Наиболее оптимальные варианты управления соленоидом


СОДЕРЖАНИЕ:

Наиболее оптимальные варианты управления соленоидом

Добрый вечер всем, помогите пожалуйста начинающему электронщику

Задача такая: есть катушка со стержнем из постоянного магнита внутри (цилиндрической формы), магнит (якорь) должен служить как клапан, т.е. открывать или закрывать одним своим концом определенный проход. Так как скорость переключения должна быть как можно больше а механическая конструкция клапана максимально простая, я остановился над вариантом без возвращающих пружин, а использовать токи разных направлений в обмотке соленоида.

Мой вопрос по какой электрической схеме могу управлять соленоидами если имею лишь один канал сигналов, на пример, для начала, один пин от LPT-порта. Схема желательно тоже должна быть максимально простая, потому что соленоидов будет примерно 60 штук, каждый работает независимо, управляемый ПК программой.

Сразу что приходит в голову, и было бы идеально, это чтобы все катушки были подключены параллельно в одну цепь с направлением тока в одну сторону (все клапаны закрыты) а когда подается управляющий сигнал другой полярности, клапан разъединяется от прежней цепи и остается разомкнутом сколько длится уп. сигнал (клапан открыт). Как только управляющий сигнал исчезает, катушка подключается к прежней цепи и клапан закрывается.

ПОЖАЛУЙСТА, КАК ЭТО РЕАЛИЗОВАТЬ . (последний абзац)

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Управляем соленоидом с помощью Arduino

Электрические соленоиды работают на основе аналогичных электромагнитных принципах, что и двигатели постоянного тока, однако соленоиды могут использовать магнитную энергию, чтобы толкать или тянуть что-то, а не поворачивать. Соленоиды можно найти в пейнтбольных пушках, пинбольных машинах, принтерах, клапанах и даже автомобилях.

Соленоид – это катушка, которая при возбуждении создает контролируемое магнитное поле, направленное к его центру. Если поместить магнитный стержень внутрь этого поля, этот стержень сможет перемещаться внутри катушки вперед и назад. Управлять соленоидом довольно просто, особенно если подключить Arduino, как в данном обучающем проекте.

Сила соленоида (сила, с которой он может втягивать стержень) прямо пропорциональна количеству обмоток катушки и прикладываемому току. Это означает, что большее число витков даст большее магнитное поле и большую силу. Небольшая конструктивная спецификация для этого типа катушки состоит в том, что она должна быть длиннее, а не шире, обеспечивая магнитное поле через центр и позволяя перемещать стержень.

В данном примере мы будем включать и выключать небольшой 5-вольтовый соленоид с интервалом в 1 секунду, так же как и в классическом примере Blink со светодиодом. Схема подключения соленоида к Arduino представлена ниже. Для управления соленоидом в схеме применяется силовой транзистор. К его базе подключен резистор 220 Ом. Управляющим выводом здесь является линия 9, к которой и подключается база транзистора через резистор. Также здесь используется диод, чтобы предотвратить разрядку тока через контур, когда катушка соленоида разряжается.

Код (скетч) для Arduino, управляющим соленоидом, приведен ниже. Он достаточно прост и должен заработать с первого раза.

Загрузите код в свою плату Arduino, если вы хотите более глубокое понимание процесса, то можете изменять этот довольно простой код, например, меняя время ожидания между включением и выключением соленоида. Ваш соленоид должен включаться и выключаться так же, как светодиод в простом примере Blink. Это был довольно простой проект, но теперь вы должны знать, что такое соленоид, понимать теорию, лежащую в основе их работы, и как использовать Arduino для управления соленоидом.

Магнитная проницаемость соленоида. Наиболее оптимальные варианты управления соленоидом. По назначению соленоиды разделяют на два класса

Соленоид — длинная, тонкая катушка, то есть катушка, длина которой намного больше, чем её диаметр (также в дальнейших выкладках здесь подразумевается, что толщина обмотки намного меньше, чем диаметр катушки). При этих условиях и без использования магнитного материала плотность магнитного потока внутри катушки является фактически постоянной и (приближенно) равна

где − магнитная постоянная, − число витков, − ток и − длина катушки. Пренебрегая краевыми эффектами на концах соленоида, получим , что потокосцепление через катушку равно плотности потока , умноженному на площадь поперечного сечения и число витков :

Отсюда следует формула для индуктивности соленоида (без сердечника):

Если катушка внутри полностью заполнена магнитным материалом (сердечником), то индуктивность отличается на множитель — относительную магнитную проницаемость сердечника:

В случае, когда , можно (следует) под S понимать площадь сечения сердечника и пользоваться данной формулой даже при толстой намотке, если только полная площадь сечения катушки не превосходит площади сечения сердечника во много раз.

Более точные формулы для соленоида конечного размера

Для однослойного (с очень тонкой намоткой) соленоида конечных размеров (не бесконечно длинного) существуют более точные, хотя и более сложные формулы :

Длина его образующей,

Трансформатор. Энергия магнитного поля. Основы теории Максвелла. Уравнения Максвелла в интегральной форме.

Электрический колебательный контур. Затухающие электромагнитные колебания. Вынужденные электромагнитные колебания. Явление резонанса

Колебательный контур — осциллятор, представляющий собой электрическую цепь, содержащую соединённые катушку индуктивности и конденсатор. В такой цепи могут возбуждаться колебания тока (и напряжения).

Колебательный контур — простейшая система, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания

Резонансная частота контура определяется так называемой формулой Томсона:

Принцип действия

Пусть конденсатор ёмкостью C заряжен до напряжения . Энергия, запасённая в конденсаторе составляет

При соединении конденсатора с катушкой индуктивности, в цепи потечёт ток , что вызовет в катушке электродвижущую силу (ЭДС) самоиндукции, направленную на уменьшение тока в цепи. Ток, вызванный этой ЭДС (при отсутствии потерь в индуктивности) в начальный момент будет равен току разряда конденсатора, то есть результирующий ток будет равен нулю. Магнитная энергия катушки в этот (начальный) момент равна нулю.

Затем результирующий ток в цепи будет возрастать, а энергия из конденсатора будет переходить в катушку до полного разряда конденсатора. В этот момент электрическая энергия конденсатора . Магнитная же энергия, сосредоточенная в катушке, напротив, максимальна и равна

Где — индуктивность катушки, — максимальное значение тока.

После этого начнётся перезарядка конденсатора, то есть заряд конденсатора напряжением другой полярности. Перезарядка будет проходить до тех пор, пока магнитная энергия катушки не перейдёт в электрическую энергию конденсатора. Конденсатор, в этом случае, снова будет заряжен до напряжения .

В результате в цепи возникают колебания, длительность которых будет обратно пропорциональна потерям энергии в контуре.

В общем, описанные выше процессы в параллельном колебательном контуре называются резонанс токов, что означает, что через индуктивность и ёмкость протекают токи, больше тока проходящего через весь контур, причем эти токи больше в определённое число раз, которое называется добротностью. Эти большие токи не покидают пределов контура, так как они противофазны и сами себя компенсируют. Стоит также заметить, что сопротивление параллельного колебательного контура на резонансной частоте стремится к бесконечности (в отличие от последовательного колебательного контура, сопротивление которого на резонансной частоте стремится к нулю), а это делает его незаменимым фильтром.

Стоит заметить, что помимо простого колебательного контура, есть ещё колебательные контуры первого, второго и третьего рода, что учитывают потери и имеют другие особенности.

Вынужденными электромагнитными колебаниями называют периодические изменения силы тока и напряжения в электрической цепи, происходящие под действием переменной ЭДС от внешнего источника. Внешним источником ЭДС в электрических цепях являются генераторы переменного тока, работающие на электростанциях.

Принцип действия генератора переменного тока легко показать при рассмотрении вращающейся рамки провода в магнитном поле.

В однородное магнитное поле с индукцией В помещаем прямоугольную рамку, образованную проводниками (abсd).

Пусть плоскость рамки перпендикулярна индукции магнитного поля В и ее площадь равна S.

Магнитный поток в момент времени t 0 = 0 будет равен Ф = В*8.

При равномерном вращении рамки вокруг оси OO 1 с угловой скоростью w магнитный поток, пронизывающий рамку, будет изменяться с течением времени по закону:

Изменение магнитного потока возбуждает в рамке ЭДС индукцию, равную

где Е 0 = ВSw — амплитуда ЭДС.

Если с помощью контактных колец и скользящих по ним щеток соединить концы рамки с электрической цепью, то под действием ЭДС индукции, изменяющейся со временем по гармоническому закону, в электрической цепи возникнут вынужденные гармонические колебания силы тока — переменный ток .

На практике синусоидальная ЭДС возбуждается не путем вращения рамки в магнитном поле, а путем вращения магнита или электромагнита (ротора) внутри статора — неподвижных обмоток, навитых на сердечники из магнитомягкого материала. В этих обмотках находится переменная ЭДС, что позволяет избежать снятия напряжения с помощью контактных колец.

Явление резонанса относится к наиболее важным с практической точки зрения свойствам электрических цепей. Оно заключается в том, что электрическая цепь, имеющая реактивные элементы обладает чисто резистивным сопротивлением .

Общее условие резонанса для любого двухполюсника можно сформулировать в виде Im[Z ]=0 или Im[Y ]=0, где Z и Y комплексное сопротивление и проводимость двухполюсника. Следовательно, режим резонанса полностью определяется параметрами электрической цепи и не зависит от внешнего воздействия на нее со стороны источников электрической энергии.

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 машина опять будет как прежде. Ответ по диагностике и выводам — .

Что же 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 и Электроприводы некоторых ДСГ с сухим )

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.

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

Магнитное поле обмотки толкает намагниченный стержень в одну сторону, а при перемене направления тока — движение сердечника внутри катушки меняется на обратное. Но в соленоидах АКПП противоположное движение сердечника обеспечивается не изменением направления тока, а возвратной пружиной (на картинке слева).

Где находятся соленоиды в АКПП

Соленоид (электроклапан ) как ему и положено стоит в гидравлической клапанной плите или, как ее называют мастера — в .

Соленоид вставлен в канал гидроблока, крепится болтом (или прижимной пластиной) а с другого конца через штекер электропроводки (шлейф) подсоединяется к электронному блоку управления АКПП (слева ниже ).

Штекер и шлейф-проводка, кстати, во многих автоматах довольно часто являются причиной неисправной работы соленоидов и являются такими же расходниками, как и сам соленоид.

В некоторых коробках гидроблок и крышка поддона находятся не снизу коробки, а — сбоку.

Соленоид соединяет гидравлическую систему коробки с электрической системой. И часто в этой цепочке именно в соленоидах компьютер находит ошибку. (коды ошибок неисправностей — )

Первые соленоиды для американских АКПП стали массово использоваться с 80-х годов и выглядели именно как соленоид , то есть: катушка с медной обмоткой. (слева вскрытый блок электроклапанов от Крайслера, до сих пор устанавливаемый на джипы и пикапы. )

Их функцией было — толкать стержень-плунжер в гидроплите, открывающий (или закрывающий) канал, по которым насос гонит масло в систему. Когда ток не подается на обмотку катушки, пружина возвращает стержень обратно. Такой соленоид имеет два положения: «Закрыт» и «Открыт». Так называемый: «on-off соленоид», соленоид-клапан .

В таких системах встречались проблемы или обрыва обмотки, ломалась возвращающая пружина. И ремонт старых соленоидов обычно заключался в перемотке оборванных или сгоревших проводов, пропайке, чистке или замене ослабевших пружин.

Справа — следующее поколение соленоида- электроклапана. ( Вольво —№206421B до 2006-го года устанавливался на европейские Вольво S80 и ХС90 и до сих пор устанавливается на множество американских представительских машин — Бьюик, Олдсмобил, Понтиак, Шевроле .)

Этот соленоид — конструктивно более сложный. Это не просто катушка с сердечником, у него уже имеется канал для масла (из белого пластика) с двумя выходами и металлический шариковый клапан, открывающий или закрывающий этот канал.

Такой соленоид сам уже является гидравлическим клапаном . Гидравлика и электрика в одном приборе. Этот тип соленоидов стали называть «электромагнитный клапан». Его уже гораздо легче менять, отсоединив от гидравлической системы, в которой он держит давление за счет резиновых колец-прокладок и от электического питания, отсоединив штекер (тоже иногда находят здесь проблему).

Положения электро-клапана называют: «нормально-открытым» или «нормально-закрытым». В обесточенном состоянии работает пружина. При подаче напряжения — работает магнитное поле обмотки, противодействуя пружине. В канал соленоида позже стали устанавливать фильтр-сетку, который предотвращает попадание внутрь клапана намагниченной железной пыли из масла.

Следующее поколение, появившееся в 90-х:

Первые соленоиды были только «включателем» ON-OFF . Но довольно быстро авто-дизайнеры создали 3-WAY соленоиды , которые работают «переключателями».

Они соединяют уже не 2, а 3 канала: В одном положении (On) шарик открывает проход из первого во 2-й канал, а в другом (Off) — открывают проход из 2-го в 3-й канал. ( слева ). Обычно второе положение служит для сброса давления из пакета сцепления. Это позволило одним прибором и включать пакет фрикционов сцепления и управлять отключением. Раньше эту функцию выполнял лишний механический клапан в сцеплении.

PWM- пропорциональные соленоиды, VBS, VFS

В середине 90-х у конструкторов разгорелся аппетит и они потребовали еще более интеллектуальных инструментов управления гидравликой. Были разработаны соленоиды-регуляторы .

Конструктивно «электро-регуляторы» работают по принципу: «Вентиля». В отличии от принципа «Крана» он-офф соленоидов, у которых есть или полностью открытое или полностью закрытое положение.

Такие соленоиды-регулятор приоткрывают или призакрывают сечение по кривой в зависимости от характера поступающего импульсного напряжения от компьютера. (Ток подается прерывисто, с разной длительностью этого прерывания )

Механическая часть соленоидов -электромеханических регуляторов 21 века становится все более разнообразной.

Они уже бывают как шариковые так и золотниковые 3-WAY, и даже 4-. 5-WAY.

На первом этапе были разработаны PWM соленоиды с клапаном шарикового типа (слева), который довольно прост и дешев в изготовлении.

Позже появились довольно редкие VBS соленоиды (Various Bleed), в которых отверстие открывает-закрывает плоский клапан. Эти соленоиды уже могут адаптироваться к изменениям давления масла, но используются для узкого круга задач с низким давлением масла в линии. Самые сложные — VFS соленоиды, которые справляются и с высоким давлением масла в линии и малочувствительны по вариациям подающего давления. Они могут иметь клапан — золотник.

