Электромагнитный соленоид: Электромагнитный (соленоидный) клапан

Содержание

Электромагнитный (соленоидный) клапан

Электромагнитные (соленоидные) клапаны –  это электромеханические управляющие устройства, используемые для контроля и управления потоком различных сред, таких например, как вода или газ, а также многих других. Электромагнитным клапан называется потому, что для активации управляющего устройства используется электромагнитная катушка (соленоид).

Как работает электромагнитный клапан?

Когда возникает нужда в перекрытии потока среды  (закрытии клапана) с управляющего устройства на электромагнитную катушку подается электрическое напряжение. Под действием электричества сердечник опускается, (или поднимается — в зависимости от конструкции клапана), и перекрывает поток среды. Когда напряжение пропадает, сердечник возвращается в исходное состояние.

 

В чем заключаются преимущества и недостатки электромагнитного клапана?

ПреимуществаНедостатки
Быстрая работаВ случае исчезновения управляющего сигнала (например в случае обрыва сети), клапан становится неработоспособным.
Высокая надежность
Длительный срок службы
Компактность

Применение электромагнитных клапанов.

Электромагнитные клапаны используются в различных отраслях промышленности. Они используются в машиностроении, химической и нефтегазовой промышленности, системах очистки, холодильном оборудовании, системах центрального отопления, системах автоматического пожаротушения и многих других областях

Виды электромагнитных клапанов и их механизмов работы

В зависимости от состояния клапана до подачи на него напряжения, клапаны делятся на нормально закрытые клапаны, и нормально-открытые клапаны. Нормально-закрытые клапаны в нерабочем состоянии закрыты, а при подаче напряжения – открываются. Нормально-открытые клапаны открыты в рабочем состоянии, и закрываются при подаче напряжения. 

В зависимости от степени воздействия на поток, клапаны могут быть отсечными – они используются тогда, когда нужно мгновенное перекрытие потока, например при возможной аварии, и регулирующими – они предназначены для постепенного изменения мощности потока, а также для их смешивания

По способу подключения к трубопроводу, клапаны могут быть муфтовыми (крепится при помощи резьбового соединения), фланцевыми (с использованием фланцев), межфланцевыми  (клапан находится между фланцами, стягивающихся специальными шпильками) и приварными (присоединеие осуществляется при помощи электросварки)

По характеру действия клапаны бывают одноходовые, двухходовые, трехходовые, и четырехходовые,

Механизмов работы таких клапанов тоже два:

  • Прямого действия, использующийся на небольших расходах – то есть, регулировка происходит исключительно при подаче напряжения на катушку и приведению в движение сердечника;
  • Пилотного действия, использующийся на больших расходах – подача напряжения воздействует на пилотный, а открытие основного клапана происходит посредством использования  энергии потока воды. Такой механизм работы требует обязательного наличия перепад давления около 0,2 атм. По такому принципу работает электромагнитный обратный клапан для воды, предотвращающий обратный поток в трубопроводе.

Какие материалы используются в электромагнитных клапанах?

Электромагнитные клапаны используются в самых разных комбинациях оборудования, в том числе и для контроля сред с высокой  агрессивностью. Корпус клапана должен быть изготовлен из высокопрочного материала, для того, чтобы предотвратить его преждевременный выход из строя. Наиболее важными компонентами тут являются материалы уплотнения.

Как подобрать уплотнение для клапана?

Подбор уплотнения – наиболее сложный аспект подбора электромагнитного клапана. Тут нужно учитывать химические свойства среды, температуру и давление. Наиболее распространенными уплотнительными материалами  являются  бутадиен-нитрильный каучук (NBR), этилен-пропиленовый каучук (EPDM), фторкаучук VITON  и политетрафторэтилен (ПТФЭ).

Материалы уплотнений для клапанов

МатериалНаиболее распространенные средыХорошая сопротивляемостьПлохая сопротивляемость
NBR

 

  • Вода
  • Воздух
  • Различные виды топлива
  • Масла, газы

 

 

  • Алифатические углеводороды
  • Нефть
  • Топливо
  • Минеральное масло
  • Растительное масло
  • Гидравлические жидкости
  • Алкоголь
  • Кислоты 

 

  • Озон
  • Ацетон
  • Метилэтилкетон
  • Хлорированные углеводороды
  • Простые и сложные эфиры

 

EPDM

 

  • Горячая / холодная вода
  • Фреон
  • Воздух

 

  • Тепло
  • Озон
  • Окислительные химикаты
  • Кислоты средних классификаций
  • Щелочи
  • Противопожарные гидравлические жидкости
  • Кетоны и спирты 

 

  • Масла и топливо
  • Углеводороды
  • Ароматические и алифатические углеводороды
  • Галогенированные растворители
  • Концентрированные кислоты 
Viton

 

  • Горячая вода
  • Кислота
  • Щелочь
  • Масло
  • Углеводороды
  • Растворы солей 

 

  • Углеводороды
  • Агрессивные химикаты
  • Разбавленные кислоты
  • Слабые щелочи
  • Минеральные масла
  • Алифатические и ароматические углеводороды
  • Хлорированные углеводороды
  • Озон 
  • Кетоны
  • Ацетоны 

 

 

Как работают электромагнитные клапаны (видео)

Электромагнитный клапан «UNIPUMP» для вашего водоснабжения

Электромагнитный клапан «UNIPUMP» служит для открытия/перекрытия потока жидкости (сжатого воздуха, газа и других жидкостей, не агрессивных к материалах клапана) в магистрали. Он позволяет регулировать процесс подачи жидкости в трубопроводе.

