Соленоиды. Виды и устройство. Работа и особенности
Цилиндрическая обмотка, которая имеет длину, значительно больше ее диаметра, называется соленоидом. В переводе с английского, это слово обозначает – подобный трубе, то есть, это катушка, похожая на трубу.
По назначению соленоиды разделяют на два класса:
- Стационарные. То есть, для магнитных полей стационарного вида, которые долго держатся при некоторых значениях.
- Импульсные. Для создания импульсных магнитных полей. Они могут существовать только в краткий период времени, не больше 1 с.
Стационарные способны создать поля не более 2,5х105 Э. Соленоиды импульсного типа могут создать поля 5х106 Э. Если при создании поля соленоиды не подвергаются деформации и не слишком греются, то магнитное поле прямо зависит от проходящего тока: Н = k*I, где k – постоянная величина соленоида, поддающаяся расчету.
Стационарные делятся:
- Резистивные.
- Сверхпроводящие.
Резистивные соленоиды производят из материалов, обладающих электрическим сопротивлением. В связи с этим вся подходящая к ним энергия переходит в теплоту. Чтобы избежать теплового разрушения устройства, необходимо отвести лишнее тепло. Для этих целей применяют криогенное или водяное охлаждение. Для этого требуется вспомогательная энергия, сравнимая с требуемой энергией для питания соленоида.
Сверхпроводящие соленоиды производят из сплавов, обладающих свойствами сверхпроводимости. Их электрическое сопротивление равно нулю при различных температурах во время эксперимента. При функционировании сверхпроводящего соленоида теплота выделяется только в подходящих проводниках и источнике напряжения. Источник питания в этом случае можно исключить, так как соленоид функционирует в короткозамкнутом режиме. При этом поле может существовать без расхода энергии бесконечно долго при условии сохранения сверхпроводимости.
Устройства для создания мощных магнитных полей включают в себя три главные части:
- Соленоид.
- Источник тока.
- Система охлаждения.
При проектировании соленоида берут во внимание величины внутреннего канала и мощности источника питания.
Создание устройства с резистивным соленоидом для образования стационарных полей является глобальной научно-технической задачей. В мире, в том числе и в нашей стране, существует всего несколько лабораторий с подобными устройствами. Применяются соленоиды различных конструкций, эксплуатация которых осуществляется около тепловой границы.
Для обслуживания таких устройств необходим персонал, состоящий из работников высокой квалификации, работа которых дорого ценится. Большая часть финансов расходуется на оплату электрической энергии. Эксплуатация и обслуживание таких мощных соленоидов со временем окупается, так как ученые и исследователи различных областей науки, из разных стран могут получать важнейшие результаты для развития науки.
Наиболее сложные и важные задачи можно решить путем применения сверхпроводящих соленоидов. Этот способ более эффективный, экономичный и простой. Для примера можно назвать создание мощных стационарных полей сверхпроводящими соленоидами. Наиболее оригинальное свойство сверхпроводимости – это отсутствие электрического сопротивления у некоторых сплавов и металлов при температуре ниже критического значения.
Явление сверхпроводимости позволяет производить соленоид, не имеющий диссипации энергии при прохождении электрического тока. Однако, образованное поле имеет ограничение в том, что при достижении некоторого значения критического поля свойство сверхпроводимости разрушается, и электрическое сопротивление возобновляется.
Критическое поле повышается при снижении температуры от 0 до наибольшего значения. Еще в 50-х годах прошлого века открыты сплавы, у которых критическая температура находится в интервале от 10 до 20 К. При этом они имеют свойства очень мощных критических полей.
Технология создания таких сплавов и производство из них материалов для катушек соленоидов очень трудоемка и сложна. Поэтому такие устройства имеют высокую стоимость. Однако их эксплуатация недорогая и простая в обслуживании. Для этого необходим только источник питания низкого напряжения небольшой мощности и жидкий гелий. Мощность источника понадобится не выше 1 киловатта. Устройство таких соленоидов состоит из катушки, выполненной из меди и сверхпроводника многожильным проводом, лентой или шиной.
Существует возможность снижения энергетических затрат на создание еще более мощных полей. Эта возможность реализуется в нескольких ведущих странах, в том числе и в России. Такой способ основан на применении комбинации из водоохлаждаемого и сверхпроводящего соленоидов. Его еще называют гибридным соленоидом. В этом устройстве интегрируются наибольшие достижимые поля обоих типов соленоидов.
Водоохлаждаемый соленоид должен находиться внутри сверхпроводящего. Создание гибридного соленоида является объемной и сложной научно-технической проблемой.
Для ее решения требуется работа нескольких коллективов научных учреждений. Подобное гибридное устройство эксплуатируется в нашей стране в Академии наук. Там соленоид со сверхпроводящими свойствами имеет массу 1,5 тонны. Обмотка выполнена из специальных сплавов ниобия с цинком и титаном. Обмотка водоохлаждаемого соленоида выполнена медной шиной.