Пропорциональные (линейные) Соленоиды

Этот тип соленоидов выбрал японский гигант АТ — , поставщик автоматов для Тойоты-VAG-Volvo.

Внутри конструкции линейных соленоидов ходит золотник-плунжер по муфте с отверстиями типа тех, что ранее были частью гидроблока. То есть самый изнашиваемый участок плиты , который всегда был предметом ремонта, сейчас . И теперь во многих случаях уже не нужно восстанавливать или менять саму гидроплиту, а достаточно заменить износившийся соленоид с встроенным клапаном. Сама гидроплита стала служить гораздо дольше, и таким образом решили главную проблему всех современных АКПП — износ каналов гидроплиты ().

Именно такова особенность ремонта гидроблока современной 6-ти ступенчатой трансмиссии японской Aisin :

Здесь из 9-ти соленоидов чаще всего меняются 4 пропорциональных соленоида ( указаны на схеме справа синими цифрами ). Остальные 5 соленоидов — простые «включатели» ON-OFF — практически не выходят из строя до конца жизни коробки.

VFS, VBS (Various Bleed) Соленоиды

На следующем этапе были разработаны VFS (Variable Force Solenoid) соленоиды. Их очень полюбил немецкий ZF.

Их конструкция относительно простая и дешевая. Но простота в изготовлении компенсируется чрезвычайно сложной системой управления.

Клапан по мере повышения давления и из-за износа (небольшого собственного веса) меняет степень открытия канала. И требуется точная обратная связь компьютеру, чтобы под эти изменения подстраиваться. Поэтому капризность тонко настроенных соленоидов VFS значительно выше и ресурс короче, чем срок службы пропорциональных соленоидов Айсин.

У европейского бестселлера 21-го века ZF 6HP21 — 6HP28 практически стали расходником, планово заменяемым после 3-5 лет напряженной службы.

Преимущество конструкции PWM соленоида — возможность использовать более прочные и износостойкие — анодированные (и следовательно — более дорогие) материалы для «узких мест» канала-муфты, по которому происходят поступательные движения клапана в грязном и горячем масле.

Материалом гидроплиты (и соленоидов) в последние десятилетия служит легкий и мягкий алюминиевый сплав. (Вместо вечного чугуна на старых добрых гидроплитах «золотого века» Америки ). А когда под давлением через эти «краны»-регуляторы гонится горячая смесь масла и фрикционной грязи и канал открывается не сразу на полное сечение, как раньше, а частично, то в этой узкой щели и происходит самый быстрый износ металла.

Для механической части (манифольда и золотника/плунжера) соленоидов здесь стали применять алюминиевый сплав, анодированные высокопрочными и грязеотталкивающими материалами.

Функциональные различия соленоидов

Соленоиды классифицируют еще и по своему назначению.

Наиболее распространены такие функции соленоидов:

Соленоид EPC или LPC (Line Pressure Control). Соленоид контроля линейного давления.

Самый первый и главный из появившихся в гидроплите электроклапанов. Это соленоид-«вождь», который единолично распределяет все масло на остальные соленоиды и каналы. И в 4-х ступках ЕРС соленоид первым выходил из строя.

Соленоид ТСС — Torque Converter Clutch (или SLUSolenoid Lock-Up -блокировки муфты ) Соленоид управления блокировкой . Этот электроклапан делает самую «грязную» работу — он заставляет муфту гидротрансформатора подключаться — блокироваться, чтобы повысить кпд и удовлетворить запрос водителя на «спортивный режим» разгона. И именно через этот соленоид в первую очередь идет грязное и горячее масло из гидротрансформатора. Поэтому во многих гидроблоках соленоид ТСС/SLU — самое слабое звено.

Гидротрансформатор блокируется-разблокируется каждый раз, когда машина тормозит или разгоняется, кроме того, его фрикцион в современных акпп работает в так называемом режиме » регулируемого » когда гидротрансформатор еще интенсивнее греет масло в коробке и загрязняет его своей фрикционной накладкой. А в последнее время в эти перенагруженные фрикционы бубликов стали добавлять графитовые (или кевларовые) связующие, что влияет на здоровье соленоидов и гидроблока так же, как жирная пища — на сердце и сосуды полных людей. ( ).

Shift solenoid — рядовой соленоид-переключатель, отвечающий за переключения скоростей, «шифтовик». Таких регуляторов давления в гидроплите обычно несколько и вся работа по переключению скоростей вверх или вниз в основном выполняется именно ими. Обычно на схеме они обозначаются как S1, S2, (SL1 . — линейный шифтовик) или буквами А, В.

Для переключения скоростей работают одновременно сразу несколько соленоидов. Например в классических 4-х ступках 2 соленоида шифтовика, и мануалы выдают такие комбинации:

S1-открыт +S2-закрыт — включена 1 скорость (D)
S1-закр.+S2-закр. — переключение 1-2 скорость
S1-откр.+S2-откр. переключение 2-3 скорость
. итд.

И это — расписано в мануалах для простых 4-х ступок. Для 5-ти и 6-ти ступенчатых АКПП — все гораздо . (как читать ?)

Так что распространенный среди водителей миф: «если пропала 3-я скорость, то можно найти и заменить соленоид 3-й скорости» — обычно ни к чему кроме затрат времени и денег не приводит (кроме самообучения на ошибках) .

Такие таблицы есть в мануалах для каждой АКПП. По таблицам мастера определяют — какие соленоиды (или обгонные муфты) работают при проблемном переключении и на которые стоит обратить внимание при тестировании.

Новые типы соленоидов:

Управляющий (клапанами гидроблока) соленоид. Функционально соленоиды могут управлять клапанами плиты как транзистор в электросхеме.

Такие соленоиды только подают управляющее давление (с низким расходом) на клапан гидроблока, который уже сам подает или сбрасывает давление на поршни и фрикционы и служат для незаметного переключения передач.

— «Соленоид качества переключения передач » (работает только в момент переключения передачи для мягкого переключения с «проскальзыванием») ,

— «Соленоид управления охлаждением масла » (как термостат открывает канал для охлаждения масла через внешний радиатор), и др.

Специфика и конструкция соленоидов постоянно расширяется и усложняется, а диагностика и ремонт соленоидов упрощается до банальной замены.

Типичные проблемы соленоидов. Срок службы

Обычно на соленоиды как причину аварии указывает компьютер своим «кодами неисправности» типа «19146»-VAG (или OBDII: P2714 ) . Расшифровка кодов неисправностей — .

Проблема №1 : соленоиды забиваются нагаром из масла, склеенным из мельчайшей пыли (бумажной, алюминиевой, стальной, бронзовой. ) от изношенных и разбитых узлов и расходников. Проявляется в том, что «нахолодную» клапан-золотник соленоида (или гидроблока) работает нормально, а в горячем масле — клинит. Или наоборот.

Поэтому мастера очень не любят, когда фрикционная накладка съедается до клеевой основы и добавляет клеющие смолы в эту горячую масляную взвесь.

Для устранения нагара соленоиды-клапана (и детали гидроблка) промывают в различных растворителях и прочищают разными хитрыми способами с использованием ультразвука или переменного тока 12в. Рекомендовано при капремонте также проводить демагнетизацию (размагничивание) стальных деталей соленоида.

Износ деталей плунжера, манифольда, входного отверстия, протечки, связанные с износом.

PWM соленоиды имеют «умное управление». Компьютер учитывает «старость» соленоида №1 и увеличивает с помощью управляющего соленоида №2 расход масла для открытия канала такого изношенного соленоида №1. Но когда износ и «старческая деменция» достигают предела давления, компьютер бракует такой соленоид, что проявляется кодом ошибки. Естественно, что чем грязнее масло, тем быстрее изнашиваются каналы соленоидов, и тем напряженнее насос гонит через гидробок масло ATF, тем интенсивнее работают и изнашиваются клапана. Цепная реакция.

Проблемы №3, 4, . 8:

Ослабление возвращающей пружины, трещины корпуса, поломки конструкции, падение сопротивления обмотки (обрыв или КЗ). Здесь популярны пропайка контактов, перемотка, замена втулок, деталей.

Главная причина «преждевременной смерти» современных соленоидов — износ каналов манифольда, втулок, клапана и плунжера или шарика . (справа показан износ примыкания закрывающего шарика к отверстию )

Это начинается с засорения плунжера продуктами износа. Плунжер сначала клинит, что приводит к проблемам переключения (в зависимости от функции первого засорившегося соленоида), а затем этот нагар начинает истирать трущиеся поверхности плунжера, втулок плунжера и клапанов. После 2003-2004 годов и клапана и манифольды обычно делаются из анодированных сплавов, которые выдерживают большие истирающие нагрузки. Истираются в основном бронзовые втулки соленоидов.

Иногда мастера ремонтируют изношенные линейные соленоиды, «перевтуливая» плунжер. Выпускаются наборы 136419 для замены втулок соленоидов, что дает им еще жизни на 30-60 ткм (в зависимости от состояния остальных компонентов электрорегулятора) .

Ресурс качественных соленоидов измеряется количеством циклов открывания-закрывания. По этому показателю например «хендаевские» соленоиды привычно стоят чуть позади соответствующих американских соленоидов и еще подальше от продуктов лидеров Aisin, Jatco или ZF.

Но даже у самых надежных соленоидов ресурс не превышает 300 000 — 400 000 циклов. Это может наступить и после 400 ткм, а может и значительно раньше. В зависимости от того как нагружают их водитель и , подчиняющееся педали газа. Конструктивно в ранних версиях АКПП (например DP0, 01N, . ) режим их работы был организован таким образом, что одни соленоиды (обычно — ЕРС) работают в два-три раза напряженнее других и поэтому вырабатывают свой ресурс первыми.

Американский авторемонтный мир предпочитает планово ремонтировать соленоиды, заменяя втулки и очищая все внутренности соленоидов и гидроблока от нагара при каждом капремонте АКПП. Своевременная чистка и «перевтуливание» линейных соленоидов увеличивает ресурс соленоидов и гидроблока на 40-70%. Но обязательно при этом заменяются все изношенные уплотнения, кольцы и втулки, через которые теряется давление масла, иначе соленоиды сразу начинают работать на полное сечение.

Ремонт ГДТ с заменой муфты — тоже входит в эту работу по продлению жизни соленоидов и самой АКПП.

Как самому купить и заменить соленоиды? Вообще — поможет это?

Существует всего несколько АКПП с проблемами соленоидов, которые можно решить, лишь заменив соленоиды:

Например DP0, у которой срок жизни соленоидов EPC и TCC достаточно короток по сравнению с остальными расходниками. В некоторых случаях ремонта 4-х ступок замена обоих соленоидов (144431 ) может оживить машину и на некоторое время (пока скопятся деньги и желание на капремонт и установку ) позволит забыть о причинах выхода из строя трансмиссии (замена тефлоновых колец и )

В эту же группу входят некоторые АКПП Хёндай-Мицубиши, Лексуса и даже 6-ти ступки ZF.

Но к сожалению просто заменить соленоид это — «временный костыль», который очень часто является лишней тратой времени и средств. Обычно к этому времени и сам гидроблок нуждается в переборке-чистке и гидротрансформатор и коробка. Мастера очень не любят брать в ремонт коробку, в которой до этого делался «косметический» ремонт или менялась только часть необходимых деталей. Потому что распутывать клубки проблем автомата, в котором до тебя кто-то неудачно покопался, берутся только акпп-фанаты или мазохисты. Такая настоящая головоломка, для «шерлохолмсов».


Как идентифицировать-заказать-купить соленоиды?

1. Определите тип своей АКПП . (Ответственность за правильное определение типа лежит только на мастере, который берется лечить этот сложный агрегат ). Для этого перейдите на страницу » «. Если указано несколько вариантов для вашего авто (или ни одного) — скорее всего из-за того, что было выпущено много небольших серий вашего автомобиля в разных странах. Попробуйте почитать по каждой АКПП — внизу каждой страницы АКПП есть дополнительная таблица. Но надежнее — искать эту информацию не в справочниках, а на табличке самой АКПП (или на кузове). Можно определить тип АКПП по форме поддона или по фото фильтра . В общем — изучайте литературу, если хотите самостоятельно и успешно выполнить эту операцию.

2. На странице своей АКПП — изучите все, что написано в мануалах по соленоидам и гидроблоку.

Нажав на номер соленоида на оранжевом фоне, вы узнаете его цену, наличие на складе и полное описание детали, с указанием- для каких авто она используется. Но часто приходится подбирать соленоиды по ВИН-коду авто. Звоните и заказывайте.

3. Замена соленоида. Стоит изучить все, что пишет интернет по вашей АКПП. Или лучше (если вы не стремитесь сами стать профессионалом в этом увлекательном деле) — найти мастера, который уже имеет опыт и сделав положенные ошибки, сэкономит вам время и деньги.

Тест. Как проверить исправность соленоидов?

Даже если коды указали на какой-то соленоид, его нужно проверить с использованием диагностического оборудования. И лучше, если этим займется специалист.

У соленоидов имеется такая определяющая «жизнеспособность» характеристика как «вилка» сопротивления (при 20º C). Поэтому первый тест соленоидов — это проверка их сопротивления омметром. На странице популярных в ремонте АКПП можно найти такие таблицы по соленоидам.

Причина : От времени и из-за агрессивных условий работы метал проводов стареет, сопротивление обмотки увеличивается и когда омметр показывает, что сопротивление обмотки вышло за пределы максимально допустимого, то компьютер обнаруживает такой соленоид и «требует» его замены с помощью .

Если соленоид-электроклапан показывает нормальное сопротивление и щелкает при подаче на него напряжения, то мастера чистят-промывают его и оставляют служить дальше.

Кроме самих соленоидов и их клемм, часто причиной неисправностей является з апитывающая проводка-шлейф (справа — 105446 ).

Современные соленоиды-электрорегуляторы уже невозможно «на коленке» проверить с помощью омметра и «пощелкиваний». PWM соленоиды уже требуют компьютера для проверки кривой, по которой меняется давление в зависимости от подаваемого тока, а с этим и квалифицированного электрика. И уже неразумно приговаривать соленоиды к замене по одним только кодам ошибок OBD-II. Если это, конечно, не типичные для данной АКПП проблемные соленоиды, которыми являются описанные ниже соленоиды-бестселлеры.

Встречаются проблемы и с самим ЭБУ (особенно часто — №340450 слева )

Что будет, если вовремя не заменить выработавшие свой ресурс соленоиды?