Сфера применения электромагнитных клапанов очень широка. Они широко используются в организации бытовых систем водоснабжения, на различных производствах, в отраслях народного хозяйства.

Почему его называют соленоидным? В конструкции клапана используется согнутая спиралью проволока (катушка), по которой пропущен ток и вокруг которой создается магнитное поле. Иначе, такую катушку называют соленоидом.

Из чего состоит электромагнитный клапан? Электромагнитный клапан состоит из латунного корпуса и соленоида с сердечником, которые располагаются внутри пластикового корпуса. Сердечник свободно движется в герметично закрытой трубке внутри соленоида. Внутри корпуса установлена мембрана, которая открывает или перекрывает поток рабочей среды. Клапан открывается или закрывается движением магнитного сердечника, который втягивается в соленоид или выталкивается из него, когда на него подается электропитание. Для подключения к электросети на корпусе расположен кабельный ввод.

Исполнение: По механизму работы электромагнитные клапаны делят на два типа: UNIPUMP ВСХ — нормально закрытые и UNIPUMP ВОХ — нормально открытые, в зависимости от положения запорной мембраны. В моделях BCX мембрана закрыта и сдерживает поток. Когда на катушку подается напряжение, мембрана открывается (поднимается вверх). В моделях нормально открытого типа, наоборот, мембрана всегда в открытом положении, пока обесточена катушка. При подаче питания, мембрана закрывается и перекрывает поток.

Где можно применять электромагнитный клапан? Сфера применения клапанов чрезвычайно широка. Начиная от организации домашнего водоснабжения и заканчивая производственными отраслями, а также сферой народного хозяйства. Вот некоторые примеры использования: для систем автоматизации водоочистных линий, для распределения и смешения потоков, для канализационных систем (общественные туалеты, душевые), для отопительных котельных, для моечных систем (автомобильные мойки, прачечные, посудомоечные машины), для подачи и распределения воды в поливочных системах, для автоматизации подачи воды в бассейны и другие резервуары.

Производитель «UNIPUMP» предлагает электромагнитные клапаны нормально открытого и нормального закрытого типа. Вязкость рабочей среды для их работы, не должна превышать 20 мм²/с. Диапазон температуры рабочей среды может достигать до +50 ºС. Такие электромагнитные клапаны выдерживают рабочее давление от 0,5 до 16 бар. Использовать их можно как для автоматизации сложных технологических процессов, так и для организации любых бытовых систем водоснабжения.


Автоматический полив — ТЕХНОЛОГИИ ПОЛИВА

Электромагнитный клапан  с низким расходом для полива  Rain Bird LFV-075
  • Вход и выход: 3/4″ ВР (20 мм)
  • Диапазон давления: от 1,5 до 10 бар
  • Расход: 0,6 – 30 л/мин
  • Соленоид 24 В

Компания Rain Bird выпускает единственные клапаны в отрасли с низким расходом воды, спроектированные специально для систем микроорошения. Они повторяют все характеристики клапанов Rain Bird серии DV, при этом используется уникальная конструкция диафрагмы, которая защищает клапан от течи, позволяя частицам проходить при очень низком потоке воды. После клапана можно без проблем устанавливать фильтры, так как клапана LFV-075 работают со всеми размерами частиц. Клапаны данной серии предназначены для использования в качестве компонента системы микроорошения на небольших территориях, газонах, в скверах или приусадебных участках. Они выполнены из отличных материалов, а инженерные идеи, проверенные временем, в результате дают отличный результат в решении вопроса полива вашего участка.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ серии LFV

• Быстрая активация за счет внешней и внутренней ручной прокачки
• Гарантия отсутствия протечек благодаря усиленной диафрагме

• Клапан имеет диафрагму, которая балансирует давление
• Соленоид с захваченным плунжером и соленоидным фильтром 200 мкр
• Болты на крышке с головкой „Philips“ зафиксированы и не выпадают
• Использование в микрополиве благодаря низкой скорости потока
• Герметичный соленоид 24 V с невыпадающим поршнем значительно  
• Конструкция пилотного потока с двойным фильтром для  надежности
• Уникальная диафрагма «с двойным лезвием» совместно с седлом диаметром ½” для безупречной работы при низком расходе
• Гарантия: 2 года

Уникальная конструкция диафрагмы с двойным лезвием позволяет частицам проходить через низкие скорости потока

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОЛЕНОИДА 24 В

► пусковой ток – 300 мА, ток удержания – 190 мА, 50 Гц
► Соленоид: 24 В ~ 50 Гц

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЗАВОДСКАЯ КОМПЛЕКТАЦИЯ

• Изоляционный корпус соленоида
• Фиксирующий соленоид DC, постоянный ток
• Регулятор давления PRS-Dial (как опция)

Электромагнитные клапаны RAIN DIRD 

1   Модели и параметры клапанов серии DV

100-DV = вход и выход 1″ВР (25 мм), без управления потоком, соленоид 24 В
100-DV-9V = вход и выход 1″ВР (25 мм), без управления потоком, соленоид 9 В
100-DVF  = вход и выход 1″ВР (25 мм), соленоид 24 В, с механизмом управления потоком
075-DV = вход и выход 3/4″ ВР(20 мм), без управления потоком, соленоид 24 В

100-DV-MM = вход и выход 1″НР (25 мм), без управления потоком, соленоид 24 В
100-DV-MM-9V = вход и выход 1″НР (25 мм), без управления потоком, соленоид 9 В

2
  Технические характеристики клапанов Rain Bird

 

Amazon.com: Электромагнит Гинзберга с сердечником


В настоящее время недоступен.
Мы не знаем, когда и появится ли этот товар в наличии.
  • Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
  • Соленоид / электромагнит с железным сердечником Изучите магнитное поле токоведущей катушки и то, как на него влияет железный сердечник.
  • Используется для многих демонстраций с использованием электромагнитов или соленоидов.
  • Пластиковая катушка обернута тремя слоями магнитной проволоки калибра 20.
  • Внутри соленоида расположен съемный стальной сердечник диаметром 1,8 см.
  • На каждом конце расположены изолированные клеммы для подачи электрического тока.

