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: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Соленоид — Википедия

Соленоид с однослойной намоткой. Образование магнитного потока в соленоиде. В центре по длине на оси соленоида магнитное поле практически однородно.

Солено́ид (от греч. solen — канал, труба и eidos — подобный) — разновидность катушки индуктивности. Обычно под термином «соленоид» подразумевается цилиндрическая обмотка из провода, причём длина такой обмотки многократно превышает её диаметр.

Конструктивно длинные соленоиды выполняются как в виде однослойной намотки (см. рис.), так и многослойной.

Если длина намотки значительно превышает диаметр намотки, то в полости соленоида при подаче в него электрического тока порождается магнитное поле, близкое к однородному.

Также часто соленоидами называют электромеханические исполнительные механизмы, обычно со втягиваемым ферромагнитным сердечником. В таком применении соленоид почти всегда снабжается внешним ферромагнитным магнитопроводом, обычно называемым ярмом.

Бесконечно длинный соленоид — это соленоид, длина которого стремится к бесконечности (то есть его длина много больше его поперечных размеров).

Соленоид на постоянном токе

Если длина соленоида намного больше его диаметра и не используется магнитный материал, то при протекании тока по обмотке внутри катушки создаётся магнитное поле, направленное вдоль оси, которое однородно и для постоянного тока по величине равно

[1]:

B = μ 0 n I {\displaystyle B=\mu _{0}nI} (СИ) ( 1 ) , {\displaystyle \qquad (1),}

B = 4 π c n I {\displaystyle B={\frac {4\pi }{c}}nI} (СГС) ( 2 ) , {\displaystyle \qquad (2),}

где μ 0 {\displaystyle \mu _{0}}  — магнитная проницаемость вакуума, n = N / l {\displaystyle n=N/l}  — число витков на единицу длины соленоида, N {\displaystyle N}  — число витков, l {\displaystyle l}  — длина соленоида, I {\displaystyle I}  — ток в обмотке.

Вследствие того, что две половины бесконечного соленоида в точке их соединения вносят одинаковый вклад в магнитное поле, магнитная индукция полубесконечного соленоида у его края вдвое меньше, чем в объёме. То же самое можно сказать о поле на краях конечного, но достаточно длинного соленоида^[1]:

B K P = 1 2 μ 0 n I {\displaystyle B_{\mathrm {KP} }={\frac {1}{2}}\mu _{0}nI} (СИ) ( 3 ) . {\displaystyle \qquad (3).}

При протекании тока соленоид запасает энергию, равную работе, которую необходимо совершить для установления текущего тока I {\displaystyle I} . Величина этой энергии равна

E c o x p = Ψ I 2 = L I 2 2 ( 4 ) , {\displaystyle E_{\mathrm {coxp} }={{\Psi I} \over 2}={{LI^{2}} \over 2}\qquad (4),}

где Ψ = N Φ {\displaystyle \Psi =N\Phi }  — потокосцепление, Φ {\displaystyle \Phi }  — магнитный поток в соленоиде, L {\displaystyle L}  — индуктивность соленоида.

При изменении тока в соленоиде возникает ЭДС самоиндукции, значение которой

ε = − L d I d t ( 5 ) {\displaystyle \varepsilon =-L{dI \over dt}\qquad (5)} .

Индуктивность соленоида

Индуктивность соленоида выражается следующим образом:

L = μ 0 n 2 V = μ 0 4 π z 2 l {\displaystyle L=\mu _{0}n^{2}V\!={\frac {\mu _{0}}{4\pi }}{\frac {z^{2}}{l}}} (СИ) ( 6 ) , {\displaystyle \qquad (6),}

L = 4 π n 2 V = z 2 l {\displaystyle L=4\pi n^{2}V\!={\frac {z^{2}}{l}}} (СГС) ( 7 ) , {\displaystyle \qquad (7),}

где μ 0 {\displaystyle \mu _{0}}  — магнитная проницаемость вакуума, n = N / l {\displaystyle n=N/l}  — число витков на единицу длины соленоида, N {\displaystyle N}  — число витков, V = S l {\displaystyle V=Sl}  — объём соленоида, z = π d N {\displaystyle z=\pi dN}  — длина проводника, намотанного на соленоид, S = π d 2 / 4 {\displaystyle S=\pi d^{2}/4}  — площадь поперечного сечения соленоида, l {\displaystyle l}  — длина соленоида, d {\displaystyle d}  — диаметр витка.

