Описание модели электромагнитного двигателя с КПД > 100%
Энергоинформ / Точка зрения / Описание модели электромагнитного двигателя с КПД > 100%
Описание модели электромагнитного двигателя с КПД > 100%
Давно уже не секрет, что двигатели с КПД больше 100% считаются невозможными. Их существование противоречит основному закону физики — Закону о сохранении энергии.
Этот закон гласит: Энергия не может появиться ниоткуда и исчезнуть в никуда. Она лишь может преобразовываться из одного вида энергии в другую. Например, из электрической в световую с помощью электрической лампы, или из механической в электрическую с помощью электрогенератора тока и так далее.
Конечно, это справедливо. Любому двигателю нужен источник энергии. Двигателю внутреннего сгорания — бензин, электродвигателю — источник электроэнергии. Например, аккумуляторы.
Но бензин не вечен, его нужно постоянно пополнять, да и аккумуляторы требуют периодической подзарядки.
Но, если использовать источник энергии, который бы не нуждался в пополнении, то есть неисчерпаемый источник энергии, двигатель с КПД больше 100% вполне мог бы иметь право на существование.
На первый взгляд существование такого источника в природе невозможно. Однако это только на первый, неподготовленный, взгляд.
Возьмём, к примеру, гидроэлектростанцию. Вода, собранная в огромное водохранилище, падает с большой высоты плотины и вращает гидротурбину, которая в свою очередь вращает электрогенератор. Электрогенератор вырабатывает электроэнергию.
Вода падает под действием гравитации Земли. При этом совершается работа по выработке электроэнергии, хотя гравитация Земли, являясь источником энергии притяжения, не уменьшается. Затем вода под действием излучения Солнца и всё той же гравитации снова возвращается в водохранилище.
Ведь не только гравитация может служить источником неисчерпаемой энергии.
«Постоянный магнит ниоткуда не получает энергию, а его магнитное поле не расходуется, когда им что-либо притягиваешь».
Постоянный магнит притянул к себе железный предмет. Тем самым совершил работу. Но его сила при этом совершенно не уменьшилась. Это уникальное свойство постоянного магнита позволяет использовать его в качестве
Конечно, создание двигателя на основе постоянного магнита и с КПД больше 100% очень смахивает на создание пресловутого «Вечного двигателя», модели коего заполонили страницы интернета, но это не так. Магнитный двигатель не Вечный, но Даровой. Рано или поздно его детали износятся и потребуют замены, а источник энергии, постоянный магнит, практически вечен.
Правда некоторые «специалисты» утверждают, что постоянный магнит постепенно теряет свою притягивающую силу в результате так называемого старения. Это утверждение неверно, но даже если это и так, он не изнашивается механически и вернуть его в прежнее, рабочее состояние можно всего одним магнитным импульсом. А производители современных постоянных магнитов гарантируют его неизменное состояние в течение не менее 10 лет.
Двигатель, требующий перезарядки один раз в десять лет, и при этом дающий чистую и безопасную энергию, вполне может претендовать на роль спасителя человеческой цивилизации от неизбежного энергетического
Армагеддона.
Попытки создания магнитного двигателя с КПД больше 100% делались неоднократно. К сожалению, пока никому не удалось создать чего-либо серьёзного. Хотя потребность в таком двигателе в наше время растёт с небывалой скоростью. А если есть спрос, то предложения обязательно будут.
Одна из моделей такого двигателя и предлагается на суд специалистов в области электротехники и энтузиастов альтернативной энергетики.
В принципе, ничего сложного в модели магнитного двигателя нет. Однако создание модели весьма не просто. Требуются достаточно серьёзное станочное оборудование и высокое качество производства. Модель невозможно сделать одним напильником и на «коленке». Хотя «тульские левши» ещё не перевелись на Руси.
На рисунке схематически изображена конструкция магнитного двигателя с КПД больше 100%.
- Постоянные магниты неодим-железо-бор с максимально возможной индукцией магнитного поля.
- Немагнитный диэлектрический ротор. Материал ротора — текстолит или стеклотекстолит.
- Статор. Или подшипниковые щиты. Материал — алюминий.
- Контактные кольца. Материал — медь.
- Электромагнитные катушки. Соленоиды, навитые тонким медным проводом.
- Контактные щётки. Материал — электрографит.
- Диск управления подачи электрического импульса на электромагнитные катушки.
- Оптопары на просвет. Датчики управления подачи электрического импульса на электромагнитные катушки.
- Шпильки статора, регулирующие зазор между постоянными магнитами и электромагнитными катушками.
- Вал ротора. Материал сталь.