Что делает соленоид?

Соленоид — это устройство, которое может создавать электромагнетизм после того, как он был наэлектризован.В молодости, наверное, все собирали соленоид на уроках физики. Он представляет собой металлический сердечник, обмотанный медными проволоками .

Кто-то внедрил технологию электромагнетизма в машиностроение. В области машиностроения соленоиды представляют собой широкий спектр исполнительных механизмов, преобразующих электрический сигнал в механические движения. Электромагнитные клапаны используются для приведения в действие электромагнитных клапанов , это система управления электромагнитными клапанами. Соленоиды могут использоваться как в пневматических, так и в гидравлических системах.

Определение соленоида

Соленоид представляет собой тип непостоянного магнита, магнетизм соленоидов может быть легко запущен и устранен путем включения и выключения питания. Соленоиды, также известные как электромагниты, представляют собой устройство с катушкой соленоида , , , , обмотанной медными проводами, и трубкой соленоида в сборе , в которой находится плунжер. Соленоиды могут использоваться в большом количестве систем, таких как гидравлические системы , , пневматические системы, автомобили, бытовая техника, общественные объекты и т. Д.

Разным системам требуются разные типы соленоидов, в следующей части мы обсудим различные типы соленоидов.

Различные типы соленоидов

Поскольку соленоиды должны применяться во многих различных областях, существует множество различных конструкций соленоидов , чтобы сделать соленоиды подходящими для различных применений. Различные соленоиды имеют свои уникальные свойства для точных операций.

Существует много разных способов классификации типов соленоидов:

В соответствии с различными формами соленоидов бывают квадратные соленоиды и круглые соленоиды.

В соответствии с различными характеристиками соленоидов , существуют соленоиды двухтактного типа, удерживающие соленоиды, поворотные соленоиды, отводные соленоиды и т. Д.

В соответствии с различными областями применения , существуют соленоиды для офисного оборудования, соленоиды для автомобилей (например, соленоиды стартера), соленоиды для медицинских учреждений, соленоиды для бытовой техники, соленоиды для текстильного оборудования, соленоиды для систем безопасности, соленоиды для клапанов и др.

Несмотря на вышеупомянутые типы соленоидов, существуют также соленоиды переменного тока , которые используются в переменном токе, и соленоиды постоянного тока, , которые используются в постоянном токе. В разных соленоидах используются разные типы материалов, используются разные конструкции соленоидов и разные функции. Но большинство соленоидов имеют те же основные принципы работы .

Как работает соленоид

Соленоид — это электромагнитное устройство, состоящее из соленоидной катушки и соленоидной трубки в сборе.Катушка соленоида представляет собой катушку, намотанную медными проводами , и когда катушка соленоида электрифицирована, обмотка медного провода создает сильную магнитную силу. Узел трубки соленоида имеет железный плунжер в центре. Плунжер соленоида подвижен, поэтому, когда катушка соленоида наэлектризована, магнитная сила будет толкать плунжер соленоида в движение, так что плунжер соленоида может вызвать следующую операцию оборудования. Плунжер соленоида можно перемещать в сторону одной или обеих сторон катушек соленоида.

Магнитное поле соленоида

Что касается магнитного поля соленоида , то это полностью зависит от конструкции катушек соленоида. Катушка соленоида состоит из каркаса катушки соленоида и медных проводов. Медные провода намотаны вокруг катушки соленоидной катушки , величина магнитного поля определяется медными проводами. Номера обмотки из медной проволоки определяют величину магнитного поля соленоида.Более витков медных проводов могут создавать большую магнитную силу. Для наиболее распространенных клапанных соленоидов номинальный ход клапанных соленоидов короткий, поэтому необходимо точно контролировать магнитную силу клапанных соленоидов.

Несмотря на количество витков медных проводов, размер текущего также пропорционален величине магнитной силы катушки соленоида.

Применение соленоидов

Электромагнитная технология применяется во многих отраслях промышленности, она является основной частью промышленных индукторов, клапанов, систем безопасности и т. Д.Его можно использовать во многих отраслях, таких как нефтяная промышленность, транспортная промышленность, ограждение шоссе, автомобильная промышленность. Магнитная сила соленоидов управляется электричеством, когда вы включаете электричество, соленоид намагничивается сразу, когда было отключено питание, соленоид не намагничивается. В следующих частях мы поговорим о нескольких основных применениях соленоидов.

Соленоиды могут использоваться для управления как пневматическими, так и гидравлическими клапанами .Для управления гидравлическими клапанами у нас есть гидравлических соленоидов . Существует много различных типов гидравлических соленоидов, например, двухпозиционных соленоидов , пропорциональных соленоидов , картриджных соленоидов и т.д. клапаны, пропорциональные соленоиды для пропорциональных клапанов, картриджные соленоиды для картриджных клапанов.

Соленоиды могут использоваться в системах запирания дверей.Некоторые системы дверных замков имеют электромагнитную конструкцию, для которой требуется соленоид для срабатывания замков, это намного безопаснее, чем обычные замки.

