различные типы соленоидов, классификация основана на материалах, конструкции и функциях.

  • Ламинированный соленоид переменного тока
  • Соленоид рамы DC- C
  • Соленоид рамы DC- D
  • Линейный соленоид
  • Поворотный соленоид

Многослойный соленоид переменного тока

Ламинированный соленоид переменного тока состоит из металлического сердечника и катушки с проволокой. Сердечник изготовлен из ламинированного металла для уменьшения паразитного тока, что помогает улучшить характеристики соленоида.

Соленоид переменного тока имеет особое преимущество, потому что он может создавать большую силу при первом ходе.Это связано с тем, что они имеют пусковой ток (мгновенный высокий входной ток, потребляемый источником питания или электрооборудованием при включении). Они способны использовать больше ходов, чем многослойный соленоид постоянного тока.

Доступны в различных конфигурациях и диапазонах, при работе они издают чистый жужжащий звук.

Многослойный соленоид переменного тока может использоваться в разнообразном оборудовании, требующем немедленных действий, например, в медицинском оборудовании, замках, транспортных средствах, промышленном оборудовании, принтерах и некоторых бытовых приборах.

Соленоид C-образной рамы постоянного тока

Рамка C относится к конструкции соленоида. Соленоид DC C-Frame имеет только рамку в форме буквы C, которая покрывает катушку.

Соленоид DC C-Frame используется во многих повседневных применениях из-за более контролируемого хода. Хотя говорят, что это конфигурация постоянного тока, они также могут использоваться в оборудовании, предназначенном для питания переменного тока.

Источник изображения: https: // uk.rs-online.com

Этот тип соленоида в основном используется в игровых автоматах, фотографических ставнях, сканерах, автоматических выключателях, счетчиках монет и автоматах для размена купюр.

Электромагнитный клапан D-образной рамы постоянного тока

Этот тип соленоида состоит из двух частей, закрывающих катушки. Они имеют ту же функцию, что и соленоид C-образной рамы, поэтому D-образная рама также может использоваться с питанием переменного тока и имеет операцию регулируемого хода.

Электромагнитный клапан DC с D-образной рамой используется как в обычных, так и в медицинских приложениях, таких как игровые автоматы, банкоматы и анализаторы крови и газов.

Линейный соленоид

Линейные соленоиды более знакомы в народе. Он состоит из катушки с проволокой, которая намотана на подвижный металлический сердечник, который помогает нам прикладывать тянущее или толкающее усилие к механическому устройству.

Этот тип соленоидов чаще всего используется в пусковых устройствах. Этот механизм переключения помогает в замыкании цепи и позволяет току проходить через механизм.

Линейные соленоиды особенно используются в автоматизации и высокозащищенных дверных механизмах и стартерах автомобилей и мотоциклов.

Поворотный соленоид

Поворотный соленоид — это уникальный тип соленоида, который используется в различных приложениях, где требуется простой процесс автоматического управления. Он работает по тому же принципу, что и другие соленоиды, и имеет те же элементы, катушку и сердечник, но у них другое действие.

Металлический сердечник крепится к диску и имеет под ним небольшие канавки. Размер канавок точно совпадает с размером канавок в корпусе соленоида.Он также имеет шарикоподшипники для облегчения движения.

Когда соленоид срабатывает, сердечник втягивается в корпус соленоида, и сердечник диска начинает вращаться. Эта установка будет иметь место пружины между сердечником и корпусом соленоида. После отсоединения источника питания пружина толкает сердечник диска в исходное положение.

Поворотный соленоид более прочен по сравнению со всеми другими типами соленоидов. Первоначально они были разработаны только для защитных механизмов, но в настоящее время вы сможете найти их во многих автоматизированных промышленных механизмах, таких как лазер и затвор.

Заключение

Теперь вы знаете о соленоидах , принципах работы и различных типах соленоидов , доступных на рынке. Соленоиды — это простое и эффективное решение для управления клапанами и электромагнитными переключателями или механическими блокировками.

Их принцип действия и мгновенный отклик сделали их лучшим решением для приложений, которым требуется большое количество энергии в небольшом пространстве и где требуется быстрая, стабильная и надежная работа.

Вот несколько приложений , которые используют соленоид вместе со схемой его драйвера:

Теперь вы знаете все о соленоиде, так что вы можете приступить к реализации этих знаний своим творчеством, чтобы воспользоваться преимуществами свойств соленоида для создания вашего следующего изобретения.

Что такое соленоид? — Определение, использование и примеры — Видео и стенограмма урока

Как работают соленоиды электромагнита?