Без использования магнитного материала магнитная индукция B {\displaystyle B} в пределах соленоида является фактически постоянной и равна

B = μ 0 N l I = μ 0 n I ( 8 ) , {\displaystyle B=\mu _{0}{\frac {N}{l}}I=\mu _{0}nI\qquad (8),}

где I {\displaystyle I}  — сила тока. Пренебрегая краевыми эффектами на концах соленоида, получим, что потокосцепление Ψ {\displaystyle \Psi } через катушку равно магнитной индукции B {\displaystyle B} , умноженной на площадь поперечного сечения S {\displaystyle S} и число витков N {\displaystyle N} :

Ψ = B S N = μ 0 N 2 I S / l = μ 0 n 2 V I = L I ( 9 ) . {\displaystyle \displaystyle \Psi =BSN=\mu _{0}N^{2}IS/l=\mu _{0}n^{2}VI=LI\qquad (9).}

Отсюда следует формула для индуктивности соленоида

L = μ 0 N 2 S / l = μ 0 n 2 V ( 10 ) , {\displaystyle \displaystyle L=\mu _{0}N^{2}S/l=\mu _{0}n^{2}V\qquad (10),} эквивалентная предыдущим двум формулам.

Соленоид на переменном токе

При переменном токе соленоид создаёт переменное магнитное поле. Если соленоид используется как электромагнит, то на переменном токе величина силы притяжения изменяется. В случае якоря из магнитомягкого материала направление силы притяжения не изменяется. В случае магнитного якоря направление силы меняется. На переменном токе соленоид имеет комплексное сопротивление, активная составляющая которого определяется активным сопротивлением обмотки, а реактивная составляющая определяется индуктивностью обмотки.

Применение

Соленоиды постоянного тока чаще всего применяются как поступательный силовой электропривод. В отличие от обычных электромагнитов обеспечивает большой ход. Силовая характеристика зависит от строения магнитной системы (сердечника и корпуса) и может быть близка к линейной.

Соленоиды приводят в движение ножницы для отрезания билетов и чеков в кассовых аппаратах, язычки замков, клапаны в двигателях, гидравлических системах и пр. Один из самых известных примеров — «тяговое реле» автомобильного стартёра. Большое распространение соленоиды получили в энергетике, найдя широкое применение в приводах высоковольтных выключателей.

Соленоиды на переменном токе применяются в качестве индуктора для индукционного нагрева в индукционных тигельных печах.

Примечание

1. ↑ ^{1 2} Савельев И. В. (1982), с. 148–152.

Источники

• Савельев И. В. Курс общей физики. — Т. 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика.

См. также

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 бака.

СОЛЕНОИД — это… Что такое СОЛЕНОИД?

СОЛЕНОИД — Прибор, состоящий из тонкой спирали, опущенной в чашечку со ртутью при развитии магнетизма. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. СОЛЕНОИД завитая спиралью проволока, которая обладает свойствами магнита,… …   Словарь иностранных слов русского языка

СОЛЕНОИД — (от греч. solen трубка и eidos вид) цилиндрическая катушка, состоящая из большого числа намотанных вплотную друг к другу витков проводника. При пропускании через соленоид электрического тока внутри и вне соленоида возникает магнитное поле,… …   Большой Энциклопедический словарь

СОЛЕНОИД — (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… …   Физическая энциклопедия

соленоид — а, ж. solénoide m., нем. Solenoid <гр. solen трубка + eidos вид. электр. Проволочная спираль, по которой пропускают электрический ток для создания магнитного поля. Соленоидный ая, ое. Крысин 1998. Лекс. Толль 1864: соленоид; СИС 1937:… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

СОЛЕНОИД — СОЛЕНОИД, ЭЛЕКТРОМАГНИТ, в котором мягкий железный сердечник двигается, открывая или закрывая электрическую цепь, таким образом работая как переключатель, или РЕЛЕ …   Научно-технический энциклопедический словарь

СОЛЕНОИД — согнутая спиралью проволока (катушка), по которой пропущен ток и вокруг которой создается магнитное поле. Последнее будет тем сильнее, чем больше ток в соленоиде и чем больше число витков в нем. С. ведет себя аналогично магниту. Самойлов К. И.… …   Морской словарь

СОЛЕНОИД — спираль из проволоки, по к рой пропускают электр. ток и к рая может заменить собой электромагнит. Вокруг витков С. образуется магнитное поле, магнитные силовые линии к рого выходят из одного конца С. и входят в другой. С. обладает свойством… …   Технический железнодорожный словарь

соленоид — сущ., кол во синонимов: 1 • катушка (19) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

Соленоид — Образование магнитного потока в соленоиде …   Википедия

соленоид — а; м. [от греч. sōlēn трубка и eidos вид] Физ., техн. Проволочная спираль, намотанная на сердечник, вокруг которой при пропускании электрического тока создаётся магнитное поле. ◁ Соленоидный, ая, ое. С. клапан. С ые двигатели. * * * соленоид (от… …   Энциклопедический словарь

Соленоид — это… Что такое Соленоид?