Соленоиды

могут использоваться в различном оборудовании, таком как автомобили, принтеры, текстильные машины, самолеты, механизмы впрыска топлива, даже в аэрокосмическом оборудовании.

Соленоиды — это электромагнитные устройства от Рона Куртуса

SfC Home> Физика> Магнетизм>

Рона Куртуса (от 9 января 2019 г.)

Соленоид представляет собой простое электромагнитное устройство , состоящее из свернутого в спираль электрического провода, намотанного в форме спирали.Когда электрический ток проходит через провод, соленоид действует как магнит с полюсами N и S на концах спирали.

Поскольку соленоид полый, он может втягивать в спираль железный или ферромагнитный стержень. Этот эффект удобен при создании коммутационных или запорных устройств.

Другое применение соленоида — создание электромагнита. Когда железный стержень постоянно помещается внутрь соленоида, металл значительно увеличивает магнитный эффект.

Вопросы, которые могут у вас возникнуть:

  • Что такое соленоид?
  • Как можно использовать соленоид в качестве переключателя?
  • Как соленоид становится электромагнитом?

Этот урок ответит на эти вопросы.Полезный инструмент: Конвертация единиц



Соленоид создает магнитное поле

Намотка металлического провода в спираль и пропускание электрического тока через провод приводит к созданию направленного магнитного поля, так что концы спирали или соленоида имеют N (направление на север) и S (направление на юг) магнитные полюса.

Ток через соленоид создает магнитное поле

(Изображение основано на изображении Зурекса на Викискладе)

Использование соленоидов

Магнитное поле соленоида может втягивать железный стержень.Что работает еще лучше, так это то, что он может втягивать или выталкивать постоянный магнит, в зависимости от направления магнита и электрического тока. Это управляемое действие полезно при создании электрического переключателя.

Электромагнит

Когда железный стержень или другой ферромагнитный материал помещается в спираль соленоида, стержень намагничивается, создавая электромагнит.

Наличие ферромагнитного стержня внутри спирали значительно увеличивает силу магнитного поля.

Сводка

Соленоид состоит из проволоки, намотанной на спираль. Когда электрический ток проходит через провод, соленоид действует как электромагнит.

Поскольку соленоид полый, он может втягивать в спираль железный или ферромагнитный стержень. Этот эффект удобен при создании коммутационных или запорных устройств. Постоянно помещая железный стержень внутрь соленоида, создается электромагнит.


Изучай лучшее


Ресурсы и ссылки

Ниже приведены ресурсы по этой теме.

Сайты

Соленоид — Гиперфизика

Соленоид — Википедия

Ресурсы магнетизма

Книги

Книги по физике с самым высоким рейтингом


Вопросы и комментарии

Есть ли у вас какие-либо вопросы, комментарии или мнения по этой теме? Если да, отправьте свой отзыв по электронной почте. Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.


Поделиться страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:


Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/
электромагнитный_соленоидс.htm

Пожалуйста, включите его в качестве ссылки на свой веб-сайт или в качестве ссылки в своем отчете, документе или тезисе.

Авторские права © Ограничения


Где ты сейчас?

Школа чемпионов

Магнетизм темы

Соленоиды электромагнитные устройства

Как работает соленоид?

Есть большая вероятность, что сегодня вы когда-то использовали несколько соленоидов.Они помогают заводить вашу машину, звонят в дверной звонок и делают за вас сотни других дел каждый день. Но что такое соленоид и как он работает?

Соленоид работает, создавая электромагнитное поле вокруг подвижного сердечника, называемого якорем. Когда электромагнитное поле заставляет двигаться, движение этого якоря открывает и закрывает клапаны или переключатели и превращает электрическую энергию в механическое движение и силу.

Для того, чтобы быть такой большой частью нашего мира, соленоиды представляют собой простые механизмы, требующие только базовых знаний физики, которые большинство из нас изучали в средней школе.Разобраться в них несложно, и вам не нужно знать никаких математических формул, чтобы узнать их секреты.

Что такое соленоид?

На простейшем уровне соленоид — это отрезок провода, намотанный на сердечник. Сердечник часто состоит из двух частей — неподвижного сердечника и подвижной, то есть якоря. Две части подпружинены.

Когда электрический ток проходит через провод, он создает магнитное поле, которое перемещает якорь от неподвижного сердечника (или к нему, в зависимости от использования и конструкции соленоида).Когда ток прекращается, пружина возвращает якорь в исходное положение.

Это возвратно-поступательное движение делает этот тип соленоида линейным, хотя есть и вращающиеся соленоиды, которые немного сложнее.

Для работы соленоид должен иметь три вещи:

  • Витой провод
  • Подвижный сердечник
  • Электричество

Уберите витой провод, и у вас ничего не останется. Уберите электричество, и у вас будет пружина.Уберите сердечник, и вы будете держать только электромагнит.

В системе зажигания автомобиля эти элементы объединяются для перемещения якоря, что позволяет замкнуть цепь зажигания вашего двигателя. Как только вы отпускаете ключ, и он уходит из положения «старт», соленоид деактивируется, якорь возвращается в свое предыдущее положение, разрывая цепь. Таким образом, зажигание вашего автомобиля перестанет пытаться запустить двигатель, поскольку он уже работает.

Хотя соленоид использует электромагнетизм, он сам по себе не является электромагнитом.Он использует только электромагнетизм для выполнения своей работы. Несмотря на это, многие люди используют эти термины как синонимы.

Для визуального ознакомления с соленоидами см. Видео ниже:

Соленоид рассекается, начиная с отметки 5:40, что позволяет увидеть, что это не что иное, как катушка из медной проволоки. Для работы соленоида требуется электрический ток.

