Соленоид

Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . Пожалуйста, помогите улучшить его, чтобы он был понятен неспециалистам , не удаляя технических деталей. ( Июль 2019 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  "Соленоид"  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( февраль 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Иллюстрация соленоида

Магнитное поле, создаваемое семиконтурным соленоидом (вид в разрезе), описываемым с помощью силовых линий

Соленоида ( / с oʊ л ə п ɔɪ д / , ^[1] из греческих σωληνοειδής sōlēnoeidḗs , «трубчатый» ^[2] ) представляет собой тип электромагнита , целью которого является создание контролируемого магнитного поля через катушка, намотанная в плотно упакованную спираль . Катушка может быть расположена так, чтобы создавать однородное магнитное поле в объеме пространства, когда через нее пропускается электрический ток . Термин соленоид был придуман в 1823 году Андре-Мари Ампером.для обозначения спиральной катушки. ^[3]

При изучении электромагнетизма соленоид представляет собой катушку, длина которой существенно превышает ее диаметр. ^[4] Винтовая катушка соленоида не обязательно должна вращаться вокруг прямой оси; например, электромагнит Уильяма Стерджена 1824 года состоял из соленоида, изогнутого в форме подковы.

В технике этот термин может также относиться к множеству преобразователей, которые преобразуют энергию в линейное движение. ^[5] Проще говоря, соленоид преобразует электрическую энергию в механическую работу . Термин также часто используется для обозначения электромагнитного клапана , интегрированного устройства , содержащего электромеханический соленоид , который приводит в действие либо с пневматическим или гидравлическим клапаном, или электромагнитный переключатель, который является типом специфика реле , что внутренне использует электромеханический соленоид для управления электрический выключатель; например, соленоид автомобильного стартера или линейный соленоид. Также существуют электромагнитные болты , один из видов электромеханического запирающего механизма. В электромагнитной технологии соленоид - это узел исполнительного механизма со скользящим ферромагнитным плунжером внутри катушки. Без питания плунжер выходит на часть своей длины за пределы катушки; подача энергии втягивает поршень в катушку. Электромагниты с неподвижными сердечниками не считаются соленоидами.

Бесконечный непрерывный соленоид [ править ]

Бесконечный соленоид имеет бесконечную длину, но конечный диаметр. «Непрерывный» означает, что соленоид образован не дискретными катушками конечной ширины, а множеством бесконечно тонких катушек без промежутков между ними; в этой абстракции соленоид часто рассматривается как цилиндрический лист проводящего материала.

Внутри [ править ]

Магнитное поле внутри бесконечно длинного соленоида однородно и его сила ни зависит от расстояния от оси , ни на площадь поперечного сечения соленоида.

Это результат плотности магнитного потока вокруг соленоида, который является достаточно длинным, чтобы можно было игнорировать краевые эффекты. На рисунке 1 мы сразу знаем, что вектор плотности потока указывает в положительном направлении z внутри соленоида и в отрицательном направлении z вне соленоида. Мы подтверждаем 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 от B (вектора плотности магнитного потока) вокруг этой петли равен нулю, так как она не включает в себя электрические токи (можно также предположить, что циркуляционное электрическое поле, проходящее через петлю, является постоянным при таком условия: постоянный или постоянно меняющийся ток через соленоид). Выше мы показали, что поле направлено вверх внутри соленоида, поэтому горизонтальные участки контура cничего не вносят в интеграл. Таким образом, интеграл от верхней части 1 равен интегралу обратной 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.

Вне [ править ]

Аналогичный аргумент можно применить к контуру а, чтобы сделать вывод, что поле вне соленоида радиально однородно или постоянно. Этот последний результат, который строго выполняется только около центра соленоида, где силовые линии параллельны его длине, важен, поскольку он показывает, что плотность потока снаружи практически равна нулю, поскольку радиусы поля вне соленоида будут стремиться к бесконечность.

Также можно использовать интуитивный аргумент, чтобы показать, что плотность потока вне соленоида фактически равна 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 увеличения длины соленоида.