Соленоиды закрывают или открывают канал, блокирующий сцепление фрикционов. Не так страшно, если передачи переключаются с толчками. Это даже может быть полезным как «маркер», указывающий на необходимость делать ремонт АКПП.

Хуже, если канал недозакрыт или недооткрыт, что можно сравнить с недоотжатым сцеплением в МКП. Такой недовключенный пакет сцепления начинает проскальзывать от недостатка давления и жечь фрикционы и масло. Или недостаток давления приводит к работе всухую, от которой изнашивается «железо» и втулки, которые к этому времени уже изношены и травят масло и убьют новые соленоиды тем, что будут заставлять их сразу же работать на полное сечение.

Рекордсмен по замене втулок — новейшие ZF-бестселлеры и 6HP19 (№182030 — выше справа ). А после втулок вибрации всухую настолько разбивают все валы и сочленения, что восстанавливать коробку иногда уже не имеет смысла.

Это — самое неприятное и незаметное из всех многочисленных проявлений нештатной работы соленоидов. Сравнимо с тем, как переносить тяжелую ангину на ногах — вроде как работаешь, но сердце можно повредить на всю жизнь.

В чем заключается «ремонт» соленоидов:

Хорошее видео по чистке и ремонту гидроблока и соленоидов появились на ю-тьюбе . Там скрыты некоторые детали, но в целом дает представление — в чем заключается ремонт чистка соленоидов.

Соленоидом называется проводник, свитый спиралью, по которому пропущен электрический ток (рисунок 1, а ).

Если мысленно разрезать витки соленоида поперек, обозначить направление тока в них, как было указано выше, и определить направление магнитных индукционных линий по «правилу буравчика», то магнитное поле всего соленоида будет иметь такой вид, как показано на рисунке 1, б .

Рисунок 1. Соленоид (а ) и его магнитное поле (б )

Рисунок 2. Компьютерная модель соленоида

На оси бесконечно длинного соленоида, на каждой единице длины которого намотано n 0 витков, напряженность магнитного поля внутри соленоида определяется формулой:

Каждый электрик должен знать:  Почему электрики не всегда дружат с электроникой. Часть 2. Как изучить электронику

В том месте, где магнитные линии входят в соленоид, образуется южный полюс, где они выходят — северный полюс.

Для определения полюсов соленоида пользуются «правилом буравчика», применяя его следующим образом: если расположить буравчик вдоль оси соленоида и вращать его по направлению тока в витках катушки соленоида, то поступательное движение буравчика покажет направление магнитного поля (рисунок 3).

Видео про соленоид:

Электромагнит

Соленоид, внутри которого находится стальной (железный) сердечник, называется электромагнитом (рисунок 4 и 5). Магнитное поле у электромагнита сильнее, чем у соленоида, так как кусок стали, вложенный в соленоид, намагничивается и результирующее магнитное поле усиливается. Полюсы у электромагнита можно определить, так же как и у соленоида, по «правилу буравчика».

Рисунок 5. Катушка электромагнита

Электромагниты широко применяются в технике. Они служат для создания магнитного поля в электрических генераторах и двигателях, в электроизмерительных приборах, электрических аппаратах и тому подобном.

В установках большой мощности для отключения поврежденного участка цепи вместо плавких предохранителей применяются автоматические, масляные и воздушные выключатели. Для приведения в действие отключающих катушек автоматических выключателей применяются различные реле. Реле называются приборы или автоматы, реагирующие на изменение тока, напряжения, мощности, частоты и прочих параметров.

Из большого числа реле, различных по своему назначению, принципу действия и конструкции, кратко рассмотрим устройство электромагнитных реле. На рисунке 6 представлены конструкции этих реле. Работа реле основана на взаимодействии магнитного поля, создаваемого неподвижной катушкой, по которой проходит ток, и стального подвижного якоря электромагнита. При изменении условий работы в цепи главного тока катушка реле возбуждается, магнитный поток сердечника подтягивает (поворачивает или втягивает) якорь, который замыкает контакты цепи, отключающей катушки привода масляных и воздушных выключателей или вспомогательных реле.

Рисунок 6. Электромагнитное реле

Реле нашли себе применение также в автоматике и телемеханике.

Магнитный поток соленоида (электромагнита) увеличивается с увеличением числа витков и тока в нем. Намагничивающая сила зависит от произведения тока на число витков (числа ампер-витков).

Если, например, взять соленоид, по обмотке которого проходит ток 5 А и число витков которого равно 150, то число ампер-витков будет 5 × 150 = 750. Тот же магнитный поток получится если взять 1500 витков и пропустить по ним ток 0,5 А, так как 0,5 × 1500 = 750 ампер-витков.

Увеличить магнитный поток соленоида можно следующими путями: 1) вложить в соленоид стальной сердечник, превратив его в электромагнит; 2) увеличить сечение стального сердечника электромагнита (так как при данных токе, напряженности магнитного поля, и стало быть, магнитной индукции увеличение сечения ведет к росту магнитного потока); 3) уменьшить воздушный зазор сердечника электромагнита (так как при уменьшении пути магнитных линий по воздуху уменьшается магнитное сопротивление).

Видео про электромагнит:

Соленоид представляет собой провод, навитый на круглый цилиндрический каркас. Линии В поля соленоида выглядят примерно так, как показано на рис. 50.1. Внутри соленоида направление этих линий образует с направлением тока в витках правовинтовую систему.

У реального соленоида имеется составляющая тока вдоль оси. Кроме того, линейная плотность тока (равная отношению силы тока к элементу длины соленоида ) изменяется периодически при перемещении вдоль соленоида. Среднее значение этой плотности равно

где — число витков соленоида, приходящееся на единицу его длины, I — сила тока в соленоиде.

В учении об электромагнетизме большую роль играет воображаемый бесконечно длинный соленоид, у которого отсутствует осевая составляющая тока и, кроме того, линейная плотность тока постоянна по всей длине. Причина этого заключается в том, что поле такого соленоида однородно и ограничено объемом соленоида (аналогично электрическое поле бесконечного плоского конденсатора однородно и ограничено объемом конденсатора).

В соответствии со сказанным представим соленоид в виде бесконечного тонкостенного цилиндра, обтекаемого током постоянной линейной плотности

Разобьем цилиндр на одинаковые круговые токи — «витки».

Из рис. 50.2 видно, что каждая пара витков, расположенных симметрично относительно некоторой плоскости, перпендикулярной к оси соленоида, создает в любой точке этой плоскости магнитную индукцию, параллельную оси. Следовательно, и результирующее поле в любой точке внутри и вне бесконечного соленоида может иметь лишь направление, параллельное оси.

Из рис. 50.1 вытекает, что направления поля внутри и вне конечного соленоида противоположны. При увеличении длины соленоида направления полей не изменяются и в пределе при остаются противоположными. Для бесконечного соленоида, как и для конечного, направление поля внутри соленоида образует с направлением обтекания цилиндра током правовинтовую систему.

Из параллельности вектора В оси вытекает, что поле как внутри, так и вне бесконечного соленоида должно быть однородным. Чтобы доказать это, возьмем внутри соленоида воображаемый прямоугольный контур 1-2-3-4 (рис. 50.3; участок идет по оси соленоида). Обойдя контур по часовой стрелке, получим для циркуляции вектора В значение Контур не охватывает токов, поэтому циркуляция должна быть равна нулю (см. (49.7)).

Отсюда следует, что Располагая участок контура 2-3 на любом расстоянии от оси, мы каждый раз будем получать, что магнитная индукция на этом расстоянии равна индукции на оси соленоида. Таким образом, однородность поля внутри соленоида доказана.

Теперь обратимся к контуру 1-2-3-4. Мы изобразили векторы штриховой линией, поскольку, как выяснится в дальнейшем, поле вне бесконечного соленоида равно нулю. Пока же мы знаем лишь, что возможное направление поля вне соленоида противоположно направлению поля внутри соленоида. Контур не охватывает токов; поэтому циркуляция вектора В по этому контуру, равная а, должна быть равна нулю.

Отсюда вытекает, что . Расстояния от оси соленоида до участков 1-4 и 2-3 были взяты произвольно. Следовательно, значение В на любом расстоянии от оси будет вне соленоида одно и то же. Таким образом, оказывается доказанной и однородность поля вне соленоида.

Циркуляция по контуру, изображенному на рис. 50.4, равна (для обхода по часовой стрелке). Этот контур охватывает положительный ток величины . В соответствии с (49.7) должно выполняться равенство

или после сокращения на а и замены на (см. )

Из этого равенства следует, что поле как внутри, так и снаружи бесконечного соленоида является конечным.

Возьмем плоскость, перпендикулярную к оси соленоида (рис. 50.5). Вследствие замкнутости линий В магнитные потоки, через внутреннюю часть 5 этой плоскости и через внешнюю часть S должны быть одинаковыми.

Поскольку поля однородны и перпендикулярны к плоскости, каждый из потоков равен произведению соответствующего значения магнитной индукции и площади, пронизываемой потоком. Таким образом, получается соотношение

Левая часть этого равенства конечна, множитель S в правой части бесконечно большой. Отсюда следует, что

Итак, мы доказали, что вне бесконечно длинного соленоида магнитная индукция равна нулю. Внутри соленоида поле однородно.

Положив в (50.3) , придем к формуле для магнитной индукции внутри соленоида:

Произведение называется числом ампер-витков на метр. При витков на метр и силе тока в 1 А магнитная индукция внутри соленоида составляет .

В магнитную индукцию на оси соленоида симметрично расположенные витки вносят одинаковый вклад (см. формулу (47.4)). Поэтому у конца полубесконечного соленоида на его оси магнитная индукция равна половине значения (50.4): — число витков на единицу его длины). В этом случае

Контур, проходящий вне тороида, токов не охватывает, поэтому для него Таким образом, вне тороида магнитная индукция равна нулю.

Для тороида, радиус которого R значительно превосходит радиус витка, отношение для всех точек внутри тороида мало отличается от единицы и вместо (50.6) получается формула, совпадающая с формулой (50.4) для бесконечно длинного соленоида. В этом случае поле можно считать однородным в каждом из сечений тороида. В разных сечениях поле имеет различное направление, поэтому говорить об однородности поля в пределах его тороида можно только условно, имея в виду одинаковость модуля В.

У реального тороида имеется составляющая тока вдоль оси. Эта составляющая создает в дополнение к полю (50.6) поле, аналогичное полю кругового тока.

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 , 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 .

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.

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.

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.

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 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.

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.

Соленоидный двигатель

Современные инженеры регулярно проводят эксперименты по созданию устройств с нетрадиционной и нестандартной конструкцией, таких как, например, аппарат вращения на неодимовых магнитах. Среди этих механизмов следует отметить и соленоидный двигатель, преобразующий энергию электрического тока в механическую энергию. Соленоидные двигатели могут состоять из одной или нескольких катушек – соленоидов.

В первом случае задействована всего лишь одна катушка, при включении и выключении которой происходит механическое движение кривошипно-шатунного механизма. Во втором варианте используется несколько катушек, включающихся поочередно с помощью вентилей, когда подача тока от источника питания осуществляется в один из полупериодов синусоидального напряжения. Возвратно-поступательные движения сердечников приводят в движение колесо или коленчатый вал.

Соленоидный двигатель принцип работы

В соответствии с основной классификацией, соленоидные двигатели бывают резонансными и нерезонансными. В свою очередь, существует однокатушечная и многокатушечная конструкции нерезонансных двигателей. Известны также параметрические двигатели, в которых сердечник втягивается в соленоид, но занимает нужное положение при достижении магнитного равновесия после нескольких колебаний. При совпадении частоты сети с собственными колебаниями сердечника может произойти резонанс.

Соленоидные двигатели отличаются компактностью и простотой конструкции. Среди недостатков следует отметить низкий коэффициент полезного действия этих устройств и высокую скорость движения. До настоящего времени эти недостатки не удалось преодолеть, поэтому данные механизмы не нашли широкого применения на практике.

Рабочая катушка однокатушечных устройств включается и выключается с помощью механического выключателя, за счет действия тела сердечника или полупроводниковым вентилем. В обоих вариантах обратный ход обеспечивается пружиной, обладающей упругостью. В двигателях с несколькими катушками рабочие органы включаются только вентилями, когда к каждой катушке по очереди подводится ток в промежутке одного из полупериодов синусоидального напряжения. Сердечники катушек начинают поочередно втягиваться, в результате, это приводит к совершению возвратно-поступательных движений. Эти движения через приводы передаются на различные двигатели, выполняющие функцию исполнительных механизмов.

Устройство соленоидного двигателя

Существуют различные типы механических и электрических устройств, работа которых основывается на преобразовании одного вида энергии в другой. Их основные типы широко используются во всех машинах и механизмах, применяемых на производстве и в быту. Существуют и нетрадиционные аппараты, работа над которыми осуществляется пока на уровне экспериментов. К ним можно отнести и соленоидные двигатели, работающие на основе магнитного действия тока. Его основным преимуществом считается простота конструкции и доступность материалов для изготовления.

Основным элементом данного устройства является катушка, по которой пропускается электрический ток. Это приводит к образованию магнитного поля, втягивающего внутрь плунжер, выполненный в виде стального сердечника. Далее, с помощью кривошипно-шатунного механизма, поступательные движения сердечника преобразуются во вращательное движение вала. Можно использовать любое количество катушек, однако, наиболее оптимальным считается вариант с двумя элементами. Все эти факторы нужно обязательно учитывать при решении вопроса как сделать соленоидный двигатель своими руками из подручных материалов.

Нередко рассматривается вариант с тремя катушками, отличающийся более сложной конструкцией. Тем не менее, он обладает более высокой мощностью и работает значительно равномернее, не требуя маховика для плавности хода.

Работа данного устройства осуществляется следующим образом.

  • Из электрической сети ток попадает на распределитель через щетку соленоида, после чего поступает уже непосредственно в этот соленоид.
  • После прохождения по обмотке, ток вновь возвращается в сеть через общие кольца и щетку, установленные в распределителе. Прохождение тока приводит к образованию сильного магнитного поля, втягивающего плунжер внутрь катушки к ее середине.
  • Далее поступательное движение плунжера передается шатуну и кривошипу, осуществляющих поворот коленчатого вала. Одновременно с валом происходит поворот распределителя тока, запускающего в действие следующий соленоид.
  • Второй соленоид начинает действовать еще до окончания работы первого элемента. Таким образом, он оказывает помощь при ослаблении тяги плунжера первого соленоида, поскольку уменьшается длина его плеча в процессе поворота кривошипа.
  • После второго соленоида в работу включается следующая – третья катушка и весь цикл полностью повторяется.

