Принцип работы соленоида
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.
- Принцип работы соленоида
- Простые драйверы для соленоидов
- Высокопроизводительный драйвер соленоида
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: 3 чел.
Средний рейтинг: 4.7 из 5.
Устройство клапана — компания Москлапан
Электромагнитный клапан (клапан соленоидный) состоит из следующих основных деталей: корпуса, крышки, мембраны (поршня), пружины, плунжера, штока и электрической катушки (соленоида). Корпуса и крышки клапанов отливают из латуни, нержавеющей стали, чугуна или полимеров: полипропилена, эколона, нейлона и др. Клапаны рассчитаны для использования при различных рабочих средах, давлениях и температурах. Для плунжеров и штоков применяют специальные магнитные материалы. Электрокатушки (соленоиды) для клапанов изготовливают в пылезащищенном или герметичном корпусе. Обмотка катушек выполнена высококачественным эмаль проводом из электротехнической меди. Присоединение к трубопроводу резьбовое или фланцевое. Для подключения к электрической сети используется штекер. Управление осуществляется подачей напряжения (или импульса) на катушку.
Напряжения питания:
Переменного тока, AC: 24В, 110В, 220В;
Допуск по напряжению: ± 10%.
Класс защиты: IP65.
Основные рабочие положения:
Клапаны электромагнитные по исполнениям бывают: «НЗ» – нормально закрытые клапаны, «НО» – нормально открытые клапаны и «БС» – бистабильные (импульсные) клапаны, переключающиеся с открытого на закрытое положение по управляющему импульсу.
По принципу действия:
Для различных условий эксплуатации применяют клапаны прямого действия, срабатывающие при нулевом перепаде давлении и пилотные клапаны (непрямого действия) – срабатывающие только при минимальном перепаде давления. Так же электромагнитные клапаны подразделяются на запорные (2/2 ходовые), распределяющие трехходовые (3/2 ходовые), и переключающие клапаны (2/3 ходовые).
Мембраны и уплотнения:
Мембраны клапанов изготовлены из эластичных полимерных материалов специальной конструкции и химического состава – EPDM, NBR, FKM, а уплотнения из PTFE или TEFLON. Так же в конструкции клапанов используются новейшие составы силиконовых резин – VMQ и другие полимеры.
Свойства материалов:
EPDM – Этилен-пропилен-диен-каучук. Недорогой, химически и износостойкий эластичный полимер. Высокая устойчивость к старению и атмосферным воздействиям. Устойчив к кислотам, щелочам, окислителям, соленым растворам, воде, пару низкого давления, нейтральным газам. Неустойчив к бензину, бензолу и углеводородами. Температура применения −40… +140 °С.
NBR – Нитрил-бутадиен-каучук. Распространенный и недорогой эластичный полимер, нейтральный к воздействию бензина, минерального масла, дизельного топлива, растворов щелочей, неорганических кислот, пропана, бутана и воды. Температурный диапазон −30… +100 °С. Разрушается бензолом, окислителями и ультрафиолетом.
Разрушается эфирами, органическими кислотами. PTFE – Политетрафторэтилен. Фторполимер, один из самых химически стойких полимерных материалов. Применяется в химической промышленности для кислот и их смесей высокой концентрации, щелочей, растворителей. Устойчив к бензолу, окислителям, маслам и топливам. Используется для агрессивных газов, углеводородов, воздуха, воды и пара. Температурный диапазон −50… +200 °С. Разрушается трифторидом хлора и жидкими щелочными металлами.
TEFLON – Политетрафторэтилен. Запатентованное название фторполимера, на основе PTFE с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Рабочая температура применения в диапазоне −50… +250 °С.
Принцип действия пилотного электромагнитного клапана
Клапан нормально закрытый
В статичном положении напряжение на катушке отсутствует – электро клапан закрыт. Запорный орган (мембрана или поршень, в зависимости от типа клапана) герметично прижат, силой действия пружины и давления рабочей среды к седлу уплотнительной поверхности.