Конечно, если соленоид выполнен в виде проволочной спирали (как это часто делается на практике), то он излучает внешнее поле так же, как одиночный провод, из-за тока, протекающего по всей длине соленоида.

Количественное описание [ править ]

Применение закона обмоток Ампера к соленоиду (см. Рисунок справа) дает нам

${\ displaystyle Bl = \ mu _ {0} NI,}$

где - плотность магнитного потока , - длина соленоида, - магнитная постоянная , количество витков и сила тока. Отсюда получаем${\ displaystyle B}$${\ displaystyle l}$${\ displaystyle \ mu _ {0}}$${\ displaystyle N}$${\ displaystyle I}$

${\ displaystyle B = \ mu _ {0} {\ frac {NI} {l}}.}$

Это уравнение справедливо для соленоида в свободном пространстве, что означает, что проницаемость магнитного пути такая же, как проницаемость свободного пространства μ ₀ .

Если соленоид погружен в материал с относительной проницаемостью μ _r , то поле увеличивается на эту величину:

${\displaystyle B=\mu _{0}\mu _{\mathrm {r} }{\frac {NI}{l}}.}$

В большинстве соленоидов соленоид не погружен в материал с более высокой проницаемостью, а скорее некоторая часть пространства вокруг соленоида имеет материал с более высокой проницаемостью, а часть - просто воздух (который ведет себя как свободное пространство). В этом сценарии полный эффект материала с высокой проницаемостью не виден, но будет эффективная (или кажущаяся) проницаемость μ _eff такая, что 1 ≤  μ _eff  ≤  μ _r .

Включение ферромагнитного сердечника, такого как железо , увеличивает величину плотности магнитного потока в соленоиде и повышает эффективную проницаемость магнитного пути. Это выражается формулой

${\displaystyle B=\mu _{0}\mu _{\mathrm {eff} }{\frac {NI}{l}}=\mu {\frac {NI}{l}},}$

где μ _eff - эффективная или кажущаяся проницаемость керна. Эффективная проницаемость является функцией геометрических свойств керна и его относительной проницаемости. Термины относительная проницаемость (свойство только материала) и эффективная проницаемость (свойство всей конструкции) часто путают; они могут различаться на много порядков.

Для открытой магнитной структуры соотношение между эффективной проницаемостью и относительной проницаемостью определяется следующим образом:

${\displaystyle \mu _{\mathrm {eff} }={\frac {\mu _{r}}{1+k(\mu _{r}-1)}},}$

где k - коэффициент размагничивания сердечника. ^[6]

Конечный непрерывный соленоид [ править ]

Конечный соленоид - это соленоид конечной длины. Непрерывный означает, что соленоид образован не отдельными катушками, а листом проводящего материала. Мы предполагаем, что ток равномерно распределен по поверхности соленоида с поверхностной плотностью тока K ; в цилиндрических координатах :

${\displaystyle {\vec {K}}={\frac {I}{l}}{\hat {\phi }}.}$

Магнитное поле можно найти с помощью векторного потенциала , который для конечного соленоида радиусом R и длиной l в цилиндрических координатах равен ^[7]${\displaystyle (\rho ,\phi ,z)}$

${\displaystyle A_{\phi }={\frac {\mu _{0}I}{4\pi }}{\frac {1}{l}}{\sqrt {\frac {R}{\rho }}}\left[\zeta k\left({\frac {k^{2}+h^{2}-h^{2}k^{2}}{h^{2}k^{2}}}K(k^{2})-{\frac {1}{k^{2}}}E(k^{2})+{\frac {h^{2}-1}{h^{2}}}\Pi (h^{2},k^{2})\right)\right]_{\zeta _{-}}^{\zeta _{+}},}$

куда

${\displaystyle \zeta _{\pm }=z\pm {\frac {l}{2}},}$

${\displaystyle h^{2}={\frac {4R\rho }{(R+\rho )^{2}}},}$

${\displaystyle k^{2}={\frac {4R\rho }{(R+\rho )^{2}+\zeta ^{2}}},}$

${\displaystyle K(m)=\int _{0}^{\pi /2}{\frac {1}{\sqrt {1-m\sin ^{2}\theta }}}d\theta ,}$