Найдите видео, посвященное автомобильной технике, здесь:

В этом видео вы найдете много информации о соленоиде стартера автомобиля, вы загляните внутрь одного из них и узнаете, что делает эти блоки плохой, в том числе то, почему этот щелкающий звук, который издает ваша машина, когда она не заводится, является индикатором неисправного соленоида.

Что такое электромагнитный клапан?

Электромагнитные клапаны, как и любой другой клапан, регулируют поток газов или жидкостей. Наличие в них соленоида позволяет этим клапанам открываться или закрываться с помощью электричества.

Эти типы клапанов могут быть изготовлены двумя разными способами: нормально открытые и нормально закрытые.

В положении покоя электромагнитного клапана — выключен — по проводам не течет ток, и подвижный сердечник упирается в основание клапана. Тем самым он закрывает клапан, так как жидкость или газ за ним не могут пройти.

Посылка электричества через катушку с проводом создает магнитное поле, это поле заставляет сердечник подниматься, и теперь жидкость или газ могут свободно проходить через клапан. Отключение электричества опускает сердечник обратно вниз, закрывая клапан и перекрывая поток газа или жидкости. Это функция нормально закрытого клапана, который остается закрытым до тех пор, пока для его открытия не будет использовано электричество.

Нормально открытый электромагнитный клапан использует те же принципы, но предназначен для работы в обратном направлении.В выключенном состоянии сердечник остается в верхнем положении, позволяя среде течь через открытый клапан. Включение клапана заставит сердечник опускаться, перекрывая поток и закрывая клапан.

Сила соленоида

Если вы когда-либо использовали пневматический инструмент, вы использовали небольшой соленоид. В вашем компрессоре был сжатый воздух. Вы нажали на спусковой крючок пистолета для ногтей, потому что хотели, чтобы струя сжатого воздуха забила вам гвоздь. Когда вы это сделали, соленоидный клапан открылся на долю секунды, позволяя дозе сжатого воздуха вылететь из компрессора в пистолет и забить этот гвоздь.

Перемещение клапана такого маленького размера не требует много энергии, но соленоид в более крупном инструменте — возможно, управляющем более значительными объемами жидкости или газа — требует большего. Мощность, доступная от соленоида, зависит от количества витков в проводе и тока, проходящего через него.

В соответствии с законом Ампера, который представляет собой математическое уравнение, которое рассматривает эти элементы для определения силы электромагнитного поля, уравнение магнитного поля позволяет определить, сколько катушек и какой ток необходимо для адекватного питания электромагнитного клапана.

Применения

Более сильные или более слабые соленоиды находят применение в зависимости от необходимости. Большой мощный соленоид с множеством катушек и большим электрическим током не нужен для звонка в дверной звонок. Этого можно добиться с помощью небольшого соленоида.

Но электромагнитный клапан на нефтяной вышке должен быть намного более мощным. Хотя все соленоиды электрические — у вас не может быть электромагнита без электричества — для выполнения разнообразных работ требуются разные типы.

  • Электрооборудование .Этот термин применяется ко всем соленоидным клапанам, так как в них должно быть задействовано электричество.
  • Пневматический . Эти электромагнитные клапаны обеспечивают перемещение и подавление газов, таких как воздух, азот и углекислый газ.
  • Гидравлический . Клапан, регулирующий движение жидкостей от воды до бурбона и бензина.

Когда вы начнете их искать, вы обнаружите, что соленоиды и электромагнитные клапаны повсюду в современной жизни, и они делают многие задачи, которые мы выполняем каждый день, намного более управляемыми.

Тестирование соленоида

Ваш соленоидный клапан может время от времени перестать открываться и закрываться, или соленоид в вашем автомобиле может однажды не запустить его. Диагностика этих проблем является ключом к их устранению, поэтому есть несколько простых способов сделать это.

Самый простой способ — с помощью компаса. Поскольку ваш соленоид работает на электромагнетизме, вокруг него не будет магнитного поля, если сам соленоид не работает.

Поместив компас рядом с соленоидом и затем активировав этот соленоид, вы сразу узнаете, проблема в этом или есть какие-то другие механические проблемы.Если стрелка компаса подпрыгивает, соленоид создает магнитное поле. В противном случае ваш соленоид не получает необходимого электричества.

В этом случае вы можете дополнительно определить проблему с помощью мультиметра. Однако перед этим ваш первый шаг — проверить соединения. Если положительные или отрицательные клеммы отключены или неисправны, соленоид не сможет работать, даже если он находится в идеальном состоянии. Даже если соединения выглядят хорошо, вам следует использовать мультиметр для определения целостности соленоида.

После того, как вы убедились, что соединения в порядке, переключите мультиметр на настройку сопротивления. Если вы получаете показание выше 0,3 Ом, прибор не работает должным образом. Он не проводит достаточно электричества для работы и требует замены.

Для получения дополнительной информации о том, как диагностировать и устранить проблему, см. Наш ресурс по поиску и устранению неисправностей соленоидного клапана.

Заключение

Электромагнитные клапаны и соленоидные клапаны встречаются в нашем современном мире практически повсюду.Мы используем их для запуска автомобилей, работы диализных аппаратов, посудомоечных машин и даже манипулирования нашими динамиками, чтобы они воспроизводили музыку с помощью электрического сигнала. Хотя без них наша жизнь была бы совсем другой, соленоиды — простые творения.

Работающие соленоиды, требующие только провода, магнитного сердечника и электрического тока, могут быть созданы в классе естественных наук в средней школе, но они помогают нам выполнять сотни задач, некоторые из которых были бы невозможны без них.