СОЛЕНОИД — Прибор, состоящий из тонкой спирали, опущенной в чашечку со ртутью при развитии магнетизма. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. СОЛЕНОИД завитая спиралью проволока, которая обладает свойствами магнита,… …   Словарь иностранных слов русского языка

СОЛЕНОИД — (от греч. solen трубка и eidos вид) цилиндрическая катушка, состоящая из большого числа намотанных вплотную друг к другу витков проводника. При пропускании через соленоид электрического тока внутри и вне соленоида возникает магнитное поле,… …   Большой Энциклопедический словарь

СОЛЕНОИД — (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… …   Физическая энциклопедия

соленоид — а, ж. solénoide m., нем. Solenoid <гр. solen трубка + eidos вид. электр. Проволочная спираль, по которой пропускают электрический ток для создания магнитного поля. Соленоидный ая, ое. Крысин 1998. Лекс. Толль 1864: соленоид; СИС 1937:… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

СОЛЕНОИД — СОЛЕНОИД, ЭЛЕКТРОМАГНИТ, в котором мягкий железный сердечник двигается, открывая или закрывая электрическую цепь, таким образом работая как переключатель, или РЕЛЕ …   Научно-технический энциклопедический словарь

СОЛЕНОИД — СОЛЕНОИД, 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. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

СОЛЕНОИД — согнутая спиралью проволока (катушка), по которой пропущен ток и вокруг которой создается магнитное поле. Последнее будет тем сильнее, чем больше ток в соленоиде и чем больше число витков в нем. С. ведет себя аналогично магниту. Самойлов К. И.… …   Морской словарь

СОЛЕНОИД — спираль из проволоки, по к рой пропускают электр. ток и к рая может заменить собой электромагнит. Вокруг витков С. образуется магнитное поле, магнитные силовые линии к рого выходят из одного конца С. и входят в другой. С. обладает свойством… …   Технический железнодорожный словарь

соленоид — сущ., кол во синонимов: 1 • катушка (19) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

Соленоид — Образование магнитного потока в соленоиде …   Википедия

соленоид — а; м. [от греч. sōlēn трубка и eidos вид] Физ., техн. Проволочная спираль, намотанная на сердечник, вокруг которой при пропускании электрического тока создаётся магнитное поле. ◁ Соленоидный, ая, ое. С. клапан. С ые двигатели. * * * соленоид (от… …   Энциклопедический словарь

соленоид — это… Что такое соленоид?

СОЛЕНОИД — Прибор, состоящий из тонкой спирали, опущенной в чашечку со ртутью при развитии магнетизма. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. СОЛЕНОИД завитая спиралью проволока, которая обладает свойствами магнита,… …   Словарь иностранных слов русского языка

СОЛЕНОИД — (от греч. solen трубка и eidos вид) цилиндрическая катушка, состоящая из большого числа намотанных вплотную друг к другу витков проводника. При пропускании через соленоид электрического тока внутри и вне соленоида возникает магнитное поле,… …   Большой Энциклопедический словарь

СОЛЕНОИД — (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… …   Физическая энциклопедия

соленоид — а, ж. solénoide m., нем. Solenoid <гр. solen трубка + eidos вид. электр. Проволочная спираль, по которой пропускают электрический ток для создания магнитного поля. Соленоидный ая, ое. Крысин 1998. Лекс. Толль 1864: соленоид; СИС 1937:… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

СОЛЕНОИД — СОЛЕНОИД, ЭЛЕКТРОМАГНИТ, в котором мягкий железный сердечник двигается, открывая или закрывая электрическую цепь, таким образом работая как переключатель, или РЕЛЕ …   Научно-технический энциклопедический словарь

СОЛЕНОИД — СОЛЕНОИД, 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. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

СОЛЕНОИД — согнутая спиралью проволока (катушка), по которой пропущен ток и вокруг которой создается магнитное поле. Последнее будет тем сильнее, чем больше ток в соленоиде и чем больше число витков в нем. С. ведет себя аналогично магниту. Самойлов К. И.… …   Морской словарь

СОЛЕНОИД — спираль из проволоки, по к рой пропускают электр. ток и к рая может заменить собой электромагнит. Вокруг витков С. образуется магнитное поле, магнитные силовые линии к рого выходят из одного конца С. и входят в другой. С. обладает свойством… …   Технический железнодорожный словарь

соленоид — сущ., кол во синонимов: 1 • катушка (19) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

Соленоид — Образование магнитного потока в соленоиде …   Википедия

соленоид — а; м. [от греч. sōlēn трубка и eidos вид] Физ., техн. Проволочная спираль, намотанная на сердечник, вокруг которой при пропускании электрического тока создаётся магнитное поле. ◁ Соленоидный, ая, ое. С. клапан. С ые двигатели. * * * соленоид (от… …   Энциклопедический словарь

соленоид — это… Что такое соленоид?

СОЛЕНОИД — Прибор, состоящий из тонкой спирали, опущенной в чашечку со ртутью при развитии магнетизма. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. СОЛЕНОИД завитая спиралью проволока, которая обладает свойствами магнита,… …   Словарь иностранных слов русского языка

СОЛЕНОИД — (от греч. solen трубка и eidos вид) цилиндрическая катушка, состоящая из большого числа намотанных вплотную друг к другу витков проводника. При пропускании через соленоид электрического тока внутри и вне соленоида возникает магнитное поле,… …   Большой Энциклопедический словарь

СОЛЕНОИД — (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… …   Физическая энциклопедия

СОЛЕНОИД — СОЛЕНОИД, ЭЛЕКТРОМАГНИТ, в котором мягкий железный сердечник двигается, открывая или закрывая электрическую цепь, таким образом работая как переключатель, или РЕЛЕ …   Научно-технический энциклопедический словарь

СОЛЕНОИД — СОЛЕНОИД, 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. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

СОЛЕНОИД — согнутая спиралью проволока (катушка), по которой пропущен ток и вокруг которой создается магнитное поле. Последнее будет тем сильнее, чем больше ток в соленоиде и чем больше число витков в нем. С. ведет себя аналогично магниту. Самойлов К. И.… …   Морской словарь

СОЛЕНОИД — спираль из проволоки, по к рой пропускают электр. ток и к рая может заменить собой электромагнит. Вокруг витков С. образуется магнитное поле, магнитные силовые линии к рого выходят из одного конца С. и входят в другой. С. обладает свойством… …   Технический железнодорожный словарь

соленоид — сущ., кол во синонимов: 1 • катушка (19) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

Соленоид — Образование магнитного потока в соленоиде …   Википедия

соленоид — а; м. [от греч. sōlēn трубка и eidos вид] Физ., техн. Проволочная спираль, намотанная на сердечник, вокруг которой при пропускании электрического тока создаётся магнитное поле. ◁ Соленоидный, ая, ое. С. клапан. С ые двигатели. * * * соленоид (от… …   Энциклопедический словарь

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 контуру. 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.

В однородном поле в соленоиде привлекательно то, 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, который даже самому крепкому водопроводчику придется 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.

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

Многослойный соленоид переменного тока

Многослойный соленоид переменного тока славится величиной 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 производят 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 рама 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 двухсекционную раму, которая покрыта вокруг катушек. Они используются в нескольких различных приложениях, например, в промышленных. Как и C-образная рама, 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 электрический ток протекает через соленоид, он будет двигаться линейно, чтобы соединить два контакта.

Линейный соленоид

Когда два контакта соединяются, они позволяют току течь от аккумуляторной батареи к различным компонентам автомобиля и запускать 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 разными 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 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.

Применение соленоида

• Соленоид — это основная катушка с проводом, которая используется в электромагнитах, индукторах, антеннах, клапанах и т. Д.Применение соленоидов различается по многочисленным типам, таким как медицинские, запорные системы, промышленное использование, чистая прибыль и применение автомобильных соленоидов.
• Соленоид используется для электрического управления клапаном, например, сердечник соленоида используется для приложения механической силы к клапану.
• Их также можно использовать 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.
• Такая быстрая реакция — один из наиболее важных факторов при решении задач применения соленоидов.

Таким образом, речь идет о различных типах соленоидов, в том числе многослойных соленоидах переменного тока, соленоидах с рамой постоянного тока, соленоидах с D-образной рамой постоянного тока, линейных соленоидах, вращающихся соленоидах и трубчатых соленоидах. 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 чем 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 пропорционально 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 силовые линии, 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 магнитного 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. Полезной задачей соленоида является получение взаимосвязи между переменными ампер-витками и плотностью потока, работающей в воздушном зазоре, то есть передача максимальной энергии (NI) от катушки соленоида в рабочую зону. Важно учитывать влияние тепла, поскольку повышение температуры катушки снижает рабочую мощность соленоида.

Основные термины, относящиеся к соленоидам и приводам.

Насыщение:

Насыщение железного пути в соленоиде рассматривается 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 зависит от 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 входную мощность при нагрузке 10%. Время включения соленоида составляет одну секунду, что не приведет к повреждению, но если соленоид находится под напряжением в течение 10 минут при нагрузке 25%, а его время включения составляет 600 секунд, то один импульс может сжечь весь соленоид.

Рабочая скорость:

Время включения соленоида для завершения хода измеряется от начала начального импульса до положения включения соленоида.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 — это электромагнитное или электромеханическое устройство. которые преобразуют 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 push и pull. 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 он 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 необходимое угловое перемещение очень мало, и шаговый двигатель постоянного тока не может выполнять эту работу.
Доступные вращающиеся соленоиды обеспечивают моменты самовосстановления в двух положениях (от 0 ° до 90 ° и от 90 ° до 0 °), трех положениях самовосстановления (от 0 ° до + 45 ° или от 0 ° до -45 °) и двух положениях с самоблокировкой.
Он похож на линейный соленоид, но отличается тем, 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 соленоидов, 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 также можете прочитать

.

Что такое соленоидный переключатель?

by Pauline Gill

Электромагнитные переключатели используются для включения и выключения цепей высокой мощности с использованием гораздо меньшего электрического сигнала управления для активации переключения. Это позволяет выполнять обширную логику и схемы принятия решений на недорогих микрочипах и небольших электронных компонентах, при этом фактическое переключение сигналов высокой мощности ограничивается самым последним этапом. В результате менее сложное оборудование работает более прохладно.Это также позволяет ограничить мощное коммутационное оборудование удаленным расположением. Соленоидные переключатели обычно используются в системах запуска автомобильных двигателей.

Работа соленоидного переключателя

Соленоиды представляют собой намотанные проволочные магнитные катушки с открытым сердечником для установки скользящего цилиндрического плунжера. Когда на катушку подается электрический ток, в полом отверстии создается магнитное поле, которое втягивает в себя поршень или выталкивает его наружу, в зависимости от ориентации соленоида и полюсов поршня.Плунжер механически связан с набором переключающих контактов, которые выполняют переключение с высокой мощностью. На соленоидном переключателе имеется как минимум четыре клеммы разъема. Катушка требует двух, и чаще всего она изолирована от всех остальных клемм, благодаря чему провода катушки полностью независимы от коммутируемого тока. Переключаемые токовые клеммы обычно значительно тяжелее клемм катушки.

Типы переключателей

Большинство соленоидных переключателей имеют только один переключаемый полюс из-за величины тока, проходящего через них.Некоторые из них срабатывают только на мгновение, например, в случае с соленоидами стартера на автомобилях. После запуска автомобильного двигателя стартер и соленоид полностью изолированы от работы остальной электрической системы. В некоторых неинерциальных автомобильных пусковых системах также используется движущийся плунжер для перемещения шестерни стартера по валу стартера для зацепления маховика в дополнение к фактическому питанию стартера.

Электромагнитные переключатели и реле

В то время как соленоиды придают существенное движение своим поршням, будь то для переключателей или клапанов, катушки электрических реле намотаны вокруг железного магнитного стержня, который намагничивается и притягивает стальную пластину через небольшой зазор, чтобы закрыть комплект электрических контактов.Эти контакты могут переключать более одного полюса и обычно используются для переключения линейных токов переменного тока на 120, 240 или 480 вольт, хотя доступны реле как для переключения постоянного и переменного тока, так и для любого диапазона напряжений. Электромагнитные переключатели выполняют как электрическое переключение, так и согласованное механическое движение.

Применение электромагнитных переключателей

Помимо широкомасштабных приложений для запуска двигателей, электромагнитные переключатели используются для включения многих других типов двигателей при механическом включении или отключении их валов.Это позволяет механизмам запирания и открывания окон, дверей и люков выполнять две функции от одного и того же согласованного оборудования.