${\displaystyle E(m)=\int _{0}^{\pi /2}{\sqrt {1-m\sin ^{2}\theta }}d\theta ,}$

${\displaystyle \Pi (n,m)=\int _{0}^{\pi /2}{\frac {1}{(1-n\sin ^{2}\theta ){\sqrt {1-m\sin ^{2}\theta }}}}d\theta .}$

Здесь , и полные эллиптические интегралы первого, второго и третьего рода.${\displaystyle K(m)}$${\displaystyle E(m)}$${\displaystyle \Pi (n,m)}$

С помощью

${\displaystyle {\vec {B}}=\nabla \times {\vec {A}},}$

плотность магнитного потока получается как ^{[8] [9] [10]}

${\displaystyle B_{\rho }={\frac {\mu _{0}I}{4\pi }}{\frac {2}{l}}{\sqrt {\frac {R}{\rho }}}\left[{\frac {k^{2}-2}{k}}K(k^{2})+{\frac {2}{k}}E(k^{2})\right]_{\zeta _{-}}^{\zeta _{+}},}$

${\displaystyle B_{z}={\frac {\mu _{0}I}{4\pi }}{\frac {1}{l}}{\frac {1}{\sqrt {R\rho }}}\left[\zeta k\left(K(k^{2})+{\frac {R-\rho }{R+\rho }}\Pi (h^{2},k^{2})\right)\right]_{\zeta _{-}}^{\zeta _{+}}.}$

На оси симметрии радиальная составляющая обращается в нуль, а осевая составляющая поля равна

${\displaystyle B_{z}={\frac {\mu _{0}NI}{2}}{\Biggl (}{\frac {l/2-z}{l{\sqrt {R^{2}+(l/2-z)^{2}}}}}+{\frac {l/2+z}{l{\sqrt {R^{2}+(l/2+z)^{2}}}}}{\Biggr )}}$.

Внутри соленоида, вдали от концов ( ), это значение стремится к постоянному значению .${\displaystyle |z|\ll l/2-R}$${\displaystyle B=\mu _{0}NI/l}$

Оценка конечного прерывистого соленоида [ править ]

В случае, когда радиус намного больше длины соленоида, плотность магнитного потока через центр соленоида (в направлении z , параллельно длине соленоида, где катушка центрирована при z = 0) может можно оценить как магнитную индукцию одиночной круглой проводящей петли:

${\displaystyle B_{z}={\frac {\mu _{0}INR^{2}}{2(R^{2}+z^{2})^{\frac {3}{2}}}}}$

Для случаев, когда радиус невелик по сравнению с длиной, эта оценка может быть дополнительно уточнена путем суммирования ее по количеству N витков / витков проволоки в различных положениях вдоль z .

Неправильные соленоиды [ править ]

В категории конечных соленоидов есть те, которые редко намотаны с одним шагом, редко намотаны с переменным шагом (соленоиды с переменным шагом) или с переменным радиусом для разных петель (нецилиндрические соленоиды). Их называют нерегулярными соленоидами. Они нашли применение в различных областях, таких как соленоиды с редкой намоткой для беспроводной передачи энергии, ^{[11] [12]} соленоиды с переменным шагом для магнитно-резонансной томографии (MRI) ^[13] и нецилиндрические соленоиды для других медицинских устройств. ^[14]

Расчет собственной индуктивности и емкости не может быть выполнен с использованием тех, которые используются для традиционных соленоидов, то есть с плотно намотанными соленоидами. Новые методы расчета были предложены для расчета собственной индуктивности ^[15] (коды доступны на ^[16] ) и емкости. ^[17] (коды доступны на ^[18] )

Индуктивность [ править ]

Как показано выше, плотность магнитного потока внутри катушки практически постоянна и определяется выражением${\displaystyle B}$