Остались вопросы

Мы всегда готовы помочь вам ответить на ваши вопросы о соленоидном клапане и помочь определить лучший клапан для ваших нужд.Если у вас есть дополнительные вопросы, наши специалисты по клапанам доступны в обычные рабочие часы по телефону или в чате ниже.

Соленоид

— обзор | Темы ScienceDirect

2.02.4.1.1 Микроклапаны

Внешние электромагниты в форме соленоидов обычно используются для магнитного срабатывания и могут быть просто прикреплены к структурам микроклапанов. В 1979 году был продемонстрирован миниатюрный электромагнитный микроклапан с использованием плунжера соленоида, который был физически соединен с кремниевой микромашинной мембраной (Terry et al. 1979). Микроклапан был первым активным микромашинным клапаном и компонентом интегрированной газовой хроматографической системы, как показано на рис. 15, и также обозначено на рис. 8 (а) . Микроклапан с тонкой мембраной из пермаллоя в качестве крышки внутри небольшой трубки и соленоидной катушкой, установленной снаружи, был построен Янагисавой и др. (1993). Сообщалось о различных типах микроклапанов шарикового типа, в которых используются электромагниты в форме соленоидов (Fu et al. 2003, Krusemark et al. 1998, Oh et al. 2001). Хотя некоторые пережимные клапаны коммерчески доступны (от Bio-Chem Valve, Бонтон, Нью-Джерси), миниатюрный пережимной клапан с автономным обычным соленоидом, совместимый со схемой поверхностного монтажа на интегрированной микрожидкостной биохимической системе обнаружения магнитных шариков. сообщалось об иммуноанализе (Choi et al. 2002, Oh et al. 2005a, b).

Рисунок 15. Микроклапан с соленоидным плунжером как компонент интегрированной системы газовой хроматографии.(Источник: Terry SC, Jerman JH, Angell JB 1979 Газовый хроматографический анализатор воздуха, изготовленный на кремниевой пластине. IEEE Trans. Electron. Devices 26 , 1880–18806 гг.)

Активные микроклапаны с полностью интегрированным соленоидом. типа электромагнита (см. Рисунок 14 ), отклоняемая силиконовая мембрана с тонкой пленкой из пермаллоя и неподвижное седло впускного / выпускного клапана (Cho et al. 2001, Choi et al. 2001a, b, Oh et al., 2002, Sadler et al. 1999). Схематическое изображение микроклапана, установленного на стеклянной материнской плате, показано на Рис. 16 . Электромагнит, компоненты клапана и стеклянная материнская плата были изготовлены по отдельности, а затем скреплены вместе с использованием технологии низкотемпературного полимерного соединения для изготовления микроклапана (Oh et al. 2002). Электромагнит действовал как генератор потока и создавал достаточные силы для натяжения кремниевой мембраны за счет магнитного взаимодействия с пермаллоем NiFe, нанесенным гальваническим способом на кремниевую мембрану.Достижимая скорость потока быстро увеличивается после приложенного тока около 250 мА для газа N 2 .

Рисунок 16. Нормально закрытый магнитный микроклапан со встроенным электромагнитом. (Источник: Oh KW, Han A, Bhansali S., Ahn CH 2002. Техника низкотемпературного связывания с использованием навинчиваемых фторуглеродных полимеров для сборки микросистем. J. Micromech. Microeng. 12 , 187–91.)

. Гибридные подвижные мембраны, интегрированные с постоянными магнитами для увеличения магнитных сил с низким энергопотреблением, возможны двумя способами: интегрированы с катушками (в этом случае постоянный магнит является фиксированным) (Bosh et al. 1993, Goettsche et al. 2005, Meckes et al. 1999) или с постоянными магнитами (постоянный магнит может свободно перемещаться за счет приведения в действие внешних катушек) (Bae et al. 2002, 2003, Jerman 1994). Большинству микроклапанов требуется постоянное питание для включения или выключения клапанов. Эта проблема может быть решена с помощью бистабильных срабатываний, которые требуют питания только в переходном режиме между двумя стабильными положениями. Уникальные бистабильные микроволны могут быть реализованы за счет использования преимуществ взаимодействия магнитных полюсов между постоянным магнитом и электромагнитами (Bohm et al. 2000, Capanu et al. 2000, Maekoba et al. 2001, Рен и Герхард 1997) или путем сочетания электромагнитного и электростатического срабатывания (Bosh et al. 1993).

Кроме того, сообщалось о новом бистабильном микроклапане с фазовым переходом, использующем феррожидкостную пробку на основе парафина, как показано на рис. 17 (Oh et al. 2005a, b). Материал (называемый ферровоском) был сформирован путем смешивания феррожидкостей и парафиновых восков в объемном соотношении 1: 2. Пробка из ферро-воска была по существу герметичной из-за характера фазового перехода материала; как только заглушка затвердевает, она образует прочное уплотнение.Верхняя стеклянная подложка с отверстиями (ϕ 500 мкм) и микроканалами (ширина 300 мкм и глубина 150 мкм) была анодно связана с кремниевой пластиной, подвергнутой влажному травлению, с использованием нагревателя / датчика Ti / Pt. Для введения пробки из феррожидкости на основе парафина чип (20 мм × 20 мм × 0,8 мм) нагревали до 80 ° C на горячей пластине, и пробку объемом 0,2 мкл загружали в отверстие для стержня. Плавкая магнитная пробка изменяла фазу с твердой на жидкую за счет нагрева на кристалле и перемещалась дистанционно по каналу с помощью магнитного срабатывания без пневматических систем воздуха / вакуума.Бистабильный микроклапан отлично работает до 50 фунтов на квадратный дюйм. Также было предложено использование только феррожидкостей в качестве микроклапанов (Hartshorne и др. 2004) и микронасосов (Hatch и др. 2001, Yamahata и др. 2005).