- Замыкающие магнитопроводы. Кольца из мягкого железа, усиливающие силу постоянных магнитов.
Постоянные магниты расположены в подшипниковых щитах по диаметру с чередующейся полярностью.
Электромагнитные катушки расположены в роторе аналогичным способом.
Принцип работы магнитного двигателя основан на взаимодействии постоянного и электромагнитного полей.
Если по катушке, намотанной медным проводом (соленоидом), пропустить электрический ток, то в нём возникнет магнитное поле, которое станет взаимодействовать с магнитным полем постоянных магнитов. Другими словами, катушка втянется в зазор между постоянными магнитами.
Если ток выключить, катушка выйдет из зазора между постоянными магнитами без сопротивления.
По своей сути магнитный двигатель является синхронным электромагнитным двигателем. Только многополюсным и без использования железа в электромагнитных катушках. Железо, хоть и усиливает магнитную силу электромагнитной катушки, в этом двигателе использоваться не может, поскольку остаточная индукция неодимовых магнитов достигает 1,5Тл и на перемагничивание железных сердечников электромагнитных катушек, которые намагничиваются под действием постоянных магнитов, затрачивается огромное количество энергии.
А катушка без сердечника будет взаимодействовать с постоянным магнитом при любых (даже самых малых) значениях электрического тока. И будет абсолютно инертна к постоянным магнитам, если тока в катушке не будет.
Конечно, конструкция электромагнитного двигателя, в котором применяются катушки медного провода без железного сердечника, не нова. Есть масса вариантов и масса оригинальных конструкций, в которых используется принцип взаимодействия постоянного тока и электромагнитной катушки без сердечника. Но ни одна конструкция не имеет КПД больше 100%. Причина этого не в конструкции двигателя, а в неправильном понимании природы, как постоянного магнита, так и электрического тока.
Дело в том, что до сих пор магнитное поле постоянного магнита считается сплошным и однородным. И электромагнитное поле соленоида также считается однородным и сплошным. К сожалению, это большое заблуждение.
По своей сути, домены — это те же магниты, только очень маленькие. Их размер порядка 4 микрон. А если взять два обычных магнита, положить их на стол одноимёнными полюсами вниз и попытаться сблизить, то нетрудно заметить, что они отталкиваются друг от друга. Также отталкиваются и их магнитные поля. Так как же магнитное поле постоянного магнита может быть сплошным? Однородным — да, но не сплошным.
Магнитное поле постоянного магнита состоит из множества отдельных магнитных полей размером порядка 4 микрон. Их называют силовыми линиями магнитного поля и ещё из школьной программы по физике все знают, как их обнаружить с помощью железных опилок и листа бумаги. На самом деле железные опилки сами становятся доменами и продолжают постоянный магнит.
Но если магнитное поле постоянного магнита состоит из множества магнитных полей, то и электромагнитное поле соленоида тоже не может быть сплошным. Оно также должно состоять из множества отдельных магнитных полей. Однако в катушке медного провода нет доменов. Есть проводник и электрический ток. А электрический ток это поток свободных электронов. Каким образом этот электронный поток может создавать магнитное поле?
Магнитный момент электронов обусловлен собственным вращением электронов. Спином. Если электроны вращаются в одном направлении и в одной плоскости их магнитные моменты суммируются. Поэтому они ведут себя подобно доменам в постоянном магните, выстраиваясь в электронные столбы и создавая отдельное электромагнитное поле.
К сожалению, пока не установлена количественная связь между напряжением и числом магнитных полей. Нельзя сказать, что напряжение в 1 Вольт создаёт одно поле. Над решением этой задачи ещё предстоит поломать голову учёным. Но то, что связь есть, установлено определённо. Определённо установлено и то, что одно магнитное поле постоянного магнита может соединиться только с одним магнитным полем соленоида. Причём наиболее эффективна эта связь будет тогда, когда толщина этих полей совпадёт.
Толщина магнитных полей постоянного магнита порядка 4 микрон. Поэтому площадь магнитного полюса не должна быть большой. Иначе придётся пускать на обмотку соленоида слишком большое напряжение.
Возьмём, например, магнит, у которого площадь полюса равна 1 квадратному сантиметру. Разделим его на 4 микрометра.
1/0,0004=2500.