${\displaystyle B=\mu _{0}{\frac {NI}{l}},}$

где μ ₀ - магнитная постоянная , количество витков, ток и длина катушки. Пренебрегая концевыми эффектами, общий магнитный поток, проходящий через катушку, получается путем умножения плотности потока на площадь поперечного сечения :${\displaystyle N}$${\displaystyle I}$${\displaystyle l}$${\displaystyle B}$${\displaystyle A}$

${\displaystyle \Phi =\mu _{0}{\frac {NIA}{l}}.}$

В сочетании с определением индуктивности

${\displaystyle L={\frac {N\Phi }{I}},}$

индуктивность соленоида равна

${\displaystyle L=\mu _{0}{\frac {N^{2}A}{l}}.}$

Таблица индуктивности для коротких соленоидов с различным соотношением диаметра к длине была рассчитана Деллингером, Уиттмором и Ульдом. ^[19]

Это, а также индуктивность более сложных форм, может быть получено из уравнений Максвелла . Для жестких катушек с воздушным сердечником индуктивность зависит от геометрии катушки и количества витков и не зависит от тока.

Аналогичный анализ применим к соленоиду с магнитопроводом, но только если длина катушки намного больше, чем произведение относительной проницаемости магнитопровода на диаметр. Это ограничивает простой анализ сердечниками с низкой проницаемостью или очень длинными тонкими соленоидами. Наличие сердечника можно учесть в приведенных выше уравнениях, заменив магнитную постоянную μ ₀ на μ или μ ₀ μ _r , где μ представляет проницаемость, а μ _r относительную проницаемость . Обратите внимание, что, поскольку проницаемость ферромагнетика материалы изменяются в зависимости от приложенного магнитного потока, индуктивность катушки с ферромагнитным сердечником обычно изменяется в зависимости от тока.

Приложения [ править ]

Электромеханический соленоид [ править ]

Электромеханические соленоиды состоят из электромагнитно индуктивной катушки, намотанной на подвижную стальную или железную пробку (называемую якорем ). Катушка имеет такую ​​форму, что якорь может перемещаться в пространство в центре катушки и выходить из нее, изменяя индуктивность катушки и тем самым становясь электромагнитом . Движение якоря используется для создания механической силы в каком-либо механизме, например, для управления пневматическим клапаном . Хотя соленоиды обычно слабы на любых расстояниях, кроме очень коротких, они могут управляться напрямую схемой контроллера, и поэтому они имеют очень быстрое время реакции.

Сила, приложенная к якорю, пропорциональна изменению индуктивности катушки по отношению к изменению положения якоря и току, протекающему через катушку (см . Закон индукции Фарадея ). Сила, приложенная к якорю, всегда будет перемещать якорь в направлении, увеличивающем индуктивность катушки.

Электромеханические соленоиды обычно используются в электронных маркерах для пейнтбола , автоматах для игры в пинбол , матричных принтерах и топливных инжекторах . В некоторых дверных звонках в жилых домах используются электромеханические соленоиды, в результате чего электризация катушки заставляет якорь ударять по металлической перемычке. ^[20]

Пропорциональный соленоид [ править ]

В эту категорию соленоидов входят магнитные цепи уникальной конструкции, которые влияют на аналоговое позиционирование плунжера или якоря соленоида в зависимости от тока катушки. Эти соленоиды, осевые или вращающиеся, используют геометрию, несущую магнитный поток, которая одновременно создает высокую пусковую силу (крутящий момент) и имеет участок, который быстро начинает насыщаться магнитным путем. Результирующий профиль силы (крутящего момента) по мере того, как соленоид продвигается через свой рабочий ход, почти плоский или снижается от высокого до более низкого значения. Соленоид может быть полезен для позиционирования, остановки в середине хода или для срабатывания при низкой скорости; особенно в системе управления с обратной связью. Однонаправленный соленоид будет срабатывать против противодействующей силы, или двойная соленоидная система будет самоцикличной.Пропорциональная концепция более подробно описана в публикации SAE 860759 (1986).