Рис. 17. (a) Чип был нагрет до 80 ° C на горячей пластине, и плавкая магнитная пробка объемом 0,2 мкл была загружена в вентиляционное отверстие, (b) расплавленная пробка была остановлена ​​в Y-образном переходе в присутствии постоянного магнита, и (c) заглушка затвердела после охлаждения до 60 ° C.

Как работают соленоиды — инженерное мышление

Разъяснения по основам работы с соленоидом

В этой статье мы собираемся изучить, как работают соленоиды, как увидеть магнитное поле, как создать электромагнит из провода, правило правого захвата, примеры реальных соленоидов и как сделать соленоид. .
Прокрутите вниз, чтобы увидеть обучающее видео YouTube

Если вы работаете с соленоидными клапанами, вам нужно загрузить приложение Magnetic Tool от Danfoss.Приложение позволяет легко проверить правильность работы электромагнитного клапана и работает как с версиями переменного, так и с постоянным током.

🎁 Вы можете бесплатно скачать приложение Magnetic Tool для Android и iPhone

Итак, мы начнем со стандартного стержневого магнита. Это постоянный магнит, вы, наверное, видели эти типы раньше, их концы отмечены буквой «N» для северного и «S» для южного магнитного полюса.

Стержневой магнит

Мы можем использовать магнитное поле для перемещения других объектов.Проблема с этим типом магнита заключается в том, что магнитное поле не может быть легко и практически отключено, поэтому в этом случае гвоздь останется прикрепленным, пока мы физически не оторвем его.

Магнит притягивает гвоздь

Если мы поместим два из этих магнитов вместе, мы увидим, что аналогичные полярные концы будут отталкиваться друг от друга, но противоположные полярные концы будут притягиваться друг к другу.

Магниты противостоят и притягивают северный и южный полюса как работают соленоиды

Если я затем поднесу компас к магниту, мы увидим, что когда я перемещаю компас по периметру магнита, на компас воздействует магнитное поле.Циферблат компаса будет вращаться, чтобы выровняться с противоположным полярным концом магнита, и он будет следовать линиям магнитного поля. Помните, что противоположности притягиваются.

Мы можем увидеть эти магнитные линии, если мы поместим стержневой магнит на лист белой карты, а затем посыпаем его железными опилками. Железные опилки выравниваются с линиями магнитного поля, чтобы создать этот узор. Эти линии всегда образуют замкнутые петли и проходят с севера на юг, хотя поле не движется и не движется, это стационарная силовая линия.

Силовые линии магнитного поля, как работают соленоиды

Как я уже упоминал, проблема постоянных магнитов в том, что они всегда включены, и их невозможно легко или практически невозможно отключить или контролировать. Однако мы можем управлять электромагнитным полем и генерировать его с помощью стандартного провода.

Если я поднесу компас к медному проводу, мы увидим, что он не влияет на компас. Однако, если я теперь подключу источник питания к каждому концу провода, мы увидим, что, как только я пропущу ток через провод, ток создаст электромагнитное поле, и это изменит направление компаса.

Электромагнитное поле на медном проводе

Электромагнитное поле действует по кругу вокруг провода.

Если я помещу циркуль вокруг провода и пропущу через него ток, мы увидим, что все они указывают на круг. Если я меняю направление тока на противоположное, то компасы показывают противоположное направление.

Электромагнитное поле юстировки компаса

Если мы теперь возьмем провод и намотаем на него катушку, мы сможем усилить электромагнитное поле.

Теперь, если я подключу к катушке источник питания и пропущу через него ток.Мы видим, что это повлияет на компас, и теперь он указывает на конец катушки, как это было с постоянным магнитом. Если я перемещу компас по периметру катушки, компас будет вращаться, чтобы выровняться с линиями магнитного поля. Если я переверну ток, мы увидим, что магнитные полюса также перевернутся.

Выравнивание магнитного поля катушки

Когда ток течет по проводу, он создает круговое магнитное поле вокруг провода, как мы видели недавно. Но когда мы наматываем провод в катушку, каждый провод по-прежнему создает магнитное поле, за исключением того, что силовые линии сливаются вместе, образуя большее и более сильное магнитное поле.

Мы можем сказать, на каком конце будет северный и южный полюс электромагнитной катушки, используя правило для правой руки. Это говорит о том, что если мы сожмем руку в кулак вокруг соленоида и направим большой палец в направлении обычного потока тока, то он будет переходить от положительного к отрицательному (на самом деле он переходит от отрицательного к положительному, но пока не беспокойтесь об этом), тогда большой палец указывает на северный конец, и ток будет течь в направлении ваших пальцев.

Катушка соленоида правила захвата правой руки

Если я подключу этот небольшой соленоид к источнику питания, мы увидим, что поршень может быть втянут электромагнитным полем, как только ток начнет течь через катушку.Если я отключу мощность, пружина вернет поршень в исходное положение.

Соленоид рабочий

Сделать основной соленоид

Для основного корпуса соленоида мы можем просто использовать часть пластиковой ручки Bic. Я расплавил концы и сплющил их, чтобы удержать медную катушку.

Для поршня я воспользуюсь железным гвоздем и, чтобы убедиться, что он входит в центр ручки, я воспользуюсь надфилем, чтобы обеспечить плавное прилегание.