То есть для эффективной работы катушки с магнитом, у которого площадь магнитного полюса 1 квадратный сантиметр, необходимо подать на эту катушку электрический ток с напряжением 2500 Вольт. При этом сила тока должна быть очень маленькой. Примерно 0,01 Ампера. Точные значения силы тока ещё не установлены, но известно одно, чем меньше сила тока, тем выше КПД. Очевидно, причиной этому является то обстоятельство, что электрическая энергия переносится электронами. Однако один электрон не может перенести большое количество энергии. Чем больше энергии переносит электрон, тем больше потерь от столкновения электронов с атомами в кристаллической решётке проводника электротока. Это как движение снежного кома по склону горы поросшей деревьями. Чем больше снежный ком, тем чаще он сталкивается с деревьями, оставляя часть снега на стволах. Так и электрон, сталкиваясь с атомами, отдаёт им часть своей энергии.
Если же в работе участвует множество слабо возбуждённых электронов, то энергия между ними распределяется поровну и электроны гораздо свободнее проскальзывают между атомами кристаллической решётки проводника.
Вот почему по одному и тому же проводнику ток малой силы и высокого напряжения можно передать с гораздо меньшими потерями на сопротивление, чем ток малого напряжения и большой силы.
Таким образом, для эффективного взаимодействия электромагнитной катушки без сердечника с постоянным магнитом, необходимо навить катушку тонким проводом, порядка 0,1 мм и с большим количеством витков, порядка 6 000. И подать на эту катушку электроток большого напряжения. Только при таких условиях двигатель получит возможность иметь КПД больше 100%. Причем, чем меньше сила тока в электромагнитных катушках, тем выше КПД. Более того, электрический ток на катушку можно подавать короткими импульсами. В тот момент, когда катушка приблизилась к постоянному магниту на минимальное расстояние. Это ещё больше повысит эффективность работы двигателя. Но самую большую эффективность двигатель приобретёт в том случае, когда электромагнитные катушки закольцевать с конденсаторами, создав некоторое подобие колебательного контура, широко применяемого в радиоэлектронике для создания электромагнитных волн.
Ведь по закону о сохранении энергии электроток не может исчезнуть бесследно. В колебательном контуре он всего лишь перемещается из электромагнитной катушки в конденсатор и обратно, создавая при этом электромагнитные волны. При этом потери электроэнергии минимальные и обусловлены только сопротивлением материала. А на создание электромагнитных волн энергия практически не тратится. По крайней мере, так утверждает учебник по физике. И если использовать это явление на взаимодействие с постоянными магнитами, получим механическую энергию, практически не потратив на это электрическую.
В общем можно констатировать, что секрет двигателя с КПД больше 100% не в конструкции двигателя, а в принципе взаимодействия постоянного магнита и электромагнитной катушки с электрическим током.
Возьмём, к примеру, автомобильный двигатель внутреннего сгорания. Есть автомобили двигатели, которых имеют простейшую конструкцию и потребляют 20 литров топлива на 100 километров пути.
При этом обладая мощностью каких-то 70 лошадиных сил. А есть автомобили, двигатели которых увешаны электроникой, потребляющие всего 10 литров топлива на 100 километров пути, но имеющие мощность до 200 лошадиных сил. Хотя принцип действия у обоих автомобилей одинаков. Разница лишь в том, как используется этот принцип действия. Можно просто залить порцию топлива в цилиндр двигателя и как попало поджечь его, а можно подготовить высококачественную топливную смесь, вовремя впрыснуть её в цилиндр и вовремя поджечь.
В электромагнитном двигателе цилиндром служит электромагнитная катушка. А топливом электрический ток. Но для двигателей внутреннего сгорания придуманы различные виды топлива. От дизельного до высокооктанового. И для каждого типа двигателя предназначен свой тип топлива. Двигатель, рассчитанный на работу с высокооктановым бензином, не может работать на дизельном топливе. И даже работая на низкооктановом бензине, он не сможет дать тех технических возможностей, которые от него требуют.
У электрического тока тоже два параметра. Сила тока и напряжение. Электрический ток высокого напряжения можно сравнить с высокооктановым бензином. Пуская на катушку электрический ток высокого напряжения, необходимо следить, чтобы смесь не была слишком обогащённой. То есть сила тока должна быть достаточной, но не превышала необходимой. Иначе излишняя энергия просто вылетит в трубу и значительно уменьшит КПД двигателя.
Конечно, сравнивать электромагнитный двигатель с двигателем внутреннего сгорания не совсем уместно. Повысить мощность двигателя внутреннего сгорания можно, увеличив давление в камере сгорания. С электромагнитным двигателем такой фокус не удастся. Можно увеличить длину импульса в электромагнитной катушке. Мощность, конечно, увеличится, но и КПД упадёт.
Увеличивать мощность электромагнитного двигателя следует лишь путём увеличения количества полюсов. Это словно собачья упряжка.
Одно животное, конечно, из себя реальной силы не представляет, но два десятка — это уже что-то весьма серьёзное. Поэтому, в двигателе применяется многополюсная система, все катушки в которой подключены параллельно. В мощных двигателях количество полюсов может исчисляться сотнями.