Фокусировка магнитного поля и сопутствующее ему измерение потока, как показано в документе SAE, требуется для создания высокого пускового усилия в начале хода соленоида и для поддержания уровня или уменьшения силы по мере того, как соленоид перемещается через свой диапазон смещения. Это совершенно противоположно тому, что происходит с обычными соленоидами с уменьшающимся воздушным зазором. Фокусировка магнитного поля к рабочему воздушному зазору первоначально создает высокий mmf (ампер-витки) и относительно низкий уровень магнитного потока через воздушный зазор. Этот высокий продукт потока mmf x (считываемая энергия) создает высокую пусковую силу. При увеличении плунжера (ds) энергия движения F ∙ ds извлекается из энергии воздушного зазора. Присущий шагу движения плунжера проницаемость воздушного зазора немного увеличивается, магнитный поток увеличивается,немного уменьшается ммс через воздушный зазор; все это приводит к поддержанию высокого продукта потока mmf x. Из-за повышенного уровня магнитного потока рост падений ампер-витков в других частях железной цепи (преимущественно в геометрии полюсов) вызывает уменьшение ампер-витков воздушного зазора и, следовательно, снижение потенциальной энергии поля в воздушном зазоре. Дальнейшее увеличение плунжера вызывает постоянное уменьшение силы соленоида, тем самым создавая идеальные условия для управления движением, которое контролируется током, подаваемым на катушку соленоида. Вышеупомянутая геометрия полюса с линейно изменяющейся площадью траектории приводит к почти линейному изменению силы. Противоположная сила пружины или двухсторонний соленоид (две катушки) позволяет контролировать движение вперед и назад. Управление с обратной связью улучшает линейность и жесткость системы.все это приводит к поддержанию высокого продукта потока mmf x. Из-за повышенного уровня магнитного потока рост падений ампер-витков в других частях железной цепи (преимущественно в геометрии полюсов) вызывает уменьшение ампер-витков воздушного зазора и, следовательно, снижение потенциальной энергии поля в воздушном зазоре. Дальнейшее увеличение плунжера вызывает постоянное уменьшение силы соленоида, тем самым создавая идеальные условия для управления движением, которое контролируется током, подаваемым на катушку соленоида. Вышеупомянутая геометрия полюса с линейно изменяющейся площадью траектории приводит к почти линейному изменению силы. Противоположная сила пружины или двухсторонний соленоид (две катушки) позволяет контролировать движение вперед и назад. Управление с обратной связью улучшает линейность и жесткость системы.все это приводит к поддержанию высокого продукта потока mmf x. Из-за повышенного уровня магнитного потока рост падений ампер-витков в других частях железной цепи (преимущественно в геометрии полюсов) вызывает уменьшение ампер-витков воздушного зазора и, следовательно, снижение потенциальной энергии поля в воздушном зазоре. Дальнейшее увеличение плунжера вызывает постоянное уменьшение силы соленоида, тем самым создавая идеальные условия для управления движением, которое контролируется током, подаваемым на катушку соленоида. Вышеупомянутая геометрия полюса с линейно изменяющейся площадью траектории приводит к почти линейному изменению силы. Противоположная сила пружины или двухсторонний соленоид (две катушки) позволяет контролировать движение вперед и назад. Управление с обратной связью улучшает линейность и жесткость системы.Из-за повышенного уровня магнитного потока рост падений ампер-витков в других частях железной цепи (преимущественно в геометрии полюсов) вызывает уменьшение ампер-витков воздушного зазора и, следовательно, снижение потенциальной энергии поля в воздушном зазоре. Дальнейшее увеличение плунжера вызывает постоянное уменьшение силы соленоида, тем самым создавая идеальные условия для управления движением, которое контролируется током, подаваемым на катушку соленоида. Вышеупомянутая геометрия полюса с линейно изменяющейся площадью траектории приводит к почти линейному изменению силы. Противоположная сила пружины или двухсторонний соленоид (две катушки) позволяет контролировать движение вперед и назад. Управление с обратной связью улучшает линейность и жесткость системы.Из-за повышенного уровня магнитного потока рост падений ампер-витков в других частях железной цепи (преимущественно в геометрии полюсов) вызывает уменьшение ампер-витков воздушного зазора и, следовательно, снижение потенциальной энергии поля в воздушном зазоре. Дальнейшее увеличение плунжера вызывает постоянное уменьшение силы соленоида, тем самым создавая идеальные условия для управления движением, которое контролируется током, подаваемым на катушку соленоида. Вышеупомянутая геометрия полюса с линейно изменяющейся площадью траектории приводит к почти линейному изменению силы. Противоположная сила пружины или двухсторонний соленоид (две катушки) позволяет контролировать движение вперед и назад. Управление с обратной связью улучшает линейность и жесткость системы.Дальнейшее увеличение плунжера вызывает постоянное уменьшение силы соленоида, тем самым создавая идеальные условия для управления движением, которое контролируется током, подаваемым на катушку соленоида. Вышеупомянутая геометрия полюса с линейно изменяющейся площадью траектории приводит к почти линейному изменению силы. Противоположная сила пружины или двухсторонний соленоид (две катушки) позволяет контролировать движение вперед и назад. Управление с обратной связью улучшает линейность и жесткость системы.Дальнейшее увеличение плунжера вызывает постоянное уменьшение силы соленоида, тем самым создавая идеальные условия для управления движением, которое контролируется током, подаваемым на катушку соленоида. Вышеупомянутая геометрия полюса с линейно изменяющейся площадью траектории приводит к почти линейному изменению силы. Противоположная сила пружины или двухсторонний соленоид (две катушки) позволяет контролировать движение вперед и назад. Управление с обратной связью улучшает линейность и жесткость системы.Управление с обратной связью улучшает линейность и жесткость системы.Управление с обратной связью улучшает линейность и жесткость системы.

Поворотный соленоид [ править ]

Поворотный соленоид - это электромеханическое устройство, используемое для вращения храпового механизма при подаче питания. Они использовались в 1950-х годах для автоматизации поворотного переключателя в электромеханических элементах управления. При повторном нажатии поворотного соленоида мгновенный переключатель перемещается вперед на одно положение. Два поворотных привода на противоположных концах вала поворотного кнопочного переключателя могут перемещать или реверсировать положение переключателя.

Поворотный соленоид похож на линейный соленоид, за исключением того, что сердечник якоря установлен в центре большого плоского диска, с тремя наклонными дорожками качения, вписанными в нижнюю часть диска. Эти канавки совпадают с дорожками качения на корпусе соленоида, разделенными шарикоподшипниками в дорожках качения.

Когда соленоид активирован, сердечник якоря магнитно притягивается к полюсу статора, и диск вращается на шарикоподшипниках в дорожках качения по мере продвижения к корпусу катушки. При отключении питания пружина на диске возвращает его в исходное положение как во вращении, так и в осевом направлении.

Вращающийся соленоид был изобретен в 1944 году Джорджем Х. Леландом из Дейтона, штат Огайо, чтобы обеспечить более надежный и устойчивый к ударам / вибрации механизм сброса бомб, сбрасываемых с воздуха. Ранее использовавшиеся линейные (осевые) соленоиды были подвержены непреднамеренному срабатыванию. В патенте США № 2496880 описываются электромагнит и наклонные дорожки качения, которые составляют основу изобретения. Инженер Леланда, Эрл В. Керман, сыграл важную роль в разработке совместимой скобы сброса бомбы, которая включала в себя вращающийся соленоид. Кандалы этого типа обнаружены в фюзеляже самолета B-29, выставленном в Национальном музее ВВС США в Дейтоне, штат Огайо. Соленоиды этого разнообразия продолжают использоваться в бесчисленном множестве современных приложений и по-прежнему производятся под оригинальным брендом Leland «Ledex», теперь принадлежащим Johnson Electric .