Когда ленивый заряд сидит на своей кушетке и ничего не делает, он окружается электрическим полем.В этом есть смысл, ведь это, в конце концов, электрический заряд. Но как только этот заряд получает некоторую мотивацию и начинает бегать по блоку, он внезапно создает магнитное поле. Это может показаться вам странным, и вы не будете одиноки! Как позже выяснили физики, оба поля являются частью одной и той же силы природы: электромагнетизма.

Благодаря этому мы можем создать магнит, просто пропустив ток через провод. Однако, когда мы пропускаем ток через соленоид, мы получаем сверхсильный магнит, потому что магнитное поле сосредоточено внутри катушки.Это может быть невероятно полезно в повседневной жизни.

Использование электромагнитных соленоидов

Электромагнитные соленоиды находят применение во всем мире. Они используются в дверных замках отелей, водяных клапанах в системах кондиционирования воздуха, аппаратах МРТ, жестких дисках, динамиках, микрофонах, электростанциях и автомобилях. Вы вряд ли сможете замахнуться битой, не задев соленоид.

Динамики и микрофоны, например, содержат соленоиды. Фактически, динамик и микрофон — это практически одно и то же, но наоборот.Динамик принимает электрические сигналы и пропускает их через соленоид для создания движения; это движение приводит в движение динамик и создает звук. Микрофон делает наоборот; ваш голос толкает соленоид вперед и назад, и это движение соленоида создает электрический сигнал, который можно использовать для создания звука в другом месте. Без соленоидов мы вообще не смогли бы записывать или воспроизводить звук.

Соленоиды чаще всего используются в качестве электромагнитов, и все примеры до сих пор относятся к такому типу соленоидов.Но есть и другие применения. Их можно использовать для замедления потока электричества в цепи, что делает их примером индуктора или устройства импеданса. В автомобилях также есть соленоид, который на самом деле представляет собой просто двигатель, который работает с катушкой провода. Работа соленоида — преобразовывать электрическую энергию в движение.

Краткое содержание урока

Соленоид — это просто катушка с проволокой, но когда вы пропускаете через нее ток, он становится электромагнитом.Стационарные заряды создают электрические поля, а движущиеся заряды создают магнитные поля. Это позволяет нам создать электромагнит, пропустив ток через провод. Однако когда мы пропускаем ток через соленоид, мы делаем магнит еще сильнее.

Примеры электромагнитных соленоидов включают дверные замки отелей, клапаны давления воды в системах кондиционирования воздуха, аппараты МРТ, жесткие диски, динамики, микрофоны, электростанции и автомобили. Динамики превращают электрическую энергию (электрические сигналы) в движение, а затем в энергию звука, пропуская электрические сигналы через соленоид.Микрофоны делают обратное, превращая звуковую энергию обратно в электрическую.

Неэлектромагнитные соленоиды можно использовать и по-другому, например, для замедления электрического тока в цепи, которую иначе называют устройством импеданса. Автомобильные стартеры также содержат соленоиды, которые превращают электрическую энергию в движение.

Ключевые термины и примеры

  • Соленоид : катушка провода
  • Электромагниты : катушка с проводом, через которую проходит ток
  • Примеры соленоидов : аппараты МРТ, динамики / микрофоны, дисководы, электростанции, дверные замки

Результаты обучения

После тщательного изучения этого урока, посвященного соленоидам, вы можете преследовать следующие цели:

  • Определить различия между соленоидом и электромагнитом
  • Обсудите, как они работают
  • Приведите примеры использования соленоидов

Как выбрать между реле, соленоидом и контактором

Реле, соленоиды и контакторы — все это переключатели — электромеханические или твердотельные, но есть важные различия, которые делают их пригодными для разных приложений.В этой статье мы объясним, как работает каждое из этих устройств, и обсудим некоторые ключевые моменты выбора.

Реле

Один из наиболее распространенных электромеханических переключателей в транспортном средстве, основная задача реле заключается в том, чтобы позволить сигналу малой мощности (обычно 40-100 ампер) управлять цепью более высокой мощности. Он также может позволить управлять несколькими цепями с помощью одного сигнала — например, в полицейской машине, где один переключатель может активировать сирену и несколько сигнальных ламп одновременно.

Реле

бывают самых разных конструкций, от электромагнитных реле, в которых используются магниты для физического размыкания и замыкания переключателя для регулирования сигналов, тока или напряжения, до твердотельных, в которых используются полупроводники для управления потоком энергии. Поскольку твердотельные реле не имеют движущихся частей, они, как правило, более надежны и имеют более длительный срок службы. В отличие от электромагнитных реле, твердотельные реле не подвержены электрическим дугам, которые могут вызвать внутренний износ или выход из строя.

Шесть стандартных размеров реле:

  • Мини-реле ISO, реле общего назначения, которое занимает стандартное место в отрасли и соответствует потребностям многих электрических систем транспортных средств, таких как освещение, запуск, звуковой сигнал, обогрев и охлаждение.
  • Микрореле, которые имеют разъемную конструкцию микро-размера для использования в автомобильной промышленности и соответствуют стандартной схеме для своих электрических клемм. Микрореле используются в широком диапазоне транспортных средств для выполнения операций переключения и допускают номинальные токи переключения до 35 ампер.
  • Реле
  • Maxi — иногда также называемые силовыми мини-реле — обычно рассчитаны на ток до 80 А и имеют прочную конструкцию контактов для длительного использования. Они идеально подходят для таких применений, как нагнетательные вентиляторы, автомобильная сигнализация, охлаждающие вентиляторы, управление энергопотреблением, управление двигателем и топливные насосы.
  • Реле ISO 280 Mini, Micro и Ultra, меньшая и более компактная версия стандартных реле, упомянутых выше, но обеспечивающая примерно эквивалентный уровень производительности и имеющая размер и расположение выводов ISO 280. Они предназначены для установки в стандартные блоки предохранителей, блоки распределения питания и держатели банкоматов.

Показано справа: Пример реле Mini ISO.

Соленоиды

Соленоиды — это тип реле, спроектированный для удаленного переключения более сильного тока (обычно в диапазоне от 85 до 200 ампер).В отличие от электромеханических кубических реле меньшего размера, катушка используется для создания магнитного поля при прохождении через нее электричества, которое эффективно размыкает или замыкает цепь.

Термины «соленоид» и «реле» часто могут использоваться как синонимы; однако на автомобильном рынке термин «соленоид» обычно относится к типу «металлической банки», тогда как реле обычно относится к стандартному реле «кубического» типа.

Некоторые распространенные применения соленоидов включают стартеры транспортных средств, лебедки, снегоочистители и электродвигатели.Основным преимуществом соленоидов является их способность использовать низкий входной сигнал для генерации большего выходного сигнала через катушку, что снижает нагрузку на аккумулятор.

Контакторы

Контактор — это реле, которое следует использовать, когда цепь должна поддерживать еще более высокую токовую нагрузку (обычно 100-600 ампер). Контакторы с номинальным напряжением от 12 В до 1200 В постоянного тока представляют собой экономичное, безопасное и легкое решение для высоковольтных систем постоянного тока.

Общие приложения включают промышленные электродвигатели, используемые в тяжелых грузовиках и оборудовании, автобусах, автомобилях экстренной помощи, электрических / гибридных транспортных средствах, лодках, легкорельсовом транспорте, горнодобывающей промышленности и других системах, которые просто требуют слишком большой мощности для стандартного реле или соленоида.

Контакторы

обычно имеют встроенный экономайзер с катушкой для снижения мощности, необходимой для удержания контактов в замкнутом состоянии, что помогает повысить гибкость и надежность системы. Они часто доступны с дополнительными вспомогательными контактами.

РАССМОТРЕНИЕ ВЫБОРА

Ток и форм-фактор

С точки зрения допустимой нагрузки, реле находятся на нижнем уровне, за ними следуют соленоиды, а затем контакторы — на верхнем уровне. Хотя контакторы могут выдерживать ток, достаточный для питания тяжелого оборудования, они также имеют самую высокую цену и занимают больше всего места, тогда как реле занимают мало места и могут быть приобретены очень недорого. При токе 85-200 ампер многие соленоиды имеют тенденцию попадать прямо посередине этих двух, как с точки зрения пропускной способности, так и с точки зрения цены.

При определении того, какой из этих трех коммутационных продуктов подходит для вашей конструкции, учитывайте форм-фактор. Как правило, чем больше грузоподъемность, тем больше размер, поэтому внимательно обратите внимание на доступное пространство, чтобы убедиться, что нужное вам устройство подойдет. Если есть конфликт, пришло время либо переосмыслить схему дизайна, либо уменьшить электрическую систему.

Окружающая среда

При выборе любого коммутирующего устройства также учитывайте требования, предъявляемые к среде, в которой это устройство будет находиться.

Если необходима защита от таких факторов, как влажность, погружение в воду, пыль и вибрация, то необходимо герметичное изделие. Посмотрите на рейтинг защиты от проникновения (IP), чтобы определить конкретную предлагаемую защиту.

Еще одна критическая точка — рабочая температура. Двигатель и окружающие его компоненты могут создавать экстремальные температуры до 175 ° F, поэтому все соседние устройства должны иметь соответствующие характеристики.

Непрерывный и прерывистый рейтинги

Важно отметить, что соленоиды и контакторы рассчитаны на непрерывное или прерывистое использование.Прерывистый относится к приложениям, в которых короткий период активации чередуется с более длительным временем отдыха, например, выключатель стартера. С другой стороны, переключение продуктов с непрерывным рейтингом может поддерживать приложения, требующие постоянного времени работы, такие как лебедки.

Часто задают вопрос, можно ли использовать соленоид непрерывного режима вместо соленоида прерывистого режима. Хотя мы всегда рекомендуем использовать компоненты, предназначенные для работы, технически можно использовать соленоид непрерывного действия, но он превышает то, что необходимо.Однако ни при каких обстоятельствах нельзя использовать соленоид прерывистого режима, когда требуется соленоид непрерывного режима, поскольку он просто не оборудован для обработки постоянного запроса.

Выбор коммутационного устройства

Решение использовать реле, соленоид или контактор в значительной степени зависит от необходимой допустимой нагрузки по току, а также с учетом того, как форм-фактор впишется в вашу конструкцию.

После того, как вы определили, какой из этих трех типов коммутационных продуктов подходит для ваших нужд, принятие во внимание критических требований, таких как рабочие температуры и другие требования к окружающей среде, поможет вам еще больше сузить выбор.Чтобы найти подходящее коммутационное устройство для ваших нужд, ознакомьтесь с нашим полным ассортиментом реле, соленоидов и контакторов.

Вот несколько лучших вариантов:

Что такое соленоидный узел? (с иллюстрациями)

Под узлом соленоида обычно понимают все части стандартного устройства с соленоидным приводом. Описание сборки обычно разбивается на список составных частей, а именно, собственно соленоид, соединители и контроллеры, а также внешние связи.Сам соленоид обычно состоит из катушки с предварительно подключенными выводами, плунжера и возвратной пружины плунжера. Секция проводки и контроллера будет включать в себя всю внешнюю проводку для конкретной сборки, такую ​​как удлинители или провода вспомогательных устройств, а также любые управляющие или вспомогательные устройства, которые считаются неотъемлемыми частями устройства. К внешним связям относятся все те компоненты передачи движения, которые не являются частью приводимого в действие механизма, но необходимы для установки соленоида.

Соленоиды по своей сути являются простыми устройствами, соленоидный узел обычно состоит только из двух или трех секций.В некоторых случаях сборочные компоненты могут быть куплены отдельно, чтобы снизить затраты на замену, или как единое целое для новых установок. В большинстве случаев сборка состоит из самого соленоида и всех периферийных компонентов, необходимых для его работы, но не части устройства, которое приводит в действие соленоид. Эти периферийные компоненты обычно включают в себя дополнительные элементы проводки, крепежные детали и соединения. Термин также может включать комплекты, которые имеют отдельные катушки для разных напряжений и альтернативное монтажное оборудование.

Собственная часть соленоида в сборе соленоида состоит из катушки, плунжера и возвратной пружины плунжера.Катушка соленоида обычно имеет монтажную пластину и набор предварительно подключенных силовых проводов. В эту часть сборки включены любые стандартные крепежные детали, которые могут потребоваться для установки соленоида и электрических разъемов или соединителей, используемых для вставки проводки катушки в цепь управления.

Любая дополнительная проводка для узла соленоида, такая как выводы для блокировок или датчиков пределов, будет включена в комплект проводки, который также может включать любые управляющие устройства, необходимые для установки.Внешние рычаги также составляют важную часть многих сборочных комплектов соленоидов. Обычно они включают в себя все звенья, штифты и стопорные зажимы, необходимые для передачи выходного сигнала соленоида на активированный механизм, которые не являются неотъемлемыми частями активированного механизма. Эти комплекты рычагов могут также включать дополнительные детали, предназначенные для нескольких моделей или модификаций конструкции активированного механизма. Хотя сложно дать точное описание узла соленоида, можно с уверенностью предположить, что этот узел будет включать все детали, необходимые для полной замены неисправного или поврежденного соленоида без необходимости повторного использования каких-либо старых деталей.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.