Соленоиды — устройство, работа, применение
В этой статье речь пойдет о соленоидах. Сначала рассмотрим теоретическую сторону данной темы, затем практическую, где отметим сферы применения соленоидов в различных режимах их работы.
Соленоидом называется цилиндрическая обмотка, длина которой значительно превышает ее диаметр. Само слово соленоид образовано сочетанием двух слов — solen и eidos, первое из которых переводится как труба, второе — подобный. То есть соленоид — это катушка, по форме напоминающая трубу.
Соленоиды, в широком смысле, — это катушки индуктивности, наматываемые проводником на цилиндрический каркас, которые могут быть как однослойными, так и многослойными . Поскольку длина намотки соленоида сильно превышает его диаметр, то при подаче постоянного тока через такую обмотку, внутри нее, во внутренней полости, формируется почти однородное магнитное поле.
Зачастую соленоидами называют некоторые исполнительные механизмы, электромеханического принципа работы, как например соленоидный клапан автоматической коробки передач автомобиля или втягивающее реле стартера. Как правило, в качестве втягиваемой части выступает ферромагнитный сердечник, а сам соленоид оснащен снаружи магнитопроводом, так называемым ферромагнитным ярмом.
Если в конструкции соленоида магнитный материал отсутствует, то при протекании по проводнику постоянного тока, вдоль оси катушки формируется магнитное поле, индукция которого численно равна:
Где, N – число витков в соленоиде, l – длина намотки соленоида, I – ток в соленоиде, μ0 — магнитная проницаемость вакуума.
На краях соленоида магнитная индукция вдвое меньше, чем внутри него, поскольку обе половины соленоида в месте их объединения привносят равный вклад в магнитное поле, создаваемое током соленоида. Это можно сказать о полубесконечном соленоиде или о достаточно длинной, по отношению к диаметру каркаса, катушке. Магнитная индукция по краям будет равна:
Поскольку соленоид — это в первую очередь катушка индуктивности, то как и любая катушка, обладающая индуктивностью, соленоид способен запасать в магнитном поле энергию, численно равную работе, которую совершает источник для создания в обмотке тока, порождающего магнитное поле соленоида:
Изменение тока в обмотке приведет к возникновению ЭДС самоиндукции, и напряжение на краях провода обмотки соленоида будет равно:
Индуктивность соленоида будет равна:
Где, V – объем соленоида, z – длина провода в обмотке соленоида, n – число витков в единице длины соленоида, l – длина соленоида, μ0 — магнитная проницаемость вакуума.
При пропускании через провод соленоида переменного тока, магнитное поле соленоида так же будет переменным. Сопротивление соленоида переменному току имеет комплексный характер, и включает в себя как активную, так и реактивную составляющие, определяемые индуктивностью и активным сопротивлением провода обмотки.
Практическое использование соленоидов
Соленоиды применяются во многих отраслях промышленности и во многих областях гражданской сферы деятельности. Часто поступательные электроприводы — это как раз пример работы соленоидов на постоянном токе. Ножницы отрезания чеков в кассовых аппаратах, клапаны двигателей, тяговое реле стартера, клапаны гидравлических систем и т. д. На переменном токе соленоиды работают в качестве индукторов тигельных печей.
Обмотки соленоидов, как правило, изготавливают из медного, реже — из алюминиевого провода. В высокотехнологичных отраслях применяют обмотки из сверхпроводников. Сердечники могут быть железными, чугунными, ферритовыми или из иных сплавов, часто в форме пакета листов, а могут и вовсе отсутствовать.
В зависимости от назначения электрической машины, сердечник делается из того или иного материала. Устройства типа подъемных электромагнитов, сортирующие семена, очистители угля и т. д. Далее рассмотрим несколько примеров применения соленоидов.
Электромагнитный клапан трубопровода
Пока напряжение на обмотку соленоида не подано, тарелка клапана плотно прижата к пилотному отверстию пружиной, и трубопровод перекрыт. При подаче тока в обмотку клапана, якорь и соединенная с ним тарелка клапана поднимаются, втягиваясь катушкой, противодействуя пружине, и открывая пилотное отверстие.