Появившийся на рынке в 1980-х годах, исключительно поворотный соленоид со сбалансированным 3-лопастным ротором с железными лопастями предлагал улучшенную изоляцию от вибрации за счет исключения осевого движения ротора . Это устройство обеспечивает пропорциональное бесшумное позиционирование, а также быстрое вращение для сортировки почты и ворот конвейера. Затем последовала версия ротора с постоянным магнитом (патент США 5,337,030; 1994), которая обеспечивала быстрое электрическое двунаправленное вращение.

Вращающаяся звуковая катушка [ править ]

Вращающаяся звуковая катушка - это вращающаяся версия соленоида. Обычно неподвижный магнит находится снаружи, а часть катушки движется по дуге, управляемой током, протекающим через катушки. Вращающиеся звуковые катушки широко используются в таких устройствах, как дисководы . ^{[ Требуется цитата ]} Рабочая часть измерителя с подвижной катушкой также представляет собой тип вращающейся звуковой катушки, которая вращается вокруг оси указателя, волосковая пружина обычно используется для обеспечения слабой почти линейной восстанавливающей силы.

Пневматический соленоидный клапан [ править ]

Пневматический соленоидный клапан - это переключатель для направления воздуха к любому пневматическому устройству, обычно к приводу , позволяя относительно небольшому сигналу управлять большим устройством. Это также интерфейс между электронными контроллерами и пневматическими системами. ^{[ необходима цитата ]}

Гидравлический электромагнитный клапан [ править ]

Гидравлические соленоидные клапаны в целом аналогичны пневматическим электромагнитным клапанам, за исключением того, что они регулируют поток гидравлической жидкости (масла), часто при давлении около 3000 фунтов на кв. Дюйм (210 бар, 21 МПа, 21 МН / м ² ). Гидравлическое оборудование использует соленоиды для управления потоком масла к гидроцилиндрам или исполнительным механизмам. Клапаны с электромагнитным управлением часто используются в ирригационных системах, где относительно слабый соленоид открывает и закрывает небольшой пилотный клапан, который, в свою очередь, активирует главный клапан, прикладывая давление жидкости к поршню или диафрагме, которые механически связаны с основным клапаном. Соленоиды также используются в повседневных предметах домашнего обихода, например в стиральных машинах, для управления потоком и количеством воды в барабане.

Соленоиды трансмиссии регулируют поток жидкости через автоматическую трансмиссию и обычно устанавливаются в корпусе клапана трансмиссии.

Соленоид автомобильного стартера [ править ]

В легковом или грузовом автомобиле соленоид стартера является частью системы зажигания автомобильного двигателя. На соленоид стартера поступает большой электрический ток от автомобильного аккумулятора и небольшой электрический ток от замка зажигания . Когда ключ зажигания включен (т.е. когда ключ повернут для запуска автомобиля), слабый электрический ток заставляет соленоид стартера замкнуть пару тяжелых контактов, тем самым передавая большой электрический ток на стартер . Это разновидность реле .

Соленоиды стартера также могут быть встроены в сам стартер, часто видимые снаружи стартера. Если соленоид стартера получает недостаточную мощность от батареи, он не запускает двигатель и может издавать частый характерный щелчок или щелканье. Это может быть вызвано разряженным или разряженным аккумулятором, корродированными или неплотными соединениями с аккумулятором, а также сломанным или поврежденным положительным (красным) кабелем от аккумулятора. Любое из них приведет к подаче на соленоид некоторой мощности, но недостаточной для удержания тяжелых контактов в замкнутом состоянии, поэтому сам стартер никогда не вращается, и двигатель не запускается.

См. Также [ править ]

• Катушка
• Электромагнит
• Катушка Гельмгольца
• Индуктор
• Соленоид переменной силы
• Линейный привод

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме соленоидов .

• Интерактивное руководство по Java: Магнитное поле соленоида , Национальная лаборатория сильных магнитных полей
• Обсуждение соленоидов в гиперфизике
• Основы соленоидов для робототехники
• Основы вращающихся звуковых катушек
• Что такое соленоид
• Как работает соленоид постоянного тока