Включите, затем включите

Поскольку соленоидные переключатели обычно помещают контакты переключателя в самый конец хода плунжера, они действуют как автономные логические блокировки, не позволяя запускать двигатель или открывать клапан до тех пор, пока плунжер не переместит свое положение. сначала все расстояние.

Еще статьи

.Актуаторы звуковой катушки

и соленоиды: в чем разница?

Часто возникает вопрос, использовать ли приводы со звуковой катушкой или соленоиды для управления движением с малым смещением. В этой статье объясняются ключевые различия между каждым продуктом и объясняется, почему вы можете выбрать один из них для своего приложения.

Некоммутируемый линейный привод постоянного тока, обычно называемый звуковой катушкой, способен смещать более 5 дюймов. Кроме того, приводы звуковых катушек могут перемещаться в двух направлениях, имеют постоянную силу по ходу хода и могут использоваться для позиционирования с обратной связью и приложения силы.

Соленоид может создавать большие силы при очень коротких ходах, однако он требует пружинного возврата, потому что они работают в одном направлении, а выходное усилие быстро уменьшается в результате общего смещения, и поэтому обычно используются только для коротких ходов, обычно не длиннее 0,5 дюйма. Типичное применение соленоида — это простое открытие или закрытие переключателя или клапана, и обычно не используются для приложений управления силой или положением.

Звуковая катушка генерирует силу, основанную на взаимодействии проводника с током в постоянном магнитном поле.

Соленоид создает силу на основе электромагнитного поля, создаваемого проводником с током.

Что такое активатор звуковой катушки?

Приводы звуковых катушек или некоммутируемые линейные приводы постоянного тока состоят из узла постоянного магнитного поля (постоянные магниты и черная сталь) и узла катушки. Ток, протекающий через узел катушки, взаимодействует с постоянным магнитным полем и создает вектор силы, перпендикулярный направлению тока.Вектор силы можно изменить, изменив полярность тока, протекающего через катушку.

Сила, создаваемая звуковой катушкой, пропорциональна перекрестному произведению тока, протекающего через катушку, и магнитного потока в постоянном магнитном поле, как диктуется уравнением силы Лоренца. В качестве подвижного элемента в приводе звуковой катушки можно использовать либо узел катушки, либо узел постоянного магнитного поля.

Создаваемая сила относительно постоянна на протяжении всего хода привода с небольшими провалами в начале и в конце длины хода.

Приводы звуковой катушки

обычно используются в приложениях фокусировки, колебательных системах, наклоне зеркала и миниатюрном управлении положением.

Что такое соленоид?

Соленоиды состоят из катушки, заключенной в корпус из черной стали, и подвижной стальной пробки или шайбы. Электромагнитное поле создается током, подаваемым на катушку. Напряженность магнитного поля определяет количество силы, которое может быть создано соленоидом. При отключении питания сила падает до нуля, и пружина возвращает его в выдвинутое положение.

Изначально силы велики, но по мере увеличения хода сила уменьшается.

Соленоиды обычно используются для открытия защелок, открытия или закрытия клапанов, а также для приложения удерживающей или фиксирующей силы.

Сравнение

	Привод звуковой катушки	Соленоид
Усилие	от низкого до среднего	Высокая
Ход	5 дюймов максимум	¼ дюйма максимум
Постоянная сила	Есть	№
Реверсивный	Есть	№
Управление положением / усилием	Есть	№
Стоимость	Умеренная	Низкая

Что выбрать: активатор звуковой катушки или соленоид?

Если ваше приложение просто требует открытия или закрытия клапана, можно использовать соленоид, однако у них есть ограничения, когда речь идет о линейности усилия и длине хода.

Из-за того, что приводы звуковой катушки обычно стоят больше, чем стандартный соленоид, многие клиенты пытаются использовать соленоид, когда привод звуковой катушки является более подходящим решением. В некоторых случаях требуется постоянное усилие по всей длине хода, и в этих ситуациях соленоида недостаточно из-за уменьшенного усилия при перемещении, тогда как привод звуковой катушки обеспечивает постоянное усилие. Это особенно важно в колебательных системах. Еще одним преимуществом звуковой катушки является управление силой без устройства обратной связи, поскольку выходное усилие (в любом положении хода) прямо пропорционально входному току.

Этот тип приведения в действие обычно обеспечивает более высокую плотность силы, таким образом достигая более высоких ходов и усилий при меньшем размере корпуса по сравнению с аналогами соленоидов.

,