Соленоидом также можно назвать катушку индуктивности, которая намотана проводом на каркас в виде цилиндра. Такие катушки могут быть намотаны как одним, так и несколькими слоями. Так как длина обмотки намного больше диаметра, то при подключении постоянного напряжения на эту обмотку, внутри катушки образуется магнитное поле.
Часто соленоидами называют электромеханические устройства, содержащие катушку, внутри которой имеется ферромагнитный сердечник. Такие устройства выполнены в виде втягивающих реле автомобильного стартера, различных электроклапанов. Втягивающим элементом такого своеобразного электромагнита является сердечник из ферромагнитного материала.
Если в устройстве соленоида нет сердечника, то при подключении постоянного тока вдоль обмотки образуется магнитное поле. Индукция этого поля равна:
Где, N – количество витков в обмотке, l – длина катушки, I – ток, протекающий по соленоиду, μ0 — вакуумная магнитная проницаемость.
На концах соленоида величина магнитной индукции в два раза ниже, по сравнению с внутренней частью, так как две части соленоида совместно образуют двойное магнитное поле. Это применимо к длинному или бесконечному соленоиду, в сравнении с диаметром каркаса обмотки.
По краям соленоида магнитная индукция равна:
Так как соленоиды являются катушками индуктивности, следовательно, соленоид может запасать энергию в магнитном поле. Эта энергия равна работе, совершаемой источником, для образования тока в обмотке.
Этот ток образует в соленоиде магнитное поле:
Если ток в катушке изменяется, то возникает ЭДС самоиндукции.
В этом случае напряжение на соленоиде определяется:Индуктивность соленоида определяется:
Где, V – объем катушки соленоида, z – длина проводника катушки, n – количество витков, l – длина катушки, μ0 — вакуумная магнитная проницаемость.
При подключении к проводникам соленоида переменного напряжения, магнитное поле будет создаваться тоже переменным. Соленоид имеет сопротивление переменному току в виде комплекса двух составляющих: активной и реактивной. Они зависят от индуктивности и электрического сопротивления проводника катушки.
Похожие темы:
- Катушки индуктивности (Часть 2 Соленоиды). Применение и устройство
- Электромагнитные реле. Виды и работа. Устройство и применение
- Индуктивность. Виды катушек и контур. Работа и особенности
- Реле тока. Виды и устройство. Работа и как выбрать. Применение
- Промежуточные реле. Виды и устройство.
Работа и применение
Работа и применениеЧто такое соленоид в машине?
Соленоиды, не имеют ничего общего с обычной солью, хотя по звуку эти понятия несколько роднятся. На самом деле соленодоиды-это такие клапана в легковой машине.
Содержание статьи:
|
Зачем они нужны?
Соленоиды, обеспечивают в машине открытие специального клапана, который в свою очередь нужен для смазки АКПП. Такие Соленоиды для АКПП, сами по-себе не работают.
Их функционал зависит от работы электронного блока в авто. Также стоит указать на то, что и сами АКПП, являются клапанами непростыми, а электромагнитными. С их помощью владелец авто может регулировать бесперебойную и надежную как смазку, так и охлаждение всех находящихся в трансмиссии частей.
Что собой представляет подобный клапан?
Строение соленоидов АКПП довольно простое. В обычный клапан такой конструкции входит магнитный стержень, имеющий обмотку из меди. Таким образом, когда авто готово к движению и все важные узлы уже находятся под напряжением, соленоид открывает и закрывает специальный канал в котором содержится смазочное масло для АКПП. Тем самым охлаждая важные узлы в работе авто.
В чем принцип действия?
Он до банальности простой. Когда напруги нет, то соленоид АКПП, притягивается к масляному каналу за счет пружин. Так происходит закрытие канала. Однако при поступлении тока, возникает магнитное поле за счет которого пружина как бы автоматически выталкивает клапан наружу, открывая доступ к маслу для смазки.
Разновидности клапанов
Современные соленоиды в отличие от устаревших классических устроены несколько сложнее и управляются за счет импульсной модуляции. Такое нововведение позволило клапану открываться намного плавнее чем обычно. В результате чего количество поступающего масла увеличивается, плавно растекаясь по деталям, обеспечивая более качественную смазку АКПП. Преимуществом современных соленоидов можно назвать экономность последних при выходе из строя. Замены осуществляются по одному, а не комплектом как в классическом варианте.
Типы клапанов на сегодня
Среди нынешних деталей, как например, соленоид АКПП можно выделить несколько самых распространенных типов электроклапанов авто. Итак: 1. 3, 4, 5-WAY электроклапана, они служат «переключателями». Бывают как шариковыми, так и золотниковыми. 2. EPC или LPC –эти модели осуществляют контролирующую функцию линейного давления. 3. ТСС больше служит для осуществления блокировки гидротрансформатора. 4. Shift solenoid — соленоид-переключатель, служащий для переключения скоростей, его еще называют «шифтовиком».