Соленоидный двигатель своими руками

Лучшим материалом для катушек считается текстолит или древесина твердых пород. Для намотки используется провод ПЭЛ-1 диаметром 0,2-0,3 мм. Наматывание выполняется в количестве 8-10 тыс. витков, обеспечивая сопротивление каждой катушки в пределах 200-400 Ом. После намотки каждых 500 витков делаются тонкие бумажные прокладки и так до окончательного заполнения каркаса.

Для изготовления плунжера применяется мягкая сталь. Шатуны могут быть изготовлены из велосипедных спиц. Верхнюю головку нужно делать в виде небольшого кольцеобразного ушка с необходимым внутренним диаметром. Нижняя головка оборудуется специальным захватом для крепления на шейке коленчатого вала. Он изготавливается из двух жестяных полосок и представляет собой вилку, которая надевается на шейку кривошипа. Окончательное крепление вилки осуществляется медной проволокой, продеваемой через отверстия. Шатунная вилка надевается на втулку, выполненную из медной, бронзовой или латунной трубки.

Коленчатый вал делается из металлического стержня. Его кривошипы располагаются под углом 120 градусов относительно друг друга. На одной стороне коленчатого вала закрепляется распределитель тока, а на другой – маховик в виде шкива с канавкой под приводной ремень.

Для изготовления распределителя тока можно использовать латунное кольцо или отрезок трубки подходящего диаметра. Получается одно целое кольцо и три полукольца, расположенные по отношению друг к другу со сдвигом на 120 градусов. Щетки делаются из пружинных пластинок или слегка расклепанной стальной проволоки.

Крепление втулки распределителя тока производится на текстолитовый валик, надеваемый на один из концов коленчатого вала. Все крепления осуществляются с помощью клея БФ и шпонок, изготавливаемых из тонкой проволоки или иголок. Установка распределителя выполняется таким образом, чтобы включение первой катушки происходило при нахождении плунжера в самом нижнем положении. Если провода, идущие от катушек на щетки, поменять местами, то вращение вала будет происходить в обратном направлении.

Установка катушек производится в вертикальном положении. Они закрепляются разными способами, например, деревянными планками, в которых предусмотрены углубления под корпуса катушек. По краям крепятся боковины из фанеры или листового металла, в которых предусмотрены места под установку подшипников под коленчатый вал или латунных втулок. При наличии металлических боковин, крепление втулок или подшипников производится методом пайки. Подшипники рекомендуется устанавливать и в средней части коленчатого вала. С этой целью предусматриваются специальные жестяные или деревянные стойки.

Во избежание сдвига коленчатого вала в ту или иную сторону на его концы рекомендуется припаять кольца из медной проволоки, на расстоянии примерно 0,5 мм от подшипников. Сам двигатель должен быть защищен жестяным или фанерным кожухом. Расчеты двигателя выполняются исходя из переменного электрического тока, напряжением 220 вольт. В случае необходимости устройство может функционировать и при постоянном токе. Если же сетевое напряжение составляет всего 127 вольт, количество витков катушки следует снизить на 4-5 тысяч витков, а сечение провода уменьшить до 0,4 мм. При условии правильной сборки, мощность соленоидного двигателя составит в среднем 30-50 Вт.

Соленоиды

Соленоидом называется как магнитная катушка, так и актуатор, созданный на ее основе. Далее под соленоидом мы будем иметь в виду именно актуатор.

Линейный электропривод данного типа состоит из катушки, создающей магнитное поле, стального корпуса (как внешнего магнитопровода) и стального сердечника, также являющегося штоком. Под воздействием магнитного поля катушки шток выдвигается и задвигается. Очевидно, что при отключении питания шток будет свободно перемещаться в корпусе. Поэтому сохранение положения штока необходимо учесть либо в системе линейного пермещения, либо в конструкции самого актуатора. Например, соленоид может возвращаться в исходное положение и удерживаться в нем под воздействием силы тяжести или другого внешнего усилия. Если же требуется, чтобы положение сохранялось самим актуатором, в него устанавливается постоянный магнит или возвратная пружина. Нередко может понадобиться возможность работы только на толкание или втягивание, это упрощает задачу.

Рабочий ход соленоида обычно составляет от нескольких миллиметров до нескольких десятков миллиметров и редко превышает 20 см. Типичные значения развиваемого усилия – 1…500 Н, иногда до 1500 Н. Ресурс соленоидов достаточно велик – от 50 тысяч до 100 миллионов циклов и более. Иногда соленоид оснащается линейным энкодером с разрешением 0,1…5 мкм, позволяющим значительно повысить точность позиционирования или измерения. Возможны варианты исполнения конца штока, такие же, как для обычных актуаторов. Кроме того, шток может быть трубчатым для прокладки шланга или провода, что может понадобиться при установке дополнительных устройств.

Простейший соленоид способен выполнять перемещение только между крайними положениями. Более совершенные модели соленоидов позволяют регулировать усилие, скорость, ускорение и положение. Особым типом соленоидов являются линейно-ротационные актуаторы. В них катушка перемещает не шток, а электродвигатель, адекватный соленоиду по точности и другим характеристикам (шаговый или серводвигатель). Такой актуатор заменяет сразу несколько приводных узлов в производственном оборудовании, что позволяет сделать его конструкцию проще, дешевле и компактнее.

Соленоиды применяются для привода пневматических и гидравлических клапанов, в упаковочном оборудовании, манипуляторах-перекладчиках, конвейерах, металлообрабатывающих станках. Они широко используются для контроля качества и работоспособности различных деталей и устройств на производственных и сборочных линиях, например, тестирования кнопок и переключателей, проверки резьбы, снятия размеров и т.д.

Наиболее эффективны соленоиды, когда требуется очень быстрая работа с небольшими ходами. Благодаря непосредственному приводу они обладают отличной управляемостью, возможностью плавного пуска и остановки, развивают высокие ускорение и скорость (более 1000 циклов в минуту). Соленоиды просты и долговечны, но чаще всего плохо приспособлены к агрессивным средам, кроме специальных исполнений.

Если Вам нужно купить соленоиды, обращайтесь к нам. Наши опытные технические специалисты подберут оптимальный соленоид или линейный привод другого типа, если он лучше подходит для данного случая.

Системы оптимального управления

В общем случае система автоматического управления состоит из объекта управления ОУ с рабочим параметром Y, регулятора Р и программатора (задатчика) П (рис. 6.3), вырабатывающего задающее воздействие (программу) для достижения целей управления при условии выполнения качественных и количественных требований. Программатор учитывает совокупность внешней информации (сигнал И).

Рис. 6.3. Структура оптимального управления

Задача создания оптимальной системы состоит в том, чтобы для заданного объекта управления синтезировать регулятор и программатор, которые наилучшим образом решают требуемую цель управления.
В теории автоматического управления рассматриваются две родственные задачи: синтез оптимального программатора и синтез оптимального регулятора. Математически они формулируются одинаково и решаются одними и теми же методами. В то же время задачи имеют специфические особенности, которые на определенном этапе требуют дифференцированного подхода.

Система с оптимальным программатором (оптимальное программное управление) получила название оптимальной по режиму управления. Систему с оптимальным регулятором называют оптимальной по переходному режиму. Система автоматического управления называется оптимальной, если оптимальными являются регулятор и программатор.
В ряде случаев считается, что программатор задан и требуется определить только оптимальный регулятор.

Задача синтеза оптимальных систем формулируется как вариационная задача или задача математического программирования. При этом, кроме передаточной функции объекта управления, задаются ограничения на управляющие воздействия и рабочие параметры объекта управления, краевые условия и критерий оптимальности. Краевые (граничные) условия определяют состояние объекта в начальный и конечный момент времени. Критерий оптимальности, который является числовым показателем качества системы, обычно задается в виде функционала

где u(t) – управляющие воздействия; y(t) – параметры объекта управления.

Задача оптимального управления формулируется следующим образом: при заданном объекте управления, ограничениях и краевых условиях найти такое управление (программатор или регулятор), при котором критерий оптимальности принимает минимальное (или максимальное) значение.


28. Обработка информации в АСУ ТП. Связь интервала корреляции с час­тотой опроса первичных измерительных преобразователей. Выбор частоты опроса первичных измерительных преобразователей.

Полная энергетическая автономия или как выжить с солнечными батареями в глубинке (часть 5. Ловец Солнца)

На европейской части России солнце, наконец, стало светить достаточно ярко и долго, чтобы иметь возможность поддерживать свою автономную систему без привлечения внешней энергетики- электросетей и генераторов. Но есть несколько хитростей, позволяющих при небольших модификациях уже имеющейся системы собрать немного больше энергии. Первая — слежение за солнцем, вторая — слежение за точкой максимальной мощности солнечных батарей. Начнем с первого и самого интересного — солнечного трекера.

«Мопед не мой», но для понимания принципа действия очень наглядно.

Указанный выше трекер можно даже приобрести на Ebay. Стоит он порядка 52 000 рублей на конец апреля 2015 года в России, а способен удержать всего пару панелей, суммарной мощностью до 600 Вт. И так как с окупаемостью солнечной энергетики вопрос стоит очень тяжело, то с добавлением в смету такого трекера солнечная энергетика будет окупаться довольно долго. Поэтому крайне велика популярность самодельных трекеров с различным управлением.

Следует сделать ремарку и оценить целесообразность монтажа солнечного трекера. Такое устройство позволяет увеличить выработку энергии при том же количестве солнечных панелей в 1,6 раза за счет более длительного воздействия солнца на панели и оптимального угла установки СП относительно солнца.

Стоит выделить основные задачи, которые придется решать при слежении за солнцем:
1. Создать достаточно крепкую платформу, которая будет не только выдерживать вес самих панелей, но и порывы ветра. Трекер с 4-6 и более панелями можно считать большим парусом.
2. Создать механику поворота тяжелой платформы с высокой парусностью.
3. Создать логику управления механикой, для слежения за солнцем.

Начнем с первого пункта. Целесообразно размещать массивы батарей таким образом, чтобы они не затеняли друг друга и крепились кратно необходимому напряжению.

Для такого трекера необходим мощный фундамент и крепкое железо. Из всех испытанных устройств, для управления поворотной платформой, лучше всего подходят актуаторы. Хорошо видна механика управления на следующем снимке.

Данный трекер позволяет управлять положением солнечных панелей в двух плоскостях. Впрочем, можно сделать управление только по горизонтали, а по вертикали менять угол пару раз в году (весной и осенью).

Что касается логики всей системы, то можно пойти несколькими путями:
1. Слежение за максимально яркой точкой
2. Поворот и наклон по таймеру (восход и заход солнца известны и постоянны для каждого дня)
3. Гибридный вариант, сочетающий постоянный угол поворота и поиск максимальной яркости

Первый способ можно реализовать самостоятельно или купить у китайцев готовый девайс. Первый для управления трекером в одной плоскости

Грубо говоря, для слежения за максимальной яркостью в одной точке китайцы хотят 100$. Понятно, что данные системы не представляют большой сложности для человека, разбирающегося в принципах работы контроллеров, поэтому аналогичную систему можно собрать в 10 раз дешевле.
Выглядеть это будет так

Ну а детали проекта и реализацию можно прочитать тут. Проект не мой, поэтому я не буду заниматься плагиатом.
Детальнее о самостоятельном изготовлении солнечного трекера можно почитать на профильном форуме, где опытным путем вычислили оптимальные конструкции и лучшее оборудование для выполнения этой задачи.

Слежение за точкой максимальной мощности солнечных батарей (MPPT)
Во второй части своего цикла я рассказывал про два различных типа солнечных контроллеров. MPPT (Maximum Power Point Tracking) контроллер тоже следит за солнцем, но с другой позиции всей системы. Для простого объяснения приведу график и после разъяснение.

На графике видно, что максимум снимаемой мощности можно получить при нахождении в точке максимальной мощности, которая неизменно будет на зеленой линии. Обычный ШИМ контроллер просто не может этого делать. Кроме того, MPPT контроллер позволяет подключать сборку последовательно соединенных солнечных панелей. Такой способ подключения заметно снижает потери энергии при транспортировке от солнечных батарей до аккумуляторов. Экономическая целесообразность приобретения MPPT контроллера появляется, если мощность установленных СП больше 300-400 Вт. Опираясь на свой опыт, могу сказать, что стоит приобретать солнечный контроллер «на вырост», если только сразу не создается мощная энергетическая система, которая с запасом перекрывает потребности дома. Методом последовательного наращивания количества солнечных батарей я пришел к мощности в 800 Вт — это не много, но этого вполне хватит для дачного дома в летний период, чтобы вообще не обращаться к электросетям. Согласно калькулятору моя энергосистема усредненно будет приносить с апреля по август по 4 кВт*ч электроэнергии в день. Если не пользоваться электроплитой и микроволновкой для приготовления пищи, то такого количества энергии хватит для комфортной жизни семье из 4 человек. Но есть еще мощный пожиратель электроэнергии в частном доме в виде бойлера для приготовления горячей воды. Для подогрева 80 литрового бойлера потребуется как раз около 4.5 кВт*ч электроэнергии. Таким образом, автономка должна окупаться хотя бы на нагреве воды или обслуживании других потребителей.
В прошлой статье я рассказал о гибридном инверторе, который может использовать энергию с приоритетом от солнечных батарей и лишь недостающее забирать из сети. Как это относится к солнечному контроллеру? Дело в том, что российская компания МикроАрт с недавнего времени начала выпускать собственные MPPT-контроллеры, которые могут быть связаны с инверторами этого же производителя по общей шине. Ну а поскольку гибридный инвертор у меня уже установлен, с новым сезоном я решил испытать новый контроллер.