Разность давлений с разных сторон от клапана приводит к движению жидкости в трубопроводе, и пока на катушку клапана подано напряжение, трубопровод не перекрыт.
Когда питание с соленоида снято, пружину больше ничего не удерживает, и тарелка клапана устремляется вниз, перекрывая пилотное отверстие. Трубопровод вновь перекрыт.
Втягивающее реле стартера автомобиля
Стартер является по сути мощным мотором постоянного тока с питанием от аккумулятора автомобиля. В момент пуска двигателя зубчатая шестерня стартера (бендикс) должна быстро сцепиться с маховиком коленвала на некоторое время, и одновременно включается мотор стартера. Соленоид здесь — обмотка втягивающего реле стартера.
Втягивающее реле установлено на корпусе стартера, и при подаче питания к обмотке реле происходит втягивание железного сердечника, соединенного с механизмом, выдвигающим шестерню вперед. После пуска двигателя питание с обмотки реле снимается, и шестерня возвращается обратно благодаря пружине.
В соленоидных электрозамках ригель приводится в движение усилием электромагнита. Такие замки применяются в системах контроля доступа и в шлюзовых дверных системах. Оборудованная таким замком дверь может быть открыта только в период действия управляющего сигнала. После снятия этого сигнала закрытая дверь останется запертой независимо от того, открывалась ли она.
К преимуществам соленоидных замков можно отнести их конструкцию — она намного проще, чем у моторных замков, более износостойка. Как видим, здесь соленоид снова работает в паре с возвратной пружиной.
Соленоидный индуктор сквозного нагрева
При сквозном нагреве используют обычно соленоидные многовитковые индукторы. Обмотку индуктора изготавливают из медной трубки с водяным охлаждением или из медной шины.
В установках средней частоты используют однослойные обмотки, а в установках промышленной частоты обмотка может быть как однослойной, так и многослойной. Это связано с возможным уменьшением электрических потерь в индукторе и с условиями согласования параметров нагрузки и с параметрами источника питания по напряжению и коэффициенту мощности. Для обеспечения жесткости катушки индуктора чаще всего применяют ее стяжку между торцовыми асбоцементными плитами.
В современных установках индукционной закалки и нагрева соленоиды работают в режиме питания переменным током высокой частоты, поэтому ферромагнитный сердечник им, как правило, не нужен.
В однокатушечных соленоидных двигателях включение и выключение рабочей катушки приводит к механическому движению кривошипно-шатунного механизма, причем возврат осуществляется опять же пружиной, подобно тому, как это происходит в электромагнитном клапане и в соленоидном замке.
В многокатушечных соленоидных двигателях попеременное включение катушек осуществляется при помощи вентилей. К каждой катушке ток от источника питания подается в один из полупериодов синусоидального напряжения. Сердечник поочередно втягивается то одной, то другой катушкой, совершая возвратно-поступательное движение, приводя во вращение коленчатый вал или колесо.
Соленоиды на экспериментальных установках
Экспериментальные установки типа детектора ATLAS, работающие на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН, используют мощные электромагниты, которые тоже включают в себя соленоиды. Эксперименты в физике элементарных частиц проводятся с целью обнаружения строительных блоков материи и изучения фундаментальных сил природы, на которых держится наша Вселенная.
Наконец, ценители наследия Николы Тесла всегда используют соленоиды для построения катушек. Вторичная обмотка трансформатора Тесла — не что иное, как соленоид. И длина провода в катушке оказывается очень важной, ведь строители катушек используют здесь соленоиды не как электромагниты, а как волноводы, как резонаторы, в которых как в любом колебательном контуре есть не только индуктивность провода, но и емкость, формируемая в данном случае расположенными вплотную друг к другу витками. Кстати, тороид на вершине вторичной обмотке призван как раз скомпенсировать эту распределенную емкость.
Надеемся, что наша статья была для вас полезной, и теперь вы знаете, что такое соленоид, и как много сфер его применения есть в современном мире, ведь перечислили мы отнюдь не все из них.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Источник
Соленоид переменного напряжения постоянным током
Есть система полива и в ней используются электромагнитные мембранные клапаны, где я выбрал 24В соленоиды с питанием от сети с переменным током, частотой 50Гц. У соленоидов два вывода. Соленоиды через блок управления подключены к вторичной обмотке понижающего трансформатора 220В/24В.
Все отлично работает, но периодически пропадает свет и, естественно, полива нет.
Сейчас использую как резерв просто APC UPS, но хотелось бы узнать — можно ли подключать эти соленоиды к источнику с постоянным напряжением 24В?
Т.е. я бы сделал бы 24В блок питания на импульсном стабилизаторе на нужную мощность и в моменты когда свет пропадает — подавал бы не 24VAC, а 24VDC.
Пробовал подавать 24VDC- клапан работает как положено, но ток естественно больше чем при 24VAC.
Однако, находил в сети что со временем от такой работы получится намагниченность толи сердечника толи чего-то там и в итоге клапан заклинит или просто не будет работать.
В сети вообще про это ничего нет. клапаны Hunter PGV-101 с 24VAC соленоидом.
Если кто начнет говорить что можно взять от 9В постоянки — то посмотрите на цену сначала — сам соленоид стоит дороже клапана с 24 220 или 110VAC
Итого, уточняю вопрос: Можно ли на соленоиды предназначенные для AC подавать DC и, самое главное, длительное время эксплуатировать?
Разъясните, где может быть тонкость.
| Друг Кота |
 |
Карма: 31
Рейтинг сообщений: 129
Зарегистрирован: Вт мар 02, 2010 17:05:19
Сообщений: 4446
Откуда: Белоруссия, Минск
Рейтинг сообщения: 0
| _________________ JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой! Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc |
| Вымогатель припоя |
 |
Зарегистрирован: Сб янв 23, 2010 22:03:35
Сообщений: 524
Откуда: Новгородская область
Рейтинг сообщения: 0
| Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет |
| Друг Кота |
 |
Карма: 134
Рейтинг сообщений: 5428
Зарегистрирован: Чт июн 04, 2009 21:06:49
Сообщений: 30046
Откуда: г.Мариинск
Рейтинг сообщения: 0
Медали: 1
| _________________ Построение источников бесперебойного питания с двойным преобразованием, широко используемых в современных хранилищах данных, на базе карбид-кремниевых MOSFETs производства Wolfspeed позволяет уменьшить мощность потерь в них до 40%, а также значительно снизить занимаемый ими объем и стоимость комплектующих. |
| Встал на лапы |
Зарегистрирован: Вт мар 27, 2012 12:40:54
Сообщений: 101
Откуда: Волгоград
Рейтинг сообщения: 0
| А 18В это получено экспериментально? или есть какие-то пересчеты при которых действие соленоида на постоянном токе эквивалентно действию на переменном и наоборот? Компэл объявляет о значительном расширении складского ассортимента продукции Connfly. Универсальные коммутирующие компоненты, соединители и держатели Connfly сочетают соответствие стандарту ISO9001:2008, высокую доступность и простоту использования. На текущий момент на складе Компэл – более 300 востребованных на рынке товарных наименований с гибкой ценовой политикой. |
| Встал на лапы |
Зарегистрирован: Вт мар 27, 2012 12:40:54
Сообщений: 101
Откуда: Волгоград
Рейтинг сообщения: 0
| Да вот в том то и дело что на этих Hunter вообще ничего не написано в даташите кроме того, что 24VAC, что-то 470мА пусковой и 270мА удержания токи. А Вы написали 24VDC-48AC — это имеется ввиду от 24В до 48В постоянного или переменного тока или либо при 24VDC либо при 48AC применять?