5. Современные клапана, так называемые функциональные, которые обеспечивают управление клапанами непосредственно самой плиты по типу транзистора в стандартной электросхеме. 6. Модель обеспечивающая качество переключения передач и работает она лишь для мягкого переключения со скольжением передач. 7. Соленоид управляющий охлаждением смазки. Его работа сродни термостату, который осуществляет открытие канала для понижения температуры масла через внешний радиатор, к примеру. Как видите, на сегодня типов и видов соленоидов очень большое количество. Причем, их конструкции и возможности все время расширяются и усложняются одновременно, а диагностика и ремонт упрощается до банальной замены. Хотя еще недавно в большинстве случаев требовалась чистка соленоидов.
Как распознать поломку?
Соленоид АКПП при неисправности можно определить по некоторым признакам: 1. Ваша АКПП стала намного чаще перестраиваться в режим аварийности. 2. Если при стандартном переключении скоростного режима появились резкие толчки.
3. Если при плавном наборе оборотов отчетливо слышны удары в коробке. Таким образом, заметив такие признаки в машине, владельцу нужно срочно провести глубокую сервисную диагностику и при обнаружении прибегнуть к ремонту АКПП. Поскольку в подобных случаях мастера сервисных центров чаще всего обнаруживают именно неисправности соленоидов.
Возможные причины выхода из строя клапанов
Современные соленоиды, способны выходить из рабочего строя, как и любой другой сложный компонент авто. Причем причины могут быть не только из-за износа последних, но и связанные с другими скорее внешними причинами. 1. Одной из причин неисправности АКПП и соленоидов в частности может стать применение владельцем автомобиля плохого, некачественного масла. Что же происходит в этом случае? На частях клапана начинает коксоваться масляный осадок, что в определенный момент заклинит в одном положении шток, а значит и сам канал и ни о каком нормальном функционале уже речь идти не может. Ремонт соленоида в этом случае сложный и дорогостоящий, поскольку менять придется не один,а все сразу.
Избежать этого поможет регулярная замена расходно-смазочных материалов. 2. К поломке электроклапанов может привести и неисправность блока управления авто. Но проверить так это или нет можно лишь путем компьютерной диагностики машины. Цена восстановления при этом будет высокой за счет стоимости самого блочка.
Характер езды
Как бы это удивительно не казалось, но от характера езды на вашем авто, во многом зависит и срок службы который сможет прослужить вам соленоид. Специалисты утверждают что более мягкая неторопливая езда на машине значительно продлевает срок службы соленоидов. А вот если вы поклонник более агрессивной манеры ведения своего авто, то должны знать, что частое нажатие на педаль газа и частое переключение передачи, станет причиной отказа от работы, выхода из рабочего строя соленоида, износа в прямом смысле слова, буквально на первой сотне километров. Износ плунжера также станет причиной отказа работы клапана, будет наблюдаться нерегулярная подача тока, затем вы заметите что плохо подается смазка в АКПП, дальше вы увидите плохой функционал гидроблока и коробки в целом и так далее.
То есть банальное чрезмерное использование педали сцепления, может привести к автоматической неисправности и нарушению работы электроклапана-соленоида.
Чем чревато?
Многих автовладельцев часто волнует вопрос о том, можно ли игнорировать отработавший свой ресурс электроклапан и чем это чревато, если ли какая –то альтернатива или нужно срочно ехать в СТО. Давайте по порядку. По сути электроклапана открывают канал, заблокированного сцепления фрикционов. Конечно скоростя можно переключать и с толчками, не страшно, тем более что вы знаете, что это неисправный клапан. Но при этом, нельзя также забывать и о том, что может быть не до конца открытым либо закрытым сам канал, что сродни недоотжатому в МКП сцеплению. Это создаст недостачу давления и работу в сухом режиме, что станет причиной сжигания и масла и фрикционов, начнется выработка всего железа и втулки. В конечном итоге вы получите смерть соленоидов из-за их работы на полное сечение.
Что это значит?
Лишь то, что после выработки ресурса втулок вибрации, полетят все валы, а также и сочленения.
Итог будет таковым, что ремонтировать вашу коробку уже не будет смысла, проще будет купить ее новую. Поэтому любите свое авто, как себя, делайте все вовремя и машинка прослужит вам долгие годы. Ведь неверную работу клапанов-соленоидов можно сравнить с болезнью человека, такой как ангина или ГРИПП. Перенося которую на ногах, человек гробит свое сердце навсегда, так и тут.