Каждый электрик должен знать:  ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СХЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ

Надо сказать, что выглядит он брутально относительно двух предыдущих контроллеров, которые я уже имею в своем хозяйстве. Металлический корпус, радиаторы по сторонам (китайские модели имеют радиаторы на задней стенке), темно-серый стальной корпус. В последнее время мне стало нравиться, что в моем хозяйстве контроллеры начинают «общаться» со мной на русском языке. Раньше были пиктограммы, цифры и английские надписи. Можно это считать капризом, но это приятно. Сравнивать в этой статье новый контроллер с предыдущими моделями я не буду, а вынесу тестирование с китайскими моделями в отдельный текст. Пожалуй, там же рассмотрю целесообразность приобретения более или менее мощного контроллера, особенности работы и надежность.
Самое большое достоинство этого контроллера для меня — это возможность подкачки нужного количества энергии, чтобы не происходило заимствование энергии от аккумулятора, которое снижает его ресурс. Из трех моделей, которые представлены производителем, я выбрал самый популярный и оптимальный по соотношению напряжение\ток — Контроллер ECO Энергия MPPT Pro 200/100. Опираясь на характеристики устройства можно сказать, что контроллер поддерживает входное напряжение до 200 В и выходной ток до 100А. С учетом того, что моя сборка аккумуляторов на 24 В (поддерживается напряжение аккумуляторов 12/24/48/96 В), контроллер позволит выдать максимальную мощность в 2400 Вт, то есть у меня есть двукратный запас по наращиванию солнечных батарей. Максимальная же мощность контроллера составляет 11 кВт при 110В на аккумуляторах (буферное напряжение). Контроллер поддерживает связь с гибридным инвертором МАП SIN Энергия Pro HYBRID v.1 24В по шине I2C и может мгновенно добавлять мощности, когда инвертор выдает информацию о повышении потребления энергии. Взаимодействие двух устройств одной фирмы — это, как правило, система отработанная, поэтому все сводится к включению одного шнурка в нужные разъемы устройств и активации нужных параметров. Мне же было интересно заявление производителя этого контроллера о том, что данный MPPT-контроллер может так же мгновенно добавлять мощность при использовании инвертора любого другого производителя. Стало интересно, как это реализовано. Все оказалось крайне просто:

Датчик тока вешается на плюсовой провод, ведущий к инвертору (вот почему неважен производитель инвертора) и используя эффект Холла контроллер вычисляет потребляемую мощность. Тут уже вступает в работу логика самого солнечного контроллера и он подкачивает нужное количество энергии. Все известные мне контроллеры опираются на напряжение аккумулятора, и только учитывая его, повышают ток заряда.
Продолжая исследование возможностей контроллера, я столкнулся с тем, что он оснащен тремя реле, срабатывание которых можно запрограммировать. К примеру, при достаточно солнечной погоде и отсутствии потребления домом электроэнергии, можно начать подогрев дополнительного бойлера или бассейна. Рассмотрим и обратный вариант: солнца нет, напряжение аккумуляторов снизилось до критичного уровня, когда инвертор может просто отключиться, а потребление энергии продолжается. Тогда можно запустить отдельный бензо\дизель генератор, просто замкнув реле. Но для этого генератор должен иметь сухой контакт запуска или отдельную систему автоматического пуска или САП (также называется АВР — Автоматический Ввод Резерва). Поскольку у меня, как и у большинства дачников, имеется простой китайский генератор, но со стартером, я посмотрел в сторону автоматизации его запуска и обрадовался, узнав, что МикроАрт уже давно выпускает свою автоматику.
Вернемся к контроллеру. Его монтаж стандартен: сначала подключаются клеммы аккумулятора, потом подключаются клеммы солнечных батарей и производится настройка параметров. Подключив внешний датчик тока, можно наблюдать, какую мощность потребляет инвертор в режиме реального времени.
Итак, разматываем провода, монтируем контроллер и начинаем экономить. На следующей фотографии демонстрируется работа инвертора в гибридном режиме, когда только часть энергии потребляется от сети, а основная — от солнечных батарей.

Солнечный контроллер специально подключен через внешний датчик тока для демонстрации работы с любым другим инвертором, выпущенным сторонним производителем.

Итог
Солнечный контроллер соответствует заявленным характеристикам и действительно подкачивает энергию, даже буду подключенным к «чужому» инвертору посредством датчика тока. Гибридный инвертор действительно подкачивает в сеть энергию от солнечных батарей (на фотографии из 200 потребляемых Ватт половина, то есть 100 Вт поступает от солнца. Минимальные 100 Вт контроллер всегда будет забирать из сети, а остальное брать от солнца — это особенность работы устройства). Проще говоря, комплект с момента подключения начал себя окупать. К сожалению, весна резко сменилась метелью, и в ближайшее время вряд ли удастся наблюдать высокую эффективность комплекта (гибридный инвертор+солнечный контроллер), но с мая я рассчитываю на практически полное покрытие своих энергетических нужд за счет солнца.

Анонс
В следующей, заключительной статье, я сравню три имеющиеся у меня солнечных контроллера и постараюсь ответить на все вопросы, которые возникли за время этого цикла материалов. Если осталась нераскрытой какая-либо тема и она будет интересна большому количеству Хаброчитателей, тогда я постараюсь собраться и выдать отдельный материал. А теперь я готов отвечать на вопросы. Да прибудет с вами Сила Солнце!

ОПТИМА́ЛЬНОЕ УПРАВЛЕ́НИЕ

В книжной версии

Том 24. Москва, 2014, стр. 276

Скопировать библиографическую ссылку:

ОПТИМА́ЛЬНОЕ УПРАВЛЕ́НИЕ, 1) в ав­то­ма­ти­за­ции – управ­ле­ние, ко­то­рое обес­пе­чи­ва­ет дос­ти­же­ние це­ли при сле­дую­щих ус­ло­ви­ях: по­лу­че­ние экс­тре­маль­но­го зна­че­ния за­дан­но­го кри­те­рия (по­ка­за­те­ля) ка­че­ст­ва управ­ле­ния и со­блю­де­ние ог­ра­ни­че­ний на управ­ляю­щие воз­дей­ст­вия и вы­ход­ные ве­ли­чи­ны (фа­зо­вые ко­ор­ди­на­ты). О. у. ши­ро­ко при­ме­ня­ет­ся для ре­ше­ния при­клад­ных тех­ни­че­ских (напр., кос­мич. на­ви­га­ция, ре­гу­ли­ро­ва­ние тех­но­ло­гич. про­цес­сов), эко­но­ми­че­ских (фор­ми­ро­ва­ние оп­ти­маль­но­го пла­на раз­ви­тия пред­при­ятия и др.), транс­порт­ных (напр., вы­бор наи­бо­лее эко­но­мич­ных мар­шру­тов пе­ре­воз­ки гру­зов) и др. за­дач. При по­ста­нов­ке за­да­чи О. у. не­об­хо­ди­мо учи­ты­вать ряд осо­бен­но­стей. О. у. при­ме­ня­ет­ся при управ­ле­нии ди­на­мич. про­цес­са­ми в объ­ек­те, а имен­но про­цес­са­ми пе­ре­во­да зна­че­ний за­дан­ных фа­зо­вых ко­ор­ди­нат объ­ек­та из не­ко­то­ро­го на­чаль­но­го в за­дан­ное ко­неч­ное со­стоя­ние. О. у. мо­жет быть реа­ли­зо­ва­но толь­ко при за­да­нии од­но­го кри­те­рия ка­че­ст­ва. Это, как пра­ви­ло, ха­рак­те­ри­сти­ка тра­ек­то­рии из­ме­не­ния фа­зо­вых ко­ор­ди­нат (за­дан­ная функ­цио­на­лом), за­ви­ся­щая от па­ра­мет­ров управ­ляю­щих воз­дей­ст­вий. За­да­ча О. у. за­клю­ча­ет­ся в на­хож­де­нии сре­ди мно­же­ст­ва воз­мож­ных тра­ек­то­рий дви­же­ния фа­зо­вых ко­ор­ди­нат (со­от­вет­ст­вую­щих до­сти­же­нию це­ли управ­ле­ния) та­кой тра­ек­то­рии (экс­тре­ма­ли), на ко­то­рой кри­те­рий ка­че­ст­ва при­ни­ма­ет экс­тре­маль­ное (ми­ним. или макс.) зна­че­ние. По­ка­за­те­ля­ми ка­че­ст­ва функ­цио­ни­ро­ва­ния объ­ек­тов управ­ле­ния мо­гут быть, напр., сред­нее или макс. от­кло­не­ние па­ра­мет­ров тех­нич. сис­те­мы от за­дан­ных зна­че­ний, объ­ём вы­хо­да го­то­вой про­дук­ции, за­тра­ты ма­те­риа­лов, энер­гии и др. ре­сур­сов на еди­ни­цу го­то­вой про­дук­ции. Кро­ме то­го, при по­ста­нов­ке за­да­чи О. у. долж­ны быть ука­за­ны ог­ра­ни­че­ния на из­ме­не­ния управ­ляю­щих воз­дей­ст­вий и фа­зо­вых ко­ор­ди­нат. Раз­ли­ча­ют без­ус­лов­ные и ус­лов­ные ог­ра­ниче­ния. К без­ус­лов­ным от­но­сят ог­ра­ни­че­ния та­ких ко­ор­ди­нат, ко­то­рые не мо­гут быть на­ру­ше­ны в си­лу кон­ст­рук­тив­ных и/или фи­зич. осо­бен­но­стей объ­ек­та управ­ле­ния. Ча­ще все­го к ним от­но­сят ог­ра­ни­че­ния на управ­ляю­щие воз­дей­ст­вия. Напр., для элек­тро­при­во­да это на­пря­же­ние элек­тро­се­ти, для са­мо­лё­тов – уг­лы по­во­ро­та ру­ле­вых уст­ройств. К ус­лов­ным ог­ра­ни­че­ни­ям от­но­сят ог­ра­ни­че­ния, ко­то­рые мо­гут, но не долж­ны быть по к.-л. ус­ло­ви­ям на­ру­шены при управ­ле­нии объ­ек­том. Напр., при­ме­няя элек­тро­при­вод для пе­ре­ме­ще­ния ка­би­ны лиф­та, не­об­хо­ди­мо ог­ра­ни­чи­вать ус­ко­ре­ние раз­го­на и тор­мо­же­ния ка­би­ны с учё­том фи­зио­ло­гич. воз­мож­но­стей пас­са­жи­ров. О. у. так­же тре­бу­ет зна­ния ма­те­ма­тич. мо­де­ли объ­ек­та, т. е. ма­те­ма­тич. за­ви­си­мо­стей, свя­зы­ваю­щих управ­ляю­щие воз­дей­ст­вия, вы­ход­ные и ог­ра­ни­чи­вае­мые ко­ор­ди­на­ты.

Принцип работы соленоида

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:

Соленоидный (электромагнитный) клапан. Устройство и принцип действия. Принцип работы соленоида

ГлавнаяРазноеПринцип работы соленоида

Большая часть современных водопроводных запорных арматур функционирует за счет вложения человеком физического труда. Трубопровод перекрывают способом поворота крана либо клапана. Однако в хитроумных системах такой метод проверки объективно считается медленным, сложным и неудобным. Монтаж базовых электроприводов не всегда оправдан, потому что обходится очень дорого. Подобную трудность можно преодолеть, если на участке установить клапан соленоидный.

Для чего он необходим

Электромагнитные вентили широко применяются в системах водоподготовки, подачи холодной воды в экструдерах, снабжения работы парогенераторов и котельных объектов, соединения разных сред, а также для наполнения и опустошения сосудов с системами автоматического управления. Использование таких установок делает технологическую процедуру более удобной и надежной.

Особенности

Соленоидный клапан представляет собой маленькую конструкцию, которая действует за счет электромагнитных напряжений. У простых запорных арматур устройство совсем легкое, и состоит оно из небольшого элемента, который перекрывает поток. Такой составляющей может быть шар с пробоиной либо диск. Но для закрытия трубопровода следует повернуть дополнительную ручку на кране, тогда как соленоидные установки требуется лишь подключить к электричеству, а все остальное они произведут самостоятельно.

Назначение

Особенность работы такого прибора понятна и проста. Во внутренней части механизма имеется катушка, которая реагирует на электромагнитные толчки. При действии на нее электромагнитного поля она дает напряжение на маленький плунжер. Запорная часть вжимается поршнем или простым устройством из нескольких пружинок, как пластиковая труба. Процесс определенной работы зависит от того, какой клапан соленоидный будет вмонтирован. В одном оборудовании при подаче электричества закрепляющий диск приподнимается, а в другом, совсем наоборот, опускается для полного перекрытия потока.

Принцип работы

Особенность действия данной установки — несложность и производительность. В сравнении с громоздкими кранами, имеющими электроприводы, этот прибор нуждается в минимальном приложении человеческих усилий. Просто достаточно подать короткий электрический толчок, чтобы клапан соленоидный электромагнитный начал свою работу. По этой причине аналогичное устройство применяется в непростых системах трубопроводов. К примеру, в фармакологической либо химической промышленности, где нужно обладать правами, чтобы распоряжаться всеми процедурами с четкостью до секунды.

Преимущества клапанов

Существует, конечно, немало плюсов таких приборов, а именно:

  • практичность;
  • функциональность;
  • возможность точно следить за всеми процессами и настраивать порядок системы;
  • надежность;
  • отсутствие трудностей с установкой;
  • сравнительная легкость конструкции.

Недостатки

Однако, помимо достоинств, клапан (соленоидный) имеет еще и минусы:

  • требуется подключение прибора к электричеству;
  • стоимость такой установки порядком выше средней цены простой запорной арматуры;
  • при неверном использовании деталь способна поломаться.

Характеристики

Электромагнитные клапаны выпускают в разных вариантах. Каждая дополнительная разновидность определена для осуществления тех или иных целей. По качествам работы их разделяют на несколько видов.

  1. Нормально закрытый соленоидный клапан. В неподвижном положении он перекрыт. Это означает, что откроется он лишь в том случае, если подадут на катушку электрический импульс.
  2. Нормально открытый. Такой прибор, наоборот, все время находится в открытом состоянии. А сам поток перекрывается только после звонка.
  3. Регулируемый на квадратные трубы. Такую разновидность установок можно индивидуально настраивать из одной позиции в другую, что очень выгодно.

По типу устройства клапаны бывают:

  • простые на полипропиленовые трубы, имеющие 2 входа и являющиеся стереотипной запорной арматурой;
  • трехходовые – выполняющие предназначение смесителя, так как отличаются 3 входами и могут их проверять;
  • комбинированные модели являются самыми сложными установками с ненормированными характеристиками и механизмами (делят такие изделия по классу рабочей среды и монтируют в системы определенных функций по заказу).

На заметку

Самый востребованный и популярный – это клапан соленоидный электромагнитный для воды. Он же является и самым дешевым. Более дорогие экземпляры можно использовать с нефтью, агрессивной химией, бензином, газом и другими веществами.

Немаловажной характеристикой такого устройства считается нижний и внешний диаметр. Эти цифры указываются в дюймах либо миллиметрах. Дюймовое определение устанавливают двумя показателями. К примеру, закрытый клапан (соленоидный) ¾ дюйма в диаметре пригоден для труб с такими же параметрами. При счете в миллиметрах можно заметить, что эта установка обладает диаметром по высоте 19-20 мм.

