Соленоиды — особенности устройства и применения

Соленоид – это разновидность катушек индуктивности, представляющая собой цилиндрический каркас с намотанным на него проводником в один или несколько слоев. Название этого элемента сформировано из двух слов – solen («труба») и eidos («подобный»). Благодаря тому, что длина соленоида намного больше размера его сечения, при поступлении электротока на обмотку во внутреннем пространстве возникает близкое к однородному магнитное поле. Оно втягивает внутрь сердечник, что заставляет его совершать механическое движение.

Виды и принцип работы соленоидов

Обмотки этих электромагнитных устройств чаще всего изготавливают из медной проволоки, реже – алюминиевой. Сердечники могут быть – стальными, чугунными или изготовленными из других сплавов. Разделяют две конструкции соленоидов – линейную и вращательную. Оба вида этих устройств функционируют при подаче постоянного тока или переменного тока при использовании в схеме двухполупериодного диодного выпрямителя.

Линейные соленоиды – конструкция и принцип действия

Эти электромагнитные устройства получили наибольшее распространение. Они трансформируют электроэнергию в механическую – перемещение, усилия толкания, тяги. В конструкцию линейных моделей, как правило, входят: проводник, намотанный вокруг трубки и ферромагнитного сердечника (плунжера), способного легко скользить или перемещаться внутри корпуса.

Эти устройства также используются для пропорционального руководства движением рабочего органа, величина перемещения которого пропорционально потребленной мощности.

При поступлении электропитания на обмотки соленоид начинает вести себя как электромагнит. Плунжер втягивается внутрь корпуса. При этом он сжимает небольшую пружину, закрепленную к одному его концу. Скорость перемещения сердечника определяется величиной магнитного потока, сформированного внутри цилиндрической трубки. При отключении электротока электромагнитное поле внутри соленоида исчезает, и энергия сжатой пружины выталкивает плунжер в начальное положение. Расстояние, преодолеваемое сердечником в направлении «входа» или «выхода» называется ходом соленоида. Линейные модели разделяют на толкающие и тянущие. Разница между ними заключается в месте положения возвратной пружины и конструкции сердечника.

Области применения линейных соленоидов:

• дверные замки с электроуправлением;
• регулировочные клапаны;
• робототехника;
• привода ДВС;
• клапаны для полива.

Вращательные

Во вращательных моделях сердечник движется по часовой или против часовой стрелки. Движение – угловое или вращательное. Ротационные модели чаще всего рассчитаны на угловые перемещения на – 25°, 35°, 45°, 60°. В их конструкцию входят: рама с одно- или многорядной намоткой, магнитный диск в комплексе с выходным валом. При поступлении электропитания электромагнитное поле формирует множество полюсов, которые отталкивают соседние постоянные магнитные полюса диска, что заставляет его вращаться. Угол вращения определяется конструктивным исполнением ротационного соленоида.

Вращательные модели востребованы в приводе ТНВД в ДВС, торговых и игровых автоматах, точечно-матричных принтерах, пишущих машинках.

Преимущества и недостатки соленоидов

Плюсы этих устройств: компактные габариты, высокое быстродействие, длительный эксплуатационный период, надежность. Минусом является неработоспособность клапана при отсутствии электропитания. Поэтому на ответственных объектах предусматривают возможность запитывания электромагнитных клапанов в аварийных ситуациях от резервного источника электропитания.

Где используются соленоиды

Линейные и ротационные соленоиды применяются в разных отраслях промышленности: в машиностроении, нефтехимической и нефтегазовой индустриях, системах очистки, холодильном оборудовании, системах пожаротушения. На постоянном токе работают соленоиды клапанов ДВС, гидросистем, механизмов отделения чеков в кассовых аппаратах.

Электромагнитный клапан в системе остановки двигателя

Соленоидный клапан представляет собой катушку с ферромагнитным сердечником. Остановка дизельного ДВС осуществляется втягиванием рычага привода рейки топливного насоса высокого давления. Такие электромагнитные клапаны отличаются простотой эксплуатации и долговечностью. Но при превышении допустимых температур и повреждении изоляции происходят сбои в системе, которые могут привести к полному ее выходу из строя.

Клапан монтируется в верхней части головки распределительного насоса. При работающем ДВС он обеспечивает открытое положение канала, ведущего в камеру высокого давления. При остановке двигателя клапан блокирует поступление дизтоплива и механизм останавливается.

Электромагнитные клапаны в системах дизельных ДВС от «ЛитЭнерго»

В каталоге «ЛитЭнерго» представлены соленоиды на 12/24В, разработанные для комплектации дизельных двигателей, различных производителей: Lister Pepper, Cummins, Yanmar, Ricardo, Weifang, Yangdong и др.