Для открытия клапана напряжение подается на катушку. Плунжер, под воздействием магнитного поля поднимается и открывает пилотный канал. Так как диаметр пилотного канала больше перепускного, давление в верхней полости клапана (над мембраной) понижается. Под действием разницы давлений, мембрана или поршень поднимается вверх и клапан открывается. Клапан останется в открытом положении, пока катушка находится под напряжением.
Клапан нормально открытый
Принцип действия нормально открытого клапана наоборот – в статичном положении клапан находится в открытом положении, а при подаче напряжения на катушку клапан закрывается. Для удержания нормально открытого клапана в закрытом состоянии, напряжение необходимо подавать на катушку долговременно.
Для правильной работы любых клапанов пилотного действия необходим минимальный перепад давления, ΔP – разница давлений на входе и на выходе клапана. Пилотные клапаны назвают клапанами непрямого действия, т.к. кроме подачи напряжения, необходимо выполнение условия по перепаду давления. Подходит в большинстве случаев, для эксплуатации в системах водоснабжения, отопления, системах ГВС, системах пневмоуправления и др. – везде, где присутствует давление в трубопроводе.
Принцип действия клапана электромагнитного прямого действия
У электромагнитного клапана прямого действия пилотный канал отсутствуют. Эластичная мембрана в центре имеет жесткое металлическое кольцо и через пружину соединена с плунжером. При открытии клапана, под воздействием магнитного поля катушки, плунжер поднимается вверх и снимает усилие с мембраны, которая моментально поднимается и открывает клапан. При закрытии (отсутствии магнитного поля), подпружиненный плунжер опускается и с усилием прижимает мембрану, через кольцо к уплотнительной поверхности.
Для клапана электромагнитного прямого действия, минимальный перепад давления на клапане не требуется, ΔPmin=0 бар. Клапаны прямого действия, могут работать как в системах с давлением в трубопроводе, так и на сливных емкостях, накопительных ресиверах и в других местах, где давление минимально или отсутствует.
Принцип действия бистабильного клапана
Бистабильный клапан имеет два устойчивых положения: «Открыто» и «Закрыто». Переключение между ними осуществляется последовательно, подачей короткого импульса на катушку клапана. Особенностью управления является необходимость подачи импульсов переменной полярности, поэтому бистабильные клапаны работают только от источников постоянного тока. Для удержания открытого или закрытого положения подавать напряжение на катушку не требуется! Конструктивно, бистабильные импульсные клапаны выполнены как пилотные клапаны, т.е. необходим минимальный перепад давления.
Клапан электромагнитный соленоидный (англ.
Соленоиды — это электромагнитные устройства Рона Куртуса
SfC Home > Physics > Magnetism >
, автор Ron Kurtus (обновлено 9 января 2019 г.)
Соленоид представляет собой простое электромагнитное устройство , состоящее из скрученного в спираль электрического провода. Когда по проводу проходит электрический ток, 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 переключающих или блокирующих устройств.
Другое применение соленоида — создание электромагнита. Когда внутри соленоида постоянно находится железный стержень, металл значительно увеличивает магнитный эффект.
У вас могут возникнуть следующие вопросы:
- Что такое соленоид?
- Как можно использовать соленоид в качестве переключателя?
- Как соленоид становится электромагнитом?
Этот урок ответит на эти вопросы. Полезный инструмент: Преобразование единиц измерения
Соленоид создает магнитное поле
Наматывание металлического провода в спираль и пропускание электрического тока по проводу приводит к созданию направленного магнитного поля, так что концы спирали или соленоида имеют N (северную -поиск) и S (поиск на юг) магнитных полюсов.
Ток через соленоид создает магнитное поле
(Изображение основано на изображении Wikimedia Commons от Zureks)
Использование соленоидов
Магнитное поле соленоида может притягивать 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 контролируемое действие полезно при создании электрического переключателя.