Наиболее оптимальные варианты 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:

Принцип работы электромагнитного клапана | Вальвесейл

Соленоидный клапан

Запорный элемент электромеханического действия, выполняющий функцию дистанционного автоматического контроля направлений движения жидкой и газообразной рабочей среды внутри трубопровода. С помощью электромагнитной катушки происходит дозированная подача необходимых объемов потока в определенный момент времени.

Широко применяется на бытовом уровне и в крупных промышленных конструкциях в широком диапазоне рабочих температур. В трубопроводах жилищно-коммунального хозяйства клапан выполняет регулирование среды внутри водопроводной или канализационных систем, центрального отопления. Используется на технологических линиях химических и нефтеперерабатывающих предприятиях, фильтрационных гидропроводах. Применим в сельском хозяйстве: поливочных конструкциях, системах дозирования и смешения.

Принцип работы электромагнитного клапана

Для производства электромагнитных клапанов используются материалы, соответствующие требованиям ГОСТ и международным стандартам. Электромагнитный клапан состоит из нескольких основных элементов:

Корпус. Может изготавливаться из нержавеющей стали, чугуна, коррозионностойкой латуни, химических полимеров.

Индукционная катушка с сердечником (соленоид). Располагается в герметичном корпусе, обмотка выполнена из высокопрочной технической меди.

Уплотнитель. Для обеспечения максимальной герметичности используется полимер политетрафторэтилен (тефлон), термостойкая резина, силикон, каучук, фторопласт.

Функциональные элементы: плунжер, пружина, шток из нержавеющей маркированной стали.

Как работает электромагнитный клапан

Принцип работы электромагнитного клапана основан на работе элемента управления — электромагнитной катушки. При отсутствии постоянного или переменного тока под механическим давлением пружины, мембрана (поршень) клапана расположены в седле устройства. При подаче электрического напряжения различной мощности к клеммам соленоида, сердечник вовлекается внутрь катушки, обеспечивая открытие или закрытие протокового отверстия. Обесточивание соленоида приводит к закрытию створок. Конструктивные особенности устройства соленоидного клапана могут меняться, в зависимости от его типа.

Типы электромагнитных клапанов

Электромагнитные клапаны распределены на несколько категорий.

По типу рабочего положения выделяют:

Нормально-открытые клапаны. По умолчанию, затворный элемент находится в открытом положении и не создает препятствий движению потоков.

  • Нормально-закрытые клапаны. Отсутствие напряжения на катушке характеризуется закрытой позицией затвора.

По принципу действия электромагнитные клапаны разделяют на:

Клапан прямого действия. смена положений затворного компонента осуществляется под воздействием движения сердечника, при подаче электронапряжения.

Клапан непрямого действия. Воздействие энергии рабочей среды приводит к открытию и закрытию условного прохода. Управляется дистанционно, под действием пилотного клапана, срабатывающего при подаче электрического тока к катушке.

По типу присоединения к трубопроводу:

    Муфтовые. Монтаж производится при помощи внутренней трубной резьбы цилиндрической формы, с различным диаметром условного прохода и резьбовым шагом. Условное обозначение диаметра соленоидного клапана указывается в техническом паспорте изделия.


Фланцевые. Присоединение к трубопроводу с помощью парных фланцев с отверстиями для болтов и шпилек. Применяется в трубопроводах крупного диаметра. При монтаже используется уплотнительное кольцо или прокладка из паронита.

По типу уплотнительной мембраны:

Мембрана FKM (фтористый каучук). Стандартное уплотнение, применяется для большинства неагрессивных рабочих сред.

Мембрана NBR (бутадиен-нитрильный каучук). Используется в средах продуктов нефтепереработки: бензин, масла, керосин, диз.топливо.

Мембрана EPDM (этилен-пропиленовый каучук). Характеризуется повышенной устойчивостью к температурам, работает в среде химических растворов и соединений: щелочей, спиртов, гликолей, кетона, воды и др.

Правила монтажа и эксплуатации

Любые монтажные работы с клапаном проводятся при отсутствии рабочей среды в системе и обесточивании электрической цепи. Перед началом работ следует очистить трубопровод от механических частиц и взвесей.

Как подключить электромагнитный клапан соленоидный. Подключение электромагнитных клапанов в системе производится в горизонтальном положении, катушкой вверх.

Для правильной работы устройства направление движения среды должно соответствовать указательной стрелке на корпусе.

Установка электромагнитного клапана производится в месте, доступном для последующего ремонта или обслуживания.

Запрещена установка клапана в местах с высокими показателями конденсации или вибрации, участках с возможным обледенением трубы, вблизи течей и порывов.

Установка дополнительных сетчатых фильтров подходящего типоразмера защитит клапан от попадания загрязнений, и, как следствие, снижения его гидравлических характеристик.

Автоматический тип работы

Возможность удаленного управления

Компактность (малые габаритные и весовые показатели)

Длительный срок эксплуатации

Простота монтажа и обслуживания

Причины поломок и методы устранения

Правильная эксплуатация и соблюдение технических параметров, указанных в паспорте изделия обеспечат надежную и длительную работу устройства. В некоторых случаях преждевременные неисправности электромагнитного клапана возможны по нескольким причинам.

Снижение герметичности изделия может быть вызвано попаданием механических частиц на седло устройства. Рекомендуется демонтаж и чистка устройства с последующей установкой в системе сетчатого фильтра до клапана.

Выход из строя индукционной катушки может быть обусловлен неправильной мощностью напряжения, подаваемого к клеммам или превышением граничных параметров температуры и давления внутри трубопровода. Следует провести демонтаж устройства и заменить катушку. Попадание влаги на катушку может вызвать короткое замыкание и поломку устройства.

Неполное открытие/закрытие клапана может стать следствием загрязнения управляющего отверстия, дефектами мембраны или прокладки, остаточным напряжением на соленоиде и др.

Ремонт электромагнитного клапана должен производиться квалифицированным специалистом, имеющим допуск к работе с электрическими сетями.

Производство соленоидных клапанов осуществляется на специализированных заводах трубной арматуры, расположенные практически в каждой стране Европы. Одни из ведущим мировым производителем электромагнитных клапанов являются SMART HYDRODYNAMIC SYSTEMS. Стоимость электромагнитного клапана зависит от его функций, конструктивного типа, диаметра резьбы и фирмы- производителя электромагнитных (соленоидных) клапанов. Для определения необходимого вида устройства можно проконсультироваться со специалистами или посмотреть видео электромагнитного клапана.

В нашем магазины вы можете купить электромагнитный клапан по выгодной цене оптом и в розницу со склада в Москве с доставкой по России. Быстрые отгрузки в города: Санкт-Петербург, Екатеринбург, Казань, Краснодар, Самара, Воронеж, Нижний Новгород, Волгоград, Ростов-на-Дону, Челябинск, Новосибирск, Омск, Уфа, Красноярск, Пермь.

Соленоидный (электромагнитный) клапан. Устройство и принцип действия

Основными задачами соленоидного (электромагнитного) клапана в двигателе автомобиля являются: обеспечение точного времени начала впрыска топлива относительно угла поворота коленчатого вала двигателя на различных режимах работы, продолжительности впрыска и количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя.

Соленоидный клапан можно разделить на две группы – соленоидную и клапанную. Клапанная группа состоит из игольчатого клапана 2, корпуса 12 клапана составляющего одно целое с корпусом насоса и пружины клапана 1.

Рис. Соленоидный (электромагнитный) клапан для легковых автомобилей:1 – пружина клапана; 2 – игольчатый клапан; 3 – камера высокого давления; 4 – камера низкого давления; 5 – компенсационная шайба; 6 – катушка; 7 – упор; 8 – штекер; 9 – щель для прохода топлива; 10 – уплотнительная плоскость корпуса клапана; 11 – уплотнительная плоскость клапана; 12 – корпус; 13 – накидная гайка; 14 – магнитный диск; 15 – магнитный сердечник; 16 – якорь; 17 – уравнительная пружина

Уплотнительная плоскость 10 корпуса клапана имеет конусообразную форму. Посадочная поверхность клапана 11 имеет точно такую форму, однако угол конуса клапана немного больше угла конуса его корпуса. Когда клапан закрыт и прижат к корпусу, корпус и клапан соприкасаются только по линии седла клапана, благодаря чему достигается очень хорошее уплотнение клапана. Клапан и его корпус составляют прецизионную пару и очень плотно подогнаны друг к другу.

Магнит состоит из ярма магнитопровода и подвижного якоря 16. Ярмо состоит из магнитного сердечника 15, катушки 6 и штекеров выводных контактов 8. Якорь соединен с клапаном. Между магнитным ярмом и якорем в исходном положении имеется зазор.

Принцип действия соленоидного (электромагнитного) клапана

Электромагнитный клапан имеет два пе­реключаемых положения – «клапан открыт» и «клапан закрыт». Клапан открыт, когда нап­ряжение питания на катушку не подается. Клапан закрывается при подаче напряжения питания от задающего каскада ЭБУ.

Клапан открыт. Под усилием пружины 1 клапан 2 прижимается к упору 7, в результате чего обеспечивается проход топлива через щель для прохода топлива 9 между иглой и корпусом в области седла клапана. При этом камеры высокого 3 и низкого 4 давления соеди­нены между собой. В этом исходном поло­жении топливо может как втекать в камеру высокого давления, так и вытекать из нее.

Клапан закрыт. Когда наступает момент впрыска топли­ва, на катушку клапана подается напряже­ние питания от задающего каскада ЭБУ. Ток срабатывания вызы­вает магнитный поток в элементах магнит­ного контура (магнитный сердечник и якорь), который генерирует силу магнитно­го притяжения для перемещения якоря к статору. В результате движение якоря оста­навливается иглой при ее посадке на седло в корпусе. При этом между якорем и стато­ром остается небольшой воздушный зазор. Клапан теперь закрыт, и при движении плунжера насос-форсунки вниз осущес­твляется впрыск топлива.

Каждый электрик должен знать:  Радиоуправление кран-балкой и мостовым краном - примущества, работа, нюансы дистанционного

Сила магнитного притяжения использует­ся не только для подтягивания якоря, но и для преодоления силы действия пружины клапа­на и, соответственно, удерживания якоря. Кроме того, сила магнитного притяжения прикладывается к уплотнительным поверх­ностям седла для удерживания их в контакте друг с другом. Якорь удерживается в данном положении до тех пор, пока на катушку клапа­на подается напряжение питания.

Чем сильнее магнитный поток, тем ближе располагается к статору якорь. После зак­рытия клапана можно уменьшить ток до удерживающего уровня. Клапан, таким об­разом, остается закрытым, а потери мощ­ности и, следовательно, выделение тепла, оказываются минимальными.

Для прекращения процесса впрыска топ­лива должна быть прекращена подача напря­жения на катушку клапана, в результате чего магнитный поток исчезает, как и сила магнитного притяжения, и пружина перемещает иглу клапана в ее ис­ходное положение на упоре. Проход топлива через седло клапана открывается.

Видео: Обзор электромагнитных клапанов

Принцип работы соленоидного клапана

Принцип работы соленоидного клапана

Электромагнитный клапан является неотъемлемой составляющей для грамотного регулирования и контроля объемов воды, пара или газа. Работа соленоидного клапана полностью зависит от функционирования соленоида или особой электромагнитной катушки. Подобная деталь должна быть надежно защищена от попадания грязи, влаги и пыли внутрь. В противном случае, значительно сокращается общий срок эксплуатации устройства.

Электромагнитный клапан ‒ принцип функционирования

Существует несколько вариантов, в которых выпускают прибор. В зависимости от разновидности, может незначительно меняться качество работы устройства. На данный момент разделяют несколько типов:

  • Нормально закрытый. Его открытие происходит только в случае подачи на катушку электрического сигнала;
  • Нормально открытый. Практически все время приспособление данного вида находится в открытом состоянии, закрытие также выполняется после подачи электрического сигнала на катушку;
  • Клапан, который можно регулировать на квадратные трубы. Конструкция позволяет выполнять настройку из одного состояния в другое, что в некоторых случаях просто необходимо.

Соленоидный клапан, принцип работы которого зависит от электрического напряжения, позволяет вовремя перекрывать поток той или иной среды. Его функция заключается в подаче электрического напряжения на соленоид, тем самым происходит открытие или перекрытие канала. Особое внимание при этом уделяется сердечнику, который оказывает непосредственное влияние на общее функционирование прибора.

Как работает соленоидный клапан

Данный прибор является самым эффективным устройством, которое позволяет бесперебойно и своевременно регулировать объемы воды, газа или воздуха. На процесс оказывает влияние магнитный сердечник, который особым образом «затягивается» внутрь соленоида. Таким образом, происходит канал может закрыться или открыться. Соленоидный клапан, принцип действия которого заключается в воздействии электрического напряжения, в перекрытом положении напоминает обычный запорный клапан. В это время поршень или мембрана плотно прижата к седлу уплотнителя. Канал герметично прикрыт плунжером. Механизм будет находиться в таком виде, пока на соленоид не поступит нужно количество электричества.

Сегодня такая автоматизация процесса управления объемами различным сред применяется в большом количество различных сфер. От сложных технологических процессов до бытового использования. Этого удалость добиться только благодаря его уникальным конструктивным особенностям.

Электромагнитный клапан для воды. Устройство электромагнитного клапана

Электромагнитный клапан для воды предназначен для регулировки прохождения жидкости. Устройство работает по электромеханическому принципу. Для изготовления корпуса выбираются стойкие и универсальные, а также высокопрочные материалы по типу литейного чугуна, латуни, нержавеющей стали. Что касается мембран и уплотнителей, то они выполняются из высокоэластичных полимеров. Помимо прочего, в составе может быть силиконовая резина.

Подобное устройство устанавливается в той части системы трубопровода, к которой будет обеспечен легкий доступ.

Устройство соленоидного клапана

Электромагнитный клапан для воды еще называется соленоидным. Он имеет в составе основные детали по типу мембраны, корпуса, пружины, крышки, штока, а также электрической катушки, которая является соленоидом. Крышка и корпус клапанов отливаются из нержавеющей стали, латуни, полимеров или чугуна. Данные устройства рассчитаны для эксплуатации при самых разных рабочих средах, температурах и давлениях.

Для штоков и плунжеров используются магнитные материалы. Электрокатушки, которые называются соленоидами, изготавливаются в пылезащищенном или герметичном корпусе. Высококачественный эмальпровод идет на обмотку катушек. Он изготавливается из электротехнической меди. Соединение с системой трубопровода может производиться по сланцевому или резьбовому методу. Для подключения к электрической сети применяется штекер. Управление производится методом подачи напряжения на катушку.