|
| Встал на лапы |
Зарегистрирован: Вт мар 27, 2012 12:40:54
Сообщений: 101
Откуда: Волгоград
Рейтинг сообщения: 0
| Насколько я понимаю тогда и мощность управления будет такой же и следовательно соленоид будет в режиме. хорошо померяю- проверю на напорах
|
| Встал на лапы |
Зарегистрирован: Вт мар 27, 2012 12:40:54
Сообщений: 101
Откуда: Волгоград
Рейтинг сообщения: 0
|
|
| Друг Кота |
| |
Карма: 134
Рейтинг сообщений: 5428
Зарегистрирован: Чт июн 04, 2009 21:06:49
Сообщений: 30046
Откуда: г.Мариинск
Рейтинг сообщения: 0
Медали: 1
| _________________ |
| Вымогатель припоя |
Карма: 2
Рейтинг сообщений: 13
Зарегистрирован: Ср окт 05, 2011 18:40:18
Сообщений: 563
Рейтинг сообщения: 0
| Встал на лапы |
Зарегистрирован: Вт мар 27, 2012 12:40:54
Сообщений: 101
Откуда: Волгоград
Рейтинг сообщения: 0
| Вот сделал испытания: Напряжение, В Потребляемый ток, А Странно, что при уже 5,6В срабатывает и таки четко. У меня один такой клапан с соленоидом включены на городское водоснабжение в квартире (тройник для тестов перед стиралкой поставил), позже сегодня или завтра подтащу БП и посмотрю как он держит давление на городском водопроводе. Есть также манометр — попробую им измерить давление. отпишу. Сопротивление обмотки: 24,6 Ом |
| Встал на лапы |
Зарегистрирован: Вт мар 27, 2012 12:40:54
Сообщений: 101
Откуда: Волгоград
Рейтинг сообщения: 0
| Можно, да , да я думал над этим — но у меня стоит солнечная батарея еще отдельно + аккумуляторы — вот и думаю чтобы уйти от переменного тока |
| Встал на лапы |
Зарегистрирован: Вт мар 27, 2012 12:40:54
Сообщений: 101
Откуда: Волгоград
Рейтинг сообщения: 0
| Друг Кота |
Карма: 27
Рейтинг сообщений: 203
Зарегистрирован: Чт ноя 26, 2009 11:16:50
Сообщений: 6015
Откуда: Москва
Рейтинг сообщения: 0
| У меня был случай намагниченности соленоида (115В АС 50Гц), непонятно из-за чего. Выключались с задержкой в несколько секунд, оборудование не работало. Переставил в менее критичное место. И у нас они горят при вынимании (выпадении) сердечника, так что и от постоянного напряжения будут гореть. Может поможнт снижение напряжения, как писали. и очень сильно, т.к. переменный ток гораздо (в разы) меньше, из-за индуктивности. |
| Встал на лапы |
Зарегистрирован: Вт мар 27, 2012 12:40:54
Сообщений: 101
Откуда: Волгоград
Рейтинг сообщения: 0
| Вот я тоже про намагниченность читал что есть такое явление. Хотя коты советуют что нет — я верю. Не пойму зачем тогда вообще ставить AC-соленоиды? эти соленоиды — я так понимаю обычные катушки же. |
| Вымогатель припоя |
Карма: 2
Рейтинг сообщений: 13
Зарегистрирован: Ср окт 05, 2011 18:40:18
Сообщений: 563
Рейтинг сообщения: 0
| Встал на лапы |
Зарегистрирован: Вт мар 27, 2012 12:40:54
Сообщений: 101
Откуда: Волгоград
Рейтинг сообщения: 0
| Вымогатель припоя |
Карма: 2
Рейтинг сообщений: 13
Зарегистрирован: Ср окт 05, 2011 18:40:18
Сообщений: 563
Рейтинг сообщения: 0
| Опытный кот |
 |
Карма: 2
Рейтинг сообщений: 5
Зарегистрирован: Сб авг 07, 2010 13:48:30
Сообщений: 868
Откуда: Одесса
Рейтинг сообщения: 0
| Вымогатель припоя |
| |
Зарегистрирован: Сб янв 23, 2010 22:03:35
Сообщений: 524
Откуда: Новгородская область
Рейтинг сообщения: 0
 | |
  | Страница 1 из 2 | [ Сообщений: 35 ] | На страницу 1 , 2 След. |
Кто сейчас на форуме
Сейчас этот форум просматривают: Crazy cat, Dendroid, Malt, Starichok51 и гости: 62
Источник
Adblockdetector