Электромагнит
Когда внутрь спирали соленоида помещается железный стержень или другой ферромагнитный материал, стержень намагничивается, создавая таким образом электромагнит.
Наличие ферромагнитного стержня внутри спирали значительно увеличивает силу магнитного поля.
Резюме
Соленоид состоит из проволоки, закрученной в спираль. Когда по проводу проходит электрический ток, соленоид действует как электромагнит.
Поскольку соленоид полый, он может втягивать в спираль железный или ферромагнитный стержень. Этот эффект удобен при создании переключающих или блокирующих устройств. При постоянном размещении железного стержня внутри соленоида создается электромагнит.
Изучите лучшее
Ресурсы и ссылки
Ниже приведены ресурсы по этой теме.
Websites
Solenoid — Hyperphysics
Solenoid — Wikipedia
Magnetism Resources
Books
(Notice: The School for Champions may earn commissions from book purchases)
Top-rated книги по физике
Поделиться этой 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_соленоиды.htm
Пожалуйста, включите его в виде ссылки на свой веб-сайт или в качестве ссылки в вашем отчете, документе или диссертации.
Copyright © Ограничения
Где ты сейчас?
Школа чемпионов
Темы магнетизма
Соленоиды являются электромагнитными устройствами
Что такое соленоид? | ТАКАХА КИКО КО.
, ЛТД. ЧТО ТАКОЕ СОЛЕНОИД? Соленоиды представляют собой электрические устройства, которые перемещают поршень по прямой линии за счет пропускания электрического тока через катушку и использования результирующей магнитной силы. Это прямолинейное движение позволяет нам достигать скоростей, недостижимых с помощью двигателя, что делает соленоиды пригодными для широкого спектра применений и ограниченными только вашим воображением.
Электромагнитные токи в целом делятся на постоянный ток (DC) и переменный ток (AC). Наша фирма в первую очередь производит соленоиды постоянного тока.
Это электрическая часть, которая излучает электромагнитное поле через медный провод, чтобы притянуть магнитный подвижный железный сердечник.
Когда ток течет по проводу, железный сердечник притягивается к неподвижному железному сердечнику внутри провода, постоянно притягиваясь к пространству внутри электрического тока.
Когда электрический ток отключается, притяжение прекращается. (В зависимости от модели может присутствовать остаточный магнетизм.)
Существует множество разновидностей, таких как обычные тянущие соленоиды, которые работают таким образом, толкающие соленоиды, оснащенные толкающими стержнями, которые используют притяжение для приложения давления, и самоподдерживающиеся соленоиды, в которых используются встроенные постоянные магниты для поддержания различных состояний.
| Это приводная часть соленоида. Когда излучается магнитное поле, оно притягивается к неподвижному железному сердечнику. |
| Состоящий в основном из магнитного материала, он изготовлен с отверстиями (отводами) на большинстве соленоидов. |
| Это основная часть соленоида, излучающая магнитное поле при прохождении через него электрического тока. Вместе шпулька, проволока, свинец и внешняя лента называются катушкой. Некоторые катушки имеют внутри температурные предохранители или диоды.  |
| Когда магнитное поле излучается катушкой, оно притягивает подвижный железный сердечник вдоль магнитного потока. Форма подвижных и неподвижных железных сердечников и характеристики притяжения тесно связаны между собой. |
Изменяя форму железного сердечника, можно изменить расстояние и силу притяжения.
Даже если плунжер остановится наполовину, напряжение не изменится, что делает их безопасными.
Входящий ток отсутствует, поэтому настроить блок питания несложно.
В отличие от переменного тока, конструкция малошумная, не издает жужжащих звуков.
По сравнению с двигателем соленоид отличается меньшей мощностью и ценой.
3 основных типа соленоидовСоленоиды постоянного тока имеют несколько особенностей, как показано ниже.
Основной функцией соленоида является прямолинейное движение.