Ведущие рабочие положения

Если рассматривать вышеописанные устройства по исполнению, то они могут быть нормальнозакрытыми или нормальнооткрытыми. Среди разновидностей можно выделить еще и бистабильные клапаны, которые называются импульсными. Управляющий принцип способствует переключению с закрытого на открытое положение.

Принцип действия

Электромагнитный клапан для воды может использоваться при различных условиях, это предполагает применение устройств прямого действия, а также приборов, срабатывающих при нулевом перепаде давления. В продаже можно встретить клапаны непрямого действия, которые являются пилотными. Они срабатывают исключительно при самом малом перепаде давления.

Подобные устройства можно подразделить на распределяющие трёхходовые, запорные и переключающие клапаны.

Информация об уплотнителях и мембранах

Электромагнитный клапан для воды имеет в составе мембраны, которые могут изготавливаться из эластичных полимерных материалов. Последние обладают специальной конструкцией и химическим составом. Помимо прочего, в конструкции клапанов применяются самые последние составы силиконовых резин, а также другие полимеры.

Принцип работы пилотного клапана

Электромагнитный клапан для воды своими руками может быть установлен достаточно быстро. Если речь идет о нормальнозакрытом устройстве, то в статическом положении напряжение отсутствует, при этом клапан находится в закрытом состоянии. Поршень, который является запорным органом, герметично прижат, он расположен у седла уплотнительной поверхности. Пилотный канал находится в закрытом состоянии. Давление в верхней полости поддерживается с помощью перепускного отверстия в мембране.

Клапан такого типа находится в закрытом состоянии до тех пор, пока катушка не подвергнется напряжению. Для того чтобы он открылся, напряжение должно подаваться на катушку. Под воздействием магнитного поля плунжер поднимается, открывая канал. По той причине, что диаметр канала значительно больше перепускного, давление верхней полости понижается. Разница давлений воздействует на подъем поршня или мембраны, что способствует открытию клапана. Электромагнитный клапан подачи воды будет находиться в открытом состоянии до тех пор, пока катушка будет подвергаться напряжению.

Принцип действия нормальнооткрытого клапана

Работает такое устройство по обратному принципу: в статичном положении прибор находится в открытом виде, а вот при повышении напряжения клапан закрывается. Для того чтобы удержать прибор в закрытом состоянии, напряжение будет подаваться на катушку достаточно долго. Для того чтобы любые пилотные клапаны работали правильно, нужно обеспечить малый перепад давления.

Подобные устройства называются клапанами непрямого действия по той причине, что кроме подачи напряжения, необходимо выполнение условия, которое заключается в перепаде давления. Использовать такое приспособление можно для систем отопления, водоснабжения, ГВС, а также пневмоуправления. Агрегат подходит для тех условий, где давление в трубопроводе присутствует.

Работа клапана прямого действия

Электромагнитный клапан, схема которого дает возможность понять принцип работы, может обладать прямым действием. У такого устройства пилотный канал отсутствует. В центральной части находится эластичная мембрана, которая обладает металлическим кольцом. Сквозь пружину она соединена с плунжером. Когда на катушку воздействует магнитное поле, клапан открывается, плунжер поднимается и снимает усилие с мембраны. Последняя поднимается и способствует открыванию клапана. В тот момент, когда происходит закрытие, магнитное поле отсутствует, плунжер опускается и воздействует на мембрану.

Для такого прибора минимальный перепад давления не требуется. Электромагнитный клапан, фото которого представлены в статье, может использоваться в системах с давлением, а также на сливных емкостях. Установить прибор можно и в условиях накопительных ресиверов. Монтировать такое устройство можно в тех местах, где давление отсутствует или находится на минимальном уровне.

Особенности работы бистабильного клапана

Этот клапан может находиться в двух устойчивых положениях: в закрытом и открытом. Переключение осуществляется последовательно методом подачи импульса на катушку. Такие устройства работают исключительно от источника постоянного тока. Для того чтобы удержать клапан в закрытом или открытом положении, не требуется подавать напряжение. По конструкции такие приспособления изготавливаются как пилотные, это указывает на необходимость минимального перепада давления.

Электромагнитный соленоидный клапан представляет собой надежную и функциональную арматуру для системы трубопровода. Если речь идет о специальных электромагнитных катушках, то ресурс их работы очень велик. До момента выхода из строя прибор способен работать, пока число включений не достигнет 1 миллиона. Время, которое требуется для срабатывания магнитного клапана, может составить от 30 до 500 миллисекунд. Конечная цифра будет зависеть от давления, диаметра и исполнения.

Заключение

Устройство электромагнитного клапана было представлено выше, как и принцип его действия. Подобные приборы можно использовать в качестве запорного устройства дистанционного управления. Они незаменимы для безопасности в роли отсечных, отключающих и переключающих электроклапанов. Эти особенности необходимо учесть перед приобретением клапана и его установкой в определенных условиях.

Содержание:

  1. Принцип работы
  2. Устройство соленоидного двигателя
  3. Соленоидный двигатель своими руками
  4. Видео: Как сделать соленоидный двигатель

Современные инженеры регулярно проводят эксперименты по созданию устройств с нетрадиционной и нестандартной конструкцией, таких как, например, аппарат вращения на неодимовых магнитах. Среди этих механизмов следует отметить и соленоидный двигатель, преобразующий энергию электрического тока в механическую энергию. Соленоидные двигатели могут состоять из одной или нескольких катушек – соленоидов.

В первом случае задействована всего лишь одна катушка, при включении и выключении которой происходит механическое движение кривошипно-шатунного механизма. Во втором варианте используется несколько катушек, включающихся поочередно с помощью вентилей, когда подача тока от источника питания осуществляется в один из полупериодов синусоидального напряжения. Возвратно-поступательные движения сердечников приводят в движение колесо или коленчатый вал.

Соленоидный двигатель принцип работы

В соответствии с основной классификацией, соленоидные двигатели бывают резонансными и нерезонансными. В свою очередь, существует однокатушечная и многокатушечная конструкции нерезонансных двигателей. Известны также параметрические двигатели, в которых сердечник втягивается в соленоид, но занимает нужное положение при достижении магнитного равновесия после нескольких колебаний. При совпадении частоты сети с собственными колебаниями сердечника может произойти резонанс.

Соленоидные двигатели отличаются компактностью и простотой конструкции. Среди недостатков следует отметить низкий коэффициент полезного действия этих устройств и высокую скорость движения. До настоящего времени эти недостатки не удалось преодолеть, поэтому данные механизмы не нашли широкого применения на практике.

Рабочая катушка однокатушечных устройств включается и выключается с помощью механического выключателя, за счет действия тела сердечника или полупроводниковым вентилем. В обоих вариантах обратный ход обеспечивается пружиной, обладающей упругостью. В двигателях с несколькими катушками рабочие органы включаются только вентилями, когда к каждой катушке по очереди подводится ток в промежутке одного из полупериодов синусоидального напряжения. Сердечники катушек начинают поочередно втягиваться, в результате, это приводит к совершению возвратно-поступательных движений. Эти движения через приводы передаются на различные двигатели, выполняющие функцию исполнительных механизмов.

Устройство соленоидного двигателя

Существуют различные типы механических и электрических устройств, работа которых основывается на преобразовании одного вида энергии в другой. Их основные типы широко используются во всех машинах и механизмах, применяемых на производстве и в быту. Существуют и нетрадиционные аппараты, работа над которыми осуществляется пока на уровне экспериментов. К ним можно отнести и соленоидные двигатели, работающие на основе магнитного действия тока. Его основным преимуществом считается простота конструкции и доступность материалов для изготовления.

Основным элементом данного устройства является катушка, по которой пропускается электрический ток. Это приводит к образованию магнитного поля, втягивающего внутрь плунжер, выполненный в виде стального сердечника. Далее, с помощью кривошипно-шатунного механизма, поступательные движения сердечника преобразуются во вращательное движение вала. Можно использовать любое количество катушек, однако, наиболее оптимальным считается вариант с двумя элементами. Все эти факторы нужно обязательно учитывать при решении вопроса как сделать соленоидный двигатель своими руками из подручных материалов.

Нередко рассматривается вариант с тремя катушками, отличающийся более сложной конструкцией. Тем не менее, он обладает более высокой мощностью и работает значительно равномернее, не требуя маховика для плавности хода.

Работа данного устройства осуществляется следующим образом.

  • Из электрической сети ток попадает на распределитель через щетку соленоида, после чего поступает уже непосредственно в этот соленоид.
  • После прохождения по обмотке, ток вновь возвращается в сеть через общие кольца и щетку, установленные в распределителе. Прохождение тока приводит к образованию сильного магнитного поля, втягивающего плунжер внутрь катушки к ее середине.
  • Далее поступательное движение плунжера передается шатуну и кривошипу, осуществляющих поворот коленчатого вала. Одновременно с валом происходит поворот распределителя тока, запускающего в действие следующий соленоид.
  • Второй соленоид начинает действовать еще до окончания работы первого элемента. Таким образом, он оказывает помощь при ослаблении тяги плунжера первого соленоида, поскольку уменьшается длина его плеча в процессе поворота кривошипа.
  • После второго соленоида в работу включается следующая – третья катушка и весь цикл полностью повторяется.

Соленоидный двигатель своими руками

Лучшим материалом для катушек считается текстолит или древесина твердых пород. Для намотки используется провод ПЭЛ-1 диаметром 0,2-0,3 мм. Наматывание выполняется в количестве 8-10 тыс. витков, обеспечивая сопротивление каждой катушки в пределах 200-400 Ом. После намотки каждых 500 витков делаются тонкие бумажные прокладки и так до окончательного заполнения каркаса.

Для изготовления плунжера применяется мягкая сталь. Шатуны могут быть изготовлены из велосипедных спиц. Верхнюю головку нужно делать в виде небольшого кольцеобразного ушка с необходимым внутренним диаметром. Нижняя головка оборудуется специальным захватом для крепления на шейке коленчатого вала. Он изготавливается из двух жестяных полосок и представляет собой вилку, которая надевается на шейку кривошипа. Окончательное крепление вилки осуществляется медной проволокой, продеваемой через отверстия. Шатунная вилка надевается на втулку, выполненную из медной, бронзовой или латунной трубки.

Коленчатый вал делается из металлического стержня. Его кривошипы располагаются под углом 120 градусов относительно друг друга. На одной стороне коленчатого вала закрепляется распределитель тока, а на другой – маховик в виде шкива с канавкой под приводной ремень.

Для изготовления распределителя тока можно использовать латунное кольцо или отрезок трубки подходящего диаметра. Получается одно целое кольцо и три полукольца, расположенные по отношению друг к другу со сдвигом на 120 градусов. Щетки делаются из пружинных пластинок или слегка расклепанной стальной проволоки.

Крепление втулки распределителя тока производится на текстолитовый валик, надеваемый на один из концов коленчатого вала. Все крепления осуществляются с помощью клея БФ и шпонок, изготавливаемых из тонкой проволоки или иголок. Установка распределителя выполняется таким образом, чтобы включение первой катушки происходило при нахождении плунжера в самом нижнем положении. Если провода, идущие от катушек на щетки, поменять местами, то вращение вала будет происходить в обратном направлении.

Установка катушек производится в вертикальном положении. Они закрепляются разными способами, например, деревянными планками, в которых предусмотрены углубления под корпуса катушек. По краям крепятся боковины из фанеры или листового металла, в которых предусмотрены места под установку подшипников под коленчатый вал или латунных втулок. При наличии металлических боковин, крепление втулок или подшипников производится методом пайки. Подшипники рекомендуется устанавливать и в средней части коленчатого вала. С этой целью предусматриваются специальные жестяные или деревянные стойки.

Во избежание сдвига коленчатого вала в ту или иную сторону на его концы рекомендуется припаять кольца из медной проволоки, на расстоянии примерно 0,5 мм от подшипников. Сам двигатель должен быть защищен жестяным или фанерным кожухом. Расчеты двигателя выполняются исходя из переменного электрического тока, напряжением 220 вольт. В случае необходимости устройство может функционировать и при постоянном токе. Если же сетевое напряжение составляет всего 127 вольт, количество витков катушки следует снизить на 4-5 тысяч витков, а сечение провода уменьшить до 0,4 мм. При условии правильной сборки, мощность соленоидного двигателя составит в среднем 30-50 Вт.

Как сделать соленоидный двигатель в домашних условиях

Как работает электромагнитный (соленоидный) клапан — правила выбора и монтажа

Электромагнитный клапан — это современный вид запорной арматуры, устанавливаемый на трубопроводы отопления, водоснабжения, мелиорации, технические водопроводы на промышленных предприятиях. Устройство основано на электромагнитной катушке — соленоиде, которая принимает импульс из внешнего устройства (датчика или контроллера) и перекрывает либо открывает поток рабочей среды.

Назначение и принцип работы устройства

Главный принцип и преимущество использования этого устройства — автоматизм. Конструкция клапана была задумана таким образом, чтобы перекрывать поток воды или другой жидкости/газа при изменении определенных параметров системы — температуры, давления, скорости и силы потока — без участия человека. Происходит это за счет электромагнитного поля в области действия сердечника (плунжера) клапана. При возникновении напряжения он опускается или поднимается, в зависимости от предусмотренных условий.

Рабочая энергия, приводящая в действие плунжер, возникает при движении электронов по медной обмотке катушки. Магнетизм, появляющийся при подаче импульса с внешнего устройства, преобразуется в поступательное движение, которое опускает плунжер. Последний перекрывает поток воды, позволяя избежать больших технологических потерь. Как только ситуация нормализуется, напряжение исчезает и плунжер поднимается, позволяя воде далее двигаться по трубам.

Важно! Другое преимущество соленоидного клапана — высокая скорость срабатывания. Благодаря этому устройство может перекрыть поток воды при аварии на участке трубопровода за 2-3 секунды после срабатывания датчика. За счет этого клапаны незаменимы в системах отопления, горячего и холодного водоснабжения, в технических трубопроводах на промышленных предприятиях.

Конструктивные особенности

Устройство клапана состоит из полимерного или металлического корпуса, внутри которого находится соленоид, плунжер, шток и мембрана.

Материалом для исполнения корпуса служит пластик, либо нержавеющая сталь, латунь или чугун, что определяется сферой использования клапана. Например, металлический корпус используется в системах с химически агрессивными или высокотемпературными средами, тогда как пластиковые применяются для простой водопроводной питьевой или технической пресной воды. Мембраны и уплотнители клапана производятся из полимерных материалов на основе каучука и полиэтилена.

Виды и сфера применения

Область применения соленоидного клапана не ограничивается хозяйственно-бытовой деятельностью. Наряду с централизованным отоплением и водоснабжением квартир и домов запорное оборудование можно увидеть в различных технологических системах, где они работают за счет срабатывания датчиков и таймеров.