Теперь нам нужно намотать катушку.Я собираюсь использовать эмалированный провод диаметром 26 или 0,4 мм, который я купил в Интернете. Поэтому мы просто хотим намотать медный провод как можно плотнее от одного конца до другого. У нас должно получиться что-то вроде этого.

Катушка электромагнитного клапана

Затем нам нужно обернуть его еще несколько раз в противоположных направлениях, чтобы сделать его прочнее. 3 или 4 длины обертки, вероятно, подойдут. Я не считал количество поворотов для этого, потому что просто делаю для вас небольшой пример.

Когда проволока будет полностью намотана, мы можем просто разрезать проволоку и освободить ее от барабана.Затем мы хотим просто использовать наждачную бумагу, чтобы удалить эмаль с конца, что улучшит электрическое соединение.

Если железный гвоздь помещен концентрически внутри катушки, но не полностью внутри, мы видим, что поршень гвоздя втягивается внутрь электромагнитным полем при прохождении тока. Если мы поместим пружину в конец, она вернется в исходное положение.

Самодельная катушка соленоида

Если мы полностью поместим поршень в катушку, а затем подаем ток, магнитное поле переместит поршень, и мы сможем использовать это для создания толкающей силы.Опять же, если на дальнем конце была пружина, ее можно было вернуть в исходное положение.

Самодельный реверс катушки соленоида

Соленоид

Соленоид

Соленоид [nb 1] представляет собой катушку, намотанную в плотно упакованную спираль. В физике термин соленоид относится к длинной тонкой петле из проволоки, часто намотанной вокруг металлического сердечника, который создает магнитное поле, когда через него проходит электрический ток.Соленоиды важны, потому что они могут создавать контролируемые магнитные поля и могут использоваться в качестве электромагнитов. Термин соленоид относится конкретно к магниту, предназначенному для создания однородного магнитного поля в объеме пространства (где можно провести некоторый эксперимент).

В технике термин соленоид может также относиться к множеству преобразователей, которые преобразуют энергию в поступательное движение. Этот термин также часто используется для обозначения электромагнитного клапана, который представляет собой интегрированное устройство, содержащее электромеханический соленоид, который приводит в действие пневматический или гидравлический клапан, или электромагнитный переключатель, который представляет собой особый тип реле, внутри которого используется электромеханический соленоид для управлять электрическим выключателем; например, соленоид автомобильного стартера или линейный соленоид, который является электромеханическим соленоидом.

Магнитное поле соленоида

Внутри

Это производное магнитного поля вокруг соленоида, достаточно длинное, чтобы можно было игнорировать краевые эффекты. На диаграмме справа мы сразу знаем, что поле указывает в положительном направлении z внутри соленоида и в отрицательном направлении z вне соленоида.

Мы видим это, применяя правило захвата правой рукой для поля вокруг проволоки.Если мы обхватим правой рукой провод, указав большим пальцем в направлении тока, изгиб пальцев покажет, как ведет себя поле. Поскольку мы имеем дело с длинным соленоидом, все компоненты магнитного поля, не направленные вверх, компенсируются симметрией. Снаружи происходит аналогичная отмена, а поле только направлено вниз.

Теперь рассмотрим воображаемую петлю c , которая находится внутри соленоида. По закону Ампера мы знаем, что линейный интеграл B (вектор магнитного поля) вокруг этого контура равен нулю, поскольку он не включает в себя электрические токи (можно также предположить, что циркулирующее электрическое поле, проходящее через контур, является постоянным при такие условия: постоянный или постоянно меняющийся ток через соленоид).Выше мы показали, что поле направлено вверх внутри соленоида, поэтому горизонтальные участки контура c ничего не вносят в интеграл. Таким образом, интеграл от верхней части 1 равен интегралу нижней стороны 2. Поскольку мы можем произвольно изменять размеры контура и получить тот же результат, единственное физическое объяснение состоит в том, что подынтегральные выражения фактически равны, то есть магнитное поле внутри соленоида радиально однородно. Однако обратите внимание, что ничто не запрещает ему изменяться в продольном направлении, что на самом деле так и есть.

Снаружи

Аналогичный аргумент можно применить к контуру и , чтобы сделать вывод о том, что поле вне соленоида является радиально однородным или постоянным. Этот последний результат, который строго верен только около центра соленоида, где силовые линии параллельны его длине, важен, поскольку он показывает, что внешнее поле практически равно нулю, поскольку радиусы поля вне соленоида будут стремиться к бесконечность.

Можно также использовать интуитивно понятный аргумент, чтобы показать, что поле вне соленоида фактически равно нулю.Линии магнитного поля существуют только как петли, они не могут расходиться или сходиться к точке, как силовые линии электрического поля (см. Закон Гаусса для магнетизма). Линии магнитного поля следуют продольной траектории соленоида внутри, поэтому они должны идти в противоположном направлении за пределами соленоида, чтобы линии могли образовывать петлю. Однако объем снаружи соленоида намного больше, чем объем внутри, поэтому плотность силовых линий снаружи значительно снижается. Напомним, что внешнее поле постоянно.Чтобы общее количество силовых линий было сохранено, внешнее поле должно стремиться к нулю по мере того, как соленоид становится длиннее.

Количественное описание

Теперь мы можем рассмотреть воображаемую петлю b . Возьмите линейный интеграл B вокруг петли с длиной петли l . Горизонтальные компоненты исчезают, а внешнее поле практически равно нулю, поэтому закон Ампера дает нам:

, где μ 0 — магнитная постоянная, N количество витков, i электрический ток.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *