Соленоид википедия. Соленоид: принцип работы, устройство и применение электромагнитных катушек — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое соленоид и как он работает. Какие бывают виды соленоидов. Где применяются соленоиды в технике и промышленности. Как рассчитать характеристики соленоида.

Содержание

Что такое соленоид и как он устроен

Соленоид представляет собой электромагнитное устройство, состоящее из катушки с проводом, намотанным на цилиндрический каркас. При пропускании электрического тока через обмотку соленоида внутри него создается магнитное поле. Основные элементы конструкции соленоида:

Каркас цилиндрической формы
Обмотка из изолированного провода
Сердечник (может быть воздушным или ферромагнитным)
Выводы для подключения к источнику тока

Длина соленоида обычно значительно превышает его диаметр. Это позволяет создать внутри катушки относительно однородное магнитное поле.

Принцип действия соленоида

Работа соленоида основана на явлении электромагнитной индукции. При протекании электрического тока по виткам обмотки вокруг проводника возникает магнитное поле. Направление силовых линий можно определить по правилу буравчика. Внутри соленоида магнитные поля отдельных витков складываются, образуя сильное однородное поле, направленное вдоль оси катушки.

Чем больше витков в обмотке и чем сильнее ток, тем мощнее создаваемое магнитное поле. При помещении внутрь соленоида ферромагнитного сердечника индукция поля многократно усиливается.

Виды соленоидов

В зависимости от конструкции и назначения выделяют следующие основные типы соленоидов:

1. По типу сердечника:

С воздушным сердечником
С ферромагнитным сердечником

2. По форме обмотки:

Цилиндрические
Тороидальные
Спиральные

3. По назначению:

Силовые (для создания механического усилия)
Управляющие (для коммутации)
Измерительные (для создания эталонного поля)

Характеристики и расчет соленоида

Основные характеристики соленоида, определяющие его свойства:

Индуктивность L (Гн)
Индукция магнитного поля B (Тл)
Напряженность поля H (А/м)
Число витков N
Длина l (м)
Площадь сечения S (м²)

Индукция магнитного поля внутри длинного соленоида рассчитывается по формуле:

B = μ₀μᵣnI

где μ₀ — магнитная постоянная, μᵣ — относительная магнитная проницаемость сердечника, n — число витков на единицу длины, I — сила тока.

Индуктивность соленоида определяется выражением:

L = μ₀μᵣN²S/l

где N — общее число витков, S — площадь сечения, l — длина соленоида.

Применение соленоидов в технике и промышленности

Благодаря способности создавать управляемое магнитное поле, соленоиды нашли широкое применение в различных областях:

Электромагнитные клапаны и реле
Электромагнитные пускатели и контакторы
Электромагнитные замки

Линейные приводы и актуаторы
Катушки зажигания в двигателях внутреннего сгорания
Электромагнитные ускорители частиц
Медицинское оборудование (например, томографы)
Измерительные приборы

Преимущества и недостатки соленоидов

Основные достоинства соленоидов:

Простота конструкции
Высокая надежность
Быстродействие
Возможность дистанционного управления
Создание сильных магнитных полей

К недостаткам можно отнести:

Высокое энергопотребление
Нагрев при длительной работе
Ограниченный ход якоря у силовых соленоидов

Как выбрать соленоид для конкретного применения

При выборе соленоида следует учитывать следующие факторы:

Требуемое усилие или величина магнитного поля
Напряжение питания и потребляемая мощность
Габаритные размеры
Режим работы (кратковременный или продолжительный)

Условия эксплуатации (температура, влажность и т.д.)

Для точного подбора соленоида рекомендуется обратиться к каталогам производителей или проконсультироваться со специалистами.

Перспективы развития и новые области применения соленоидов

Несмотря на то, что соленоиды известны уже давно, они продолжают развиваться и находить новые области применения:

Миниатюрные соленоиды для микроэлектромеханических систем (МЭМС)
Высокотемпературные сверхпроводящие соленоиды для научных исследований
Соленоиды с улучшенными характеристиками на основе новых материалов
Применение в робототехнике и автоматизации производства

Развитие технологий позволяет создавать более эффективные и компактные соленоиды, расширяя сферы их использования.

Соленоид | это… Что такое Соленоид?

Образование магнитного потока в соленоиде

Схема полей в соленоиде при протекании по обмотке переменного тока

Солено́ид — разновидность электромагнитов. Соленоид — это односложная катушка цилиндрической формы, витки которой намотаны вплотную, а длина значительно больше диаметра. Характеризуется значительным соотношением длины намотки к диаметру оправки, что позволяет создать внутри катушки относительно равномерное магнитное поле.

Соленоид почти всегда снабжается внешним магнитопроводом. Внутренний магнитопровод может быть подвижным или отсутствовать вовсе.

Содержание

1 Соленоид на постоянном токе
2 Индуктивность соленоида
3 Соленоид на переменном токе
4 Применение
5 См. также

Соленоид на постоянном токе

Если длина соленоида намного больше его диаметра и не используется магнитный материал, то при протекании тока по обмотке внутри катушки создаётся магнитное поле, направленное вдоль оси, которое однородно и для постоянного тока по величине равно

(СИ),

(СГС),

где — магнитная проницаемость вакуума, — число витков N на единицу длины l (линейная плотность витков), — ток в обмотке.

При протекании тока соленоид запасает энергию, равную работе, которую необходимо совершить для установления текущего тока . Величина этой энергии равна

При изменении тока в соленоиде возникает ЭДС самоиндукции, значение которой

Индуктивность соленоида

Индуктивность соленоида выражается следующим образом:

(СИ),

(СГС),

где — объём соленоида, — длина проводника, намотаннного на соленоид, — длина соленоида, — диаметр витка.

Без использования магнитного материала плотность магнитного потока в пределах катушки является фактически постоянной и равна

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

Отсюда следует формула для индуктивности соленоида

эквивалентная предыдущим двум формулам.

Соленоид на переменном токе

При переменном токе соленоид создаёт переменное магнитное поле. Если соленоид используется как электромагнит, то на переменном токе величина силы притяжения изменяется. В случае якоря из магнитомягкого материала направление силы притяжения не изменяется. В случае магнитного якоря направление силы меняется. На переменном токе соленоид имеет комплексное сопротивление, активная составляющая которого определяется активным сопротивлением обмотки, а реактивная составляющая определяется индуктивностью обмотки.

Применение

Соленоиды постоянного тока чаще всего применяются как поступательный силовой электропривод. В отличие от обычных электромагнитов обеспечивает большой ход. Силовая характеристика зависит от строения магнитной системы (сердечника и корпуса) и может быть близка к линейной.

Соленоиды приводят в движение ножницы для отрезания билетов и чеков в кассовых аппаратах, язычки замков, клапаны в двигателях, гидравлических системах и проч. Один из самых известных примеров — «тяговое реле» автомобильного стартёра.

Соленоиды на переменном токе применяются в качестве индуктора для индукционного нагрева в индукционных тигельных печах.

См. также

Магнит
Электромагнит
Индуктивность
Катушка индуктивности
Катушка Румкорфа

принцип действия, устройство, виды || ИТАЛГАЗ

Электромагнитный (соленоидный) клапан — это устройство для управления рабочей средой под давлением в трубопроводе. Его действие заключается в том, чтобы открывать / закрывать проходное отверстие плунжером, на который воздействует магнитное поле электромагнитной катушки или усилением за счет давления рабочей среды и мембраны.

Принцип действия электромагнитного (соленоидного) клапана

Клапан оснащен соленоидом, который представляет собой электрическую катушку с подвижным ферромагнитным сердечником в центре. Это ядро называется плунжером. В положении покоя плунжер закрывает небольшое отверстие. Электрический ток через катушку создает магнитное поле. Магнитное поле оказывает силу на плунжер, в результате плунжер тянет к центру катушки так, что отверстие открывается. Это основной принцип, который используется для открытия и закрытия электромагнитных клапанов.

Устройство электромагнитного клапана

Основные компоненты:

1. Корпус клапана, который состоит из впускного и выпускного отверстия, а также седла.
2. Арматурная трубка с сердечником, на которую устанавливается катушка.
3. Плунжер, который скользит внутри арматурной трубки и в некоторых случаях служит уплотнением.

4. Катушка электромагнитная, которая создает магнитное поле, необходимое для перемещения плунжера.

Основные типы электромагнитных клапанов

Электромагнитный клапан непрямого действия

Данный вид клапанов доступен с присоединительными размерами 1/4″. .. 3″. При больших диаметрах статическое давление рабочей среды увеличивается, и необходимо, чтобы магнитное поле, создаваемое катушкой, способно было справится с ним. Это достигается за счет использования сервоуправляемого действия в клапане. При этом варианте конструкции давление среды помогает удерживать уплотнение главного клапана.

Нормально-закрытый клапан (2/2 NC) имеет впускное и выпускное отверстие в корпусе. Когда соленоид не находится под напряжением, поток блокируется основным уплотнением, которое может быть либо диафрагма, либо поршень. В этом режиме среда течет через небольшое отверстие в диафрагме или поршне и помогает удерживать клапан закрытым. Когда на электромагнитную катушку подается напряжение, открывается пилотное отверстие, позволяющее среде выйти из полости над основным уплотнением и открыть главный клапан.

Этот тип требует минимального перепада давления для работы, иначе поток среды через клапан будет минимальным или клапан просто не откроется.

Нормально-открытый клапан непрямого действия (2/2 NO)

имеет впускное и выпускное отверстие в корпусе. При больших диаметрах статическое давление рабочей среды увеличивается, и все еще необходимо, чтобы магнитное поле, создаваемое соленоидной катушкой, способно было справляться с ним. В этой конструкции давление среды помогает удерживать открытым основной клапан. Когда катушка без напряжения, поток не перекрывается основным уплотнением, которое может быть либо диафрагмой, либо поршнем. В этом режиме среда течет через небольшое отверстие в диафрагме или поршне и помогает удерживать клапан открытым. Когда на катушку подается напряжение, пилотное отверстие закрывается и рабочая среда из полости над основной мембранной перестает попадать в выходной трубопровод, что приводит к закрыванию мембраны главного клапана.

Эта конструкция требует минимального перепада давления для работы, иначе клапан просто не закроется.

Электромагнитный клапан прямого действия

Двухходовой клапан имеет впускное и выпускное присоединительное отверстие в корпусе.

Нормально-закрытый клапан прямого действия (2/2 NC).
При этом варианте рабочая среда не протекает через клапан, а перекрыта плунжером, который прижат пружиной. При включении напряжения электромагнитная катушка поднимает плунжер и среда двигается к выпускному отверстию.

Нормально-открытый клапан прямого действия (2/2 NO).

При этом варианте отверстие открыто, рабочая среда направляется от впускного отверстия к выпускному. При подаче напряжения отверстие закрывается. Операция в обоих случаях зависит только от магнитного поля, создаваемого соленоидной катушкой.

Эти клапаны способны работать при нулевом давлении.

Клапан с принудительным подъемом мембраны

Нормально-закрытый клапан (2/2 NC) с принудительно поднимаемой диафрагмой, имеет впускное и выпускное отверстие в корпусе. В этих моделях плунжер механически прикреплен к диафрагме и управляет центральным пилотным отверстием и ходом основного уплотнения, что позволяет ему работать при нулевом перепаде давления.

Трехходовой электромагнитный клапан прямого действия

Трехходовой клапан имеет впускное и выпускное присоединительное отверстие в корпусе, а третье присоединительное отверстие находится в арматурной трубке («выхлоп»).

Нормально-закрытый трехходовой клапан (3/2 NC).
При этом варианте среда не пропускается через впускное отверстие, так как плунжер прижат к седлу пружиной. Но среда из выходного трубопровода выводится через «выхлоп». При подключении к электросети впускное отверстие открывает подачу рабочей среды, а «выхлоп» закрывается.

Нормально-открытый трехходовой клапан (3/2 NO).
В этом исполнении отверстие открыто, рабочая среда направляется от впускного отверстия к выпускному, а «выхлоп» закрыт. При подключении к электросети впускное отверстие закрывается, в то же время «выхлоп» открывается и соединяется с выходным трубопроводом. В обоих случаях операция зависит только от магнитного поля, создаваемого соленоидной катушкой.

Трехходовые электромагнитные клапаны могут работать при нулевом давлении.

Соленоидный клапан является одним из наиболее используемых компонентов в газовых и жидкостных системах, количество применений почти бесконечно. Вот некоторые примеры использования: системы отопления, технология сжатого воздуха, промышленная автоматизация, бассейн, стиральные машины, стоматологическое оборудование, системы мойки и оросительные системы.

Надеемся, что данная статья окажется Вам полезной и поможет разобраться в теме — электромагнитный клапан.

Весь список

соленоид — Перевод с английского на сербский

В вашем браузере деактивирован Javascript. Повторная активация позволит вам пользоваться словарным тренером и любыми другими программами.

solenoid in the PONS Dictionary
Monolingual examples (not verified by PONS Editors)

so·lenoid [‘səʊlənɔɪd] N

solenoid ELEC

solenoid m

solenoid ELEC

kalem m

соленоид (переключатель)

электромагнитный датчик

Одноязычные примеры (не проверено редакторами PONS)

Английский

Рядом с магнитом расположен соленоид. en.wikipedia.org

Одно из решений этой проблемы — просто согнуть соленоид в кольцо, замкнув концы. en.wikipedia.org

Главные часы подают напряжение на третий провод, чтобы подать напряжение на корректирующие соленоиды (называемые производителем магнитами сцепления) во вторичных часах. en.wikipedia.org

Стандартные вестгейты имеют один порт для подключения линии управления наддувом от линии подачи наддувочного воздуха или соленоида управления наддувом. en.wikipedia.org

Катушка соленоида клапана должна быть соединена последовательно со всеми элементами. en.wikipedia.org

Электромагнитные клапаны являются наиболее часто используемыми элементами управления в гидротехнике. en.wikipedia.org

Привод состоит из соленоида, который управляет плунжером/клапаном, который по-разному ограничивает поток воздуха через корпус устройства. en.wikipedia.org

Сама перекладина блокируется и разблокируется электрическим током, который активирует соленоиды в поезде, что приводит к гудящему электрическому звуку. en.wikipedia.org

Во время наземных операций соленоид ограничивает перепад давления до 0,25 фунтов на квадратный дюйм, чтобы обеспечить нормальное функционирование двери и аварийного выхода. en.wikipedia.org

В некоторых конструкциях используются электромагнитные силы в дополнение к силам соленоида. en.wikipedia.org

питание от

Просмотрите словарь

Английский

исключительно
торжественный
торжественность
торжествовать
торжественно
соленоид
домогаться
вымогательство
солиситор
заботливый
забота

Посмотреть «соленоид» на других языках

арабский
болгарский
Французский
Немецкий
итальянский
польский
Русский
словенский
испанский

Соленоид | Древо познания вики

в: Электричество

Посмотреть источник
Содержимое
1 Соленоид бесконечного непрерывного действия
1. 1 Внутри
1.2 Снаружи
1.3 Количественное описание
2 Индуктивность
3 Каталожные номера
Иллюстрация соленоида
Магнитное поле, создаваемое семиконтурным соленоидом (вид в поперечном сечении), описанное с помощью силовых линий.
Соленоид представляет собой катушку, свернутую в плотно упакованную спираль. Термин был изобретен в 1823 году Андре-Мари Ампером для обозначения спиральной катушки.
Как технический термин в изучении электромагнетизма, соленоид представляет собой катушку, которая «подобна трубе» в том смысле, что ее длина значительно больше, чем ее диаметр. На практике катушку часто наматывают на металлический сердечник, который создает однородное магнитное поле в объеме пространства (где может проводиться какой-либо эксперимент) при пропускании через него электрического тока. Соленоид — это тип электромагнита, целью которого является создание управляемого магнитного поля. Если цель соленоида состоит в том, чтобы препятствовать изменениям электрического тока, соленоид можно более конкретно классифицировать как индуктор, а не как электромагнит. Соленоид не обязательно прямой, например, электромагнит Уильяма Стерджена 1824 года состоял из соленоида, изогнутого в форме подковы.
В технике этот термин может также относиться к различным преобразователям, которые преобразуют энергию в линейное движение. Этот термин также часто используется для обозначения соленоидного клапана, который представляет собой интегрированное устройство, содержащее электромеханический соленоид, который приводит в действие пневматический или гидравлический клапан, или соленоидный переключатель, представляющий собой особый тип реле, внутри которого используется электромеханический соленоид для управлять электрическим выключателем; например, соленоид автомобильного стартера или линейный соленоид, который является электромеханическим соленоидом. Также существуют соленоидные болты, тип электронно-механического запорного механизма.
Бесконечный непрерывный соленоид
Бесконечный соленоид — это соленоид бесконечной длины, но с конечным диаметром. Непрерывный означает, что соленоид образован не дискретными катушками конечной ширины, а бесконечным множеством бесконечно тонких катушек без промежутка между ними; в этой абстракции соленоид часто рассматривается как цилиндрический лист из проводящего материала.
Внутри
Рисунок 1: Бесконечный соленоид с 3 произвольными петлями Ампера, помеченными a , б и с . Интегрирование по пути c показывает, что магнитное поле внутри соленоида должно быть радиально однородным.
Магнитное поле внутри бесконечно длинного соленоида однородно и его напряженность не зависит ни от расстояния до оси, ни от площади поперечного сечения соленоида.
Это расчет плотности магнитного потока вокруг соленоида, длина которого достаточна для того, чтобы можно было игнорировать краевые эффекты. На рис. 1 мы сразу знаем, что вектор плотности потока указывает на положительную z внутри соленоида и в отрицательном z направлении снаружи соленоида. Мы подтверждаем это, применяя правило захвата правой рукой для поля вокруг провода. Если мы обхватим провод правой рукой так, чтобы большой палец был направлен 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, и поле направлено только вниз.
Теперь рассмотрим воображаемый контур c , расположенный внутри соленоида. По закону Ампера мы знаем, что линейный интеграл B (вектор плотности магнитного потока) вокруг этого контура равен нулю, так как в нем отсутствуют электрические токи (можно также предположить, что электрическое поле контура, проходящее через контур, постоянно при таких условиях: постоянный или постоянно изменяющийся ток через соленоид). Выше мы показали, что внутри соленоида поле направлено вверх, поэтому горизонтальные участки петли c ничего не дают в интеграл. Таким образом, интеграл верхней части 1 равен интегралу нижней части 2. Поскольку мы можем произвольно изменять размеры петли и получать тот же результат, единственное физическое объяснение состоит в том, что подынтегральные функции фактически равны, то есть магнитное поле внутри соленоида однородно.
Снаружи
Аналогичный аргумент можно применить к контуру и , чтобы заключить, что поле вне соленоида постоянно.
Можно также использовать интуитивный аргумент, чтобы показать, что плотность потока вне соленоида фактически равна нулю. Линии магнитного поля существуют только в виде петель, они не могут расходиться или сходиться в точке, как линии электрического поля (см. Закон Гаусса для магнетизма). Линии магнитного поля следуют вдоль продольного пути соленоида внутри, поэтому они должны идти в противоположном направлении снаружи соленоида, чтобы линии могли образовать петлю. Однако объем снаружи соленоида намного больше, чем объем внутри, поэтому плотность силовых линий магнитного поля снаружи сильно снижается. Теперь вспомним, что поле снаружи постоянно. Чтобы общее количество линий поля сохранялось, внешнее поле должно стремиться к нулю по мере того, как соленоид становится длиннее.
Количественное описание
На рисунке показано, как закон Ампера можно применить к соленоиду.
Применение закона Ампера к соленоиду (см. рисунок справа) дает нам
где — плотность магнитного потока, — длина соленоида, — магнитная постоянная, число витков и ток. Отсюда мы получаем
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:
В большинстве соленоидов соленоид не погружен в материал с более высокой проницаемостью, а часть пространства вокруг соленоида покрыта материалом с более высокой проницаемостью, а часть просто воздухом (который ведет себя как свободное пространство). В этом сценарии полный эффект материала с высокой проницаемостью не виден, но будет эффективная (или кажущаяся) проницаемость μ _эфф такое, что 1 = μ _эфф = μ _r .
Включение ферромагнитного сердечника, такого как железо, увеличивает величину плотности магнитного потока в соленоиде и повышает эффективную проницаемость магнитного пути. Это выражается формулой
где µ _eff – эффективная или кажущаяся проницаемость керна. Эффективная проницаемость зависит от 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 конструкции зависимость между эффективной и относительной магнитными проницаемостями определяется следующим образом:
где k — коэффициент размагничивания сердечника.
Индуктивность
См. также: Индуктивность с физической симметрией
Как показано выше, плотность магнитного потока внутри катушки практически постоянна и определяется выражением
где µ ₀ — магнитная постоянная, число витков, ток и длина катушки. Без учета краевых эффектов полный магнитный поток через катушку получается путем умножения плотности потока на площадь поперечного сечения:
В сочетании с определением индуктивности
индуктивность соленоида следует как
Таблица индуктивности для коротких соленоидов с различным отношением диаметра к длине была рассчитана Деллинджером, Уиттмором и Оулдом.
Это, а также индуктивность более сложных форм можно вывести из уравнений Максвелла. Для жестких катушек с воздушным сердечником индуктивность зависит от геометрии катушки и количества витков и не зависит от тока.