Широко используется в следующих системах:

  • мелиорация (полив) газонов, садово-огородных участков, оранжерей — в таких клапанах плунжер находится в нормально закрытом положении и открывается при срабатывании таймера, запрограммированного на определенный временной интервал полива;
  • общественные туалеты, душевые, автомойки, моечные системы в сфере автосервиса — аналогичный принцип работы клапана, основанный на периодическом срабатывании таймера, открывающего поток воды;
  • отопительные системы — используются как защитные устройства, предотвращающие технологические потери при порыве труб, а также восполняющие объем воды в системе при ее испарении;
  • в промышленности — устройства служат своего рода дозаторами для подачи жидкости для смешивания различных материалов и сырья.

Основной задачей соленоидного клапана является равномерное и дозированное распределение и подача воды. Это обеспечивает точный контроль расхода и позволяет предотвратить потери основных ресурсов предприятия.

Другая цель использования клапана — регулирование основных гидравлических параметров трубопровода. Например, в системах отопления и горячего водоснабжения соленоид устанавливается для точного контроля движения и подачи воды.

Для этого устройство подключается к датчикам, запрограммированным на определенное давление или температуру. При наполнении системы водой температура труб и радиаторов естественно повышается до критической отметки, что может быть чревато аварией. Для предотвращения нежелательной ситуации клапан срабатывает, перекрывая приток горячей воды до тех пор, пока температура в систем не выровняется.

По видам можно классифицировать соленоидные клапаны на несколько категорий:

  • по принципу действия — нормально открытые, нормально закрытые и бистабильные;
  • по типу работы — одноходовые, двухходовые, трехходовые;
  • по виду соленоида — постоянного и переменного тока;
  • по типу соединения — резьбовые и фланцевые;
  • по способу работу механизма — прямого и пилотного действия.

Нормально закрытые клапаны устанавливаются таким образом, что плунжер находится в состоянии “закрыто”. При возникновении электромагнитного поля он открывается, позволяя воде двигаться по трубам. Такие устройства можно увидеть в системах полива газонов, садов, оранжерей.

Нормально открытые клапаны в ждущем режиме находятся в положении “открыто” и не препятствуют току воды. Как только возникает напряжение на индукционной катушке, плунжер перекрывает воду. Такие устройства обычно устанавливаются в системах отопления, водоснабжения, канализации.

Одноходовые клапаны — простые устройства, работающие либо на перекрытие, либо пропуск рабочей среды по трубам. Двухходовые модели могут использоваться для предотвращения обратного тока рабочей среды. Трехходовые устройства — самые сложные по конструкции — используются для смешения потоков воды разных температур, например, при подключении системы “теплый пол” к централизованному отоплению.

Как выбрать соленоидный клапан

Универсальный совет при выборе запорной арматуры — внимательно изучать описания и спецификации, которые дает производитель. По ним можно определить, допускается ли использование той или иной модели клапана в различных системах, в которых могут быть разные показатели температуры, давления, скорости тока и химического состава жидкости.

Также следует обращать внимание на размер входного и выходного отверстия, которое должно совпадать с параметрами трубопровода. В противном случае будут нарушены гидравлические параметры системы, поскольку жидкость на участке установки клапана может замедляться, что скажется на температуре и давлении воды.

Важно! При выборе клапана необходимо в первую очередь учитывать химические свойства рабочей среды, поскольку разные металлы разрушаются при воздействии кислот (например, латунь). Пластиковые модели нельзя использовать в высокотемпературных системах.

Правила установки и эксплуатации

Благодаря указаниям производителя на корпусе устройства установка соленоидного клапана максимально простая. Человеку с навыками работы с инженерным оборудованием будет легко установить клапан на участке трубопровода. Ключевые рекомендации по установке устройства:

  • расположить клапан нужно строго в соответствии со стрелками на корпусе устройства, указывающими направление тока воды;
  • на подающем участке трубы перед самим клапаном рекомендуется установить грязевой фильтр для улавливания частиц (они не должны попадать в устройство клапана, т.к. от них устройство быстро выходит из строя);
  • подключение устройства к источнику питания происходит только после установки его в трубопровод и проверки герметичности соединения;
  • важно следить, чтобы на устройство не было весовой нагрузки труб;
  • при установке на открытом воздухе необходимо изолировать устройство или выбирать модель соответствующего уровня IP.


В остальном установка клапана по принципу не отличается от других видов запорной арматуры. Например, при использовании устройства с резьбовым соединением необходимо сделать резьбу на трубе при помощи специального инструмента. Непосредственно перед установкой трубу нужно подготовить — зачистить от загрязнений и заусенцев, обезжирить с помощью растворителей.

Важно! При установке электромагнитного клапана нельзя возлагать на него основную регулирующую функцию. Он используется как вспомогательное устройство, а в качестве основного запорного устройство на участке трубопровода должен быть установлен шаровой кран или вентиль.

Соленоиды АКПП – принцип работы и назначение

Соленоиды АКПП – это электромагнитные клапана, которые управляются электронным блоком и отвечают за открытие канала для смазки АКПП. Именно соленоиды обеспечивают качественную смазку и охлаждение внутренних элементов автоматической трансмиссии. Сам соленоид состоит из стержня из магнита с медной обмоткой. Под напряжением электромагнитный клапан открывает и закрывает масляный канал, через который происходит охлаждение и смазка узла.

Принцип работы соленоидов достаточно прост. Клапан при отсутствии напряжения втягивается пружинами, закрывая масляный канал. Как только на обмотку подается напряжение под действием электротока и возникающего магнитного поля пружина выталкивает клапан, открывая тем самым масляный канал. Необходимо сказать, что сегодня используются сложные по своей конструкции соленоиды, которые управляются широко-импульсной модуляцией. Использование подобной технологии управления позволяет обеспечить возможность плавного открытия клапана, что в свою очередь обеспечивает максимально качественную смазку АКПП. Необходимо сказать, что преимуществом использования таких соленоидов с управлением широко-импульсной модуляцией является возможность замены вышедших элементов из строя по одному. Тогда как обычные клапана меняются всем комплектом сразу.

Признаки неисправности соленоидов:

Определить поломку вы можете по косвенным признакам, к которым относятся:

  • Частый переход АКПП в аварийный режим.
  • Наличие резких толчков при переключении скоростей.
  • Удары в коробке во время плавного набора оборотов.

В том случае, если вы заметили у себя в автомобиле подобные симптомы, рекомендуется, как можно скорее обратиться в сервисный центр, где вам проведут глубокую проверку автомобиля и при необходимости выполнят ремонт автоматической коробки передач.

Типичные неисправности соленоидов

Как и любой иной сложный элемент, соленоиды могут выходить из строя. Все поломки могут быть вызваны как выработкой своего эксплуатационного срока, так и внешними факторами. Поговорим поподробнее о причинах поломок электрических клапанов. Основной причиной выхода из строя соленоидов является использование некачественного масла. На элементах клапана появляется осадок из коксующегося масла, что и приводит в конечном итоге к заклиниванию штока в одном положении. Сложность ремонта в данном случае состоит в том, что требуется производить замену всех соленоидов, что имеет высокую стоимость. Именно поэтому автопроизводители и специалисты из сервисных центров рекомендуют производить регулярную замену масла в АКПП и использовать качественные расходные материалы.

В ряде случаев причиной выхода из строя электроклапанов являются поломки блока управления, который отвечает за их работу. Определить такую проблему можно лишь выполнив компьютерную диагностику авто. Ремонт заключается в замене вышедшего из строя блока. Следует сказать, что, несмотря на свою относительную простоту, такой ремонт имеет существенную стоимость, что объясняется ценой самого электрического блока управления.

Агрессивная езда — двойная нагрузка на соленоиды

Также вам необходимо помнить о сроке службы соленоидов. Не следует думать, что такой клапан вечный и при соблюдении всех требований в части сервисного обслуживания авто, клапана никогда не будут ломаться. В среднем современные соленоиды имеют гарантированный срок эксплуатации в 300-400 тысяч циклов. Причем, их срок службы зависит не столько от пробега автомобиля, сколько от манеры езды автовладельца. Если вы практикуете агрессивную езду и часто нажимаете на педаль газа с активным переключением передач, то это вскоре выведет из строя электроклапана, которые буквально через 100-150 тысяч километров могут потребовать замены.

Наиболее оптимальные варианты управления соленоидом

все что посвящено электронике и общению специалистов. реклама других ресурсов.

В помощь начинающему

вопросы начального уровня

International Forum

This is a special forum for English spoken people, read it first.

Образование в области электроники

все что касается образования, процесса обучения, студентам, преподавателям.

Обучающие видео-материалы и обмен опытом

Обсуждение вопросов создания видео-материалов

Cистемный уровень проектирования

    Последнее сообщение

Вопросы системного уровня проектирования

Применение MATLAB, Simulink, CoCentric, SPW, SystemC ESL, SoC

Математика и Физика

Операционные системы

Linux, Win, DOS, QNX, uCOS, eCOS, RTEMS и другие

Документация

оформление документации и все что с ней связано

Разработка цифровых, аналоговых, аналого-цифровых ИС

Электробезопасность и ЭМС

Обсуждение вопросов электробезопасности и целостности сигналов

Управление проектами

Управление жизненным циклом проектов, системы контроля версий и т.п.

Нейронные сети и машинное обучение (NN/ML)

Форум для обсуждения вопросов машинного обучения и нейронных сетей

Программируемая логика ПЛИС (FPGA,CPLD, PLD)

    Последнее сообщение

Среды разработки — обсуждаем САПРы

Quartus, MAX, Foundation, ISE, DXP, ActiveHDL и прочие.
возможности, удобства.

Работаем с ПЛИС, области применения, выбор

на чем сделать? почему не работает? кто подскажет?

Языки проектирования на ПЛИС (FPGA)

Verilog, VHDL, AHDL, SystemC, SystemVerilog и др.

Системы на ПЛИС — System on a Programmable Chip (SoPC)

разработка встраиваемых процессоров и периферии для ПЛИС

Цифровая обработка сигналов — ЦОС (DSP)

    Последнее сообщение

Сигнальные процессоры и их программирование — DSP

Обсуждение различных сигнальных (DSP) процессоров, возможностей, совместимости и связанных с этим тем.

Алгоритмы ЦОС (DSP)

Обсуждение вопросов разработки и применения (программирования) алгоритмов цифровой обработки сигналов.

    Последнее сообщение

Cредства разработки для МК

FAQ, How-to, тонкости работы со средствами разработки

MSP430

Все остальные микроконтроллеры

и все что с ними связано

Отладочные платы

Вопросы, связанные с отладочными платами на базе МК: заказ, сборка, запуск

Печатные платы (PCB)

    Последнее сообщение

Разрабатываем ПП в САПР — PCB development

FAQ, вопросы проектирования в ORCAD, PCAD, Protel, Allegro, Spectra, DXP, SDD, WG и др.

Работаем с трассировкой

тонкости PCB дизайна, от Spectra и далее.

Изготовление ПП — PCB manufacturing

Фирмы, занимающиеся изготовлением, качество, цены, сроки

Сборка РЭУ

    Последнее сообщение

Пайка, монтаж, отладка, ремонт

вопросы сборки ПП, их отладки, различного рода ремонт

Корпуса

обсуждаем какие есть копруса, где делать и прочее

Вопросы надежности и испытаний

расчеты, методики, подбор компонентов

Аналоговая и цифровая техника, прикладная электроника

    Последнее сообщение

Вопросы аналоговой техники

пока помещаются в одном форуме

Цифровые схемы, высокоскоростные ЦС

High Speed Digital Design

Rf & Microwave Design

wireless технологии и не только

Метрология, датчики, измерительная техника

Все что связано с измерениями: измерительные приборы (осциллографы, анализаторы спектра и пр.), датчики, обработка результатов измерений, калибровка, технологии измерений и др.

АВТО электроника

особенности электроники любых транспортных средств: автомашин и мотоциклов, поездов, судов и самолетов, космических кораблей и летающих тарелок.

Умный дом

3D печать

3D принтеры, наборы, аксессуары, ПО

Робототехника

Модели, классификация, решения, научные исследования, варианты применения

Силовая Электроника — Power Electronics

    Последнее сообщение

Силовая Преобразовательная Техника

Источники питания электронной аппаратуры, импульсные и линейные регуляторы. Топологии AC-DC, DC-DC преобразователей (Forward, Flyback, Buck, Boost, Push-Pull, SEPIC, Cuk, Full-Bridge, Half-Bridge). Драйвера ключевых элементов, динамика, алгоритмы управления, защита. Синхронное выпрямление, коррекция коэффициента мощности (PFC)

Обратная Связь, Стабилизация, Регулирование, Компенсация

Организация обратных связей в цепях регулирования, выбор топологии, обеспечение стабильности, схемотехника, расчёт

Первичные и Вторичные Химические Источники Питания

Li-ion, Li-pol, литиевые, Ni-MH, Ni-Cd, свинцово-кислотные аккумуляторы. Солевые, щелочные (алкалиновые), литиевые первичные элементы. Применение, зарядные устройства, методы и алгоритмы заряда, условия эксплуатации. Системы бесперебойного и резервного питания

Высоковольтные Устройства — High-Voltage

Высоковольтные выпрямители, умножители напряжения, делители напряжения, высоковольтная развязка, изоляция, электрическая прочность. Высоковольтная наносекундная импульсная техника

Электрические машины, Электропривод и Управление

Электропривод постоянного тока, асинхронный электропривод, шаговый электропривод, сервопривод. Синхронные, асинхронные, вентильные электродвигатели, генераторы

Индукционный Нагрев — Induction Heating

Технологии, теория и практика индукционного нагрева

Системы Охлаждения, Тепловой Расчет – Cooling Systems

Охлаждение компонентов, систем, корпусов, расчёт параметров охладителей

Моделирование и Анализ Силовых Устройств – Power Supply Simulation

Моделирование силовых устройств в популярных САПР, самостоятельных симуляторах и специализированных программах. Анализ устойчивости источников питания, непрерывные модели устройств, модели компонентов

Компоненты Силовой Электроники — Parts for Power Supply Design

Силовые полупроводниковые приборы (MOSFET, BJT, IGBT, SCR, GTO, диоды). Силовые трансформаторы, дроссели, фильтры (проектирование, экранирование, изготовление), конденсаторы, разъемы, электромеханические изделия, датчики, микросхемы для ИП. Электротехнические и изоляционные материалы.

Добавить комментарий