Итоги
Давайте подведем итоги. Самыми распространенными причинами отказа электроклапанов в коробке, являются: 1. Засорение. Высочайший урон приносит клеевой слой на фрикционах. Все канальчики забиваются, а плунжеры при этом клинит. Нештатный функционал соленоидов-клапанов может нарушить работу всей АКПП. Значит гидравлический блок время от времени все-таки стоит чистить и желательно его менять по мере изнашивания фрикционов. Особого внимания заслуживает фрикцион гидротрансформатора. 2. Выработка самого клапана-соленоида и его частей. Смиритесь, они к сожалению, тоже не вечны и имеют свой разумный ресурс. Хорошо бы выполнять их замену по регламенту, не дожидаясь пока компьютер при диагностике станет показывать ошибку.
Помните даже максимально современным и надежным электроклапанам замена нужна уже на 200000 километрах пробега! Самые незначительные изменения характеристик в работе электроклапанов гидроблока коробки, повлекут за собой наличие в движении пробуксовок, толчков при смене передач. При длительной ненормальной эксплуатации поломаются все железные детали коробки: корзина сцепления, лента торможения, планетарные механизмы и прочее. А восстановление с заменой последних в денежном плане выйдет гораздо дороже текущего периодического сервиса.
Что такое соленоид? | ТАКАХА КИКО КО., ЛТД.
ЧТО ТАКОЕ СОЛЕНОИД? Соленоиды представляют собой электрические устройства, которые перемещают поршень по прямой линии за счет пропускания электрического тока через катушку и использования результирующей магнитной силы. Это прямолинейное движение позволяет нам достигать скоростей, недостижимых с помощью двигателя, что делает соленоиды пригодными для широкого спектра применений и ограниченными только вашим воображением.
Электромагнитные токи в целом делятся на постоянный ток (DC) и переменный ток (AC). Наша фирма в первую очередь производит соленоиды постоянного тока.
Это электрическая часть, которая излучает электромагнитное поле через медный провод, чтобы притянуть магнитный подвижный железный сердечник.
Когда ток течет по проводу, железный сердечник притягивается к неподвижному железному сердечнику внутри провода, постоянно притягиваясь к пространству внутри электрического тока. Когда электрический ток отключается, притяжение прекращается. (В зависимости от модели может присутствовать остаточный магнетизм.)
Существует множество разновидностей, таких как обычные тянущие соленоиды, которые работают таким образом, толкающие соленоиды, оснащенные толкающими стержнями, которые используют притяжение для приложения давления, и самоподдерживающиеся соленоиды, в которых используются встроенные постоянные магниты для поддержания различных состояний.
| Это приводная часть соленоида. Когда излучается магнитное поле, оно притягивается к неподвижному железному сердечнику. |
| Состоящий в основном из магнитного материала, он изготовлен с отверстиями (отводами) на большинстве соленоидов. |
| Это основная часть соленоида, излучающая магнитное поле при прохождении через него электрического тока. Вместе шпулька, проволока, свинец и внешняя лента называются катушкой. Некоторые катушки имеют внутри температурные предохранители или диоды. |
| Когда магнитное поле излучается катушкой, оно притягивает подвижный железный сердечник вдоль магнитного потока. Форма подвижных и неподвижных железных сердечников и характеристики притяжения тесно связаны между собой. |
Изменяя форму железного сердечника, можно изменить расстояние и силу притяжения.
Даже если плунжер остановится наполовину, напряжение не изменится, что делает их безопасными.
Входящий ток отсутствует, поэтому настроить блок питания несложно.
По сравнению с двигателем соленоид отличается меньшей мощностью и ценой.
3 основных типа соленоидовСоленоиды постоянного тока имеют несколько особенностей, как показано ниже.
Основной функцией соленоида является прямолинейное движение. Если вам нужно движение по прямой, прямой линии, соленоиды оказываются быстрее, чем двигатели, и управлять ими просто. Замена части катушки также позволяет увеличить усилие. * Сила — это сила, которая оттягивает поршень соленоида назад.
Открытая рамаТЯГОВЫЙ Соленоид
Соленоид — это электронная деталь, которая перемещает железный сердечник с помощью магнитного потока, создаваемого при прохождении тока через катушку.
При подаче тока на катушку подвижный плунжер всасывается в катушку.
Учить больше
Открытая рамаТолкающий соленоид
При оснащении толкателя толкателем толкающий соленоид выдвигает толкатель, а не втягивает его.
Учить больше
Соленоид с магнитной фиксациейСоленоид с магнитной фиксацией имеет встроенный постоянный магнит, который удерживает плунжер во внешнем положении даже при отсутствии питания.
Учить больше
Соленоиды
Поле
по сути
перпендикулярно к
стороны
путь, давая
незначительный
вклад. Если
конец взят до сих пор
от катушки, которая
поле пренебрежимо мало, то
длина внутри катушки
является доминирующим вкладом.