В небольшой модели двигателя, гораздо эффективнее применять систему в которой электромагнитные катушки расположены в роторе. В данном случае катушка работает одновременно с двумя магнитами. Это в два раза увеличивает эффективность работы катушки даже при том, что импульс на катушки передаётся через щёточный узел.
В больших двигателях с многороторной ситемой гораздо эффективнее применять систему с постоянными магнитами на роторе. Кострукция упрощается, а катушки которые работают только на одну сторону, находятся только на крайних статорах. Катушки же внутренних статоров работают сразу на две стороны.
В природе самым сильным животным является слон.
Но он много ест, и вес, который он способен поднять, значительно меньше его собственного веса. Поэтому КПД его работы очень низок.
Маленький муравей ест очень мало. А вес, который он может поднять, превышает его собственный вес в 20 раз. Чтобы получить упряжку с большим КПД нужно запрягать в неё не слона, а кучу муравьёв.
Автор: Владимир Чернышов / [email protected]
Соленоидный двигатель – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Соленоидный двигатель
Cтраница 1
Соленоидные двигатели можно классифицировать на резонансные и нерезонансные. По конструкции нерезонансные двигатели бывают однокатушечные и многокатушечные. В параметрическом двигателе сердечник при втягивании его в соленоид ( катушку) занимает среднее положение не сразу, а после нескольких колебаний около положения магнитного равновесия. При совпадении собственных колебаний сердечника с частотой сети наступает резонанс.
[1]
Соленоидный двигатель является наиболее простым по конструкции из названных и компактным. Недостатками его являются низкий КПД и большая скорость движения рабочего органа. В настоящее время преодолеть эти недостатки является невозможным, что затрудняет применение подобного двигателя для насосов, предназначенных для добычи нефти. [2]
В однокатушечных соленоидных двигателях включение и выключение рабочей катушки осуществляется механическим выключателем под действием тела сердечника, что не нашло применения в приводе насосов, либо при помощи полупроводникового вентиля. Обратный ход в обоих случаях осуществляется за счет упругости пружины. В многокатушечных соленоидных двигателях попеременное включение катушек осуществляется при помощи вентилей. К каждой катушке ток от источника питания подается в один из полупериодов синусоидального напряжения. Сердечник поочередно втягивается то одной, то другой катушкой, совершая возвратно-поступательное движение.
[3]
В качестве исполнительных элементов предполагается использовать реверсивные синхронные двигатели, шаговые реверсивные двигатели и кодовые наборы импульсных соленоидных двигателей. Исполнительные элементы могут воздействовать на дистанционные задатчики локальных регуляторов или непосредственно на исполнительные механизмы. [4]
Разрабатывались и проверялись схемы с приводом от соленоидных двигателей, схемы с различными механическими преобразователями вращательного движения в возвратно-поступательное. [5]
При неравенстве напряжений на конденсаторе переменной емкости Сх и постоянной емкости С1 на вход усилителя У прибора подается напряжение рассогласования Up, которое преобразуется вибропреобразователем ВП в переменное напряжение. Переменное напряжение усиливается усилителем У и подается на соленоидный двигатель М, который воздействует на конденсатор переменной емкости Сх и на показывающее и пишущее устройство прибора.
[7]
Зону нечувствительности имеют тиратроны в двухтактной схеме и гидравлические серво-цилиндры, а гистерезис – пневматические клапаны и соленоидные двигатели. Примерами систем с изменяющимися параметрами служат реактивный двигатель и регуляторы давления переменного потока. Сюда же относится очень важная нелинейность, существующая во всех линейных системах – ограничение максимальной возможной величины корректирующей силы, момента или мощности. Это ограничение может быть вызвано источником питания, которым может служить баллон сжатого воздуха, паровой котел, электрический двигатель или генератор. Ограничение может также накладываться размерами и весом выходного преобразователя информации в мощность, который превращает пневматический или электрический управляю ций сигнал в регулируемую величину полезной механической мощности. В любом случае, когда управляющий сигнал превышает некоторую величину, выходной сигнал ограничен и не зависит от входных сигналов, превышающих уровень ограничения, или насыщения.
[8]
В однокатушечных соленоидных двигателях включение и выключение рабочей катушки осуществляется механическим выключателем под действием тела сердечника, что не нашло применения в приводе насосов, либо при помощи полупроводникового вентиля. Обратный ход в обоих случаях осуществляется за счет упругости пружины. В многокатушечных соленоидных двигателях попеременное включение катушек осуществляется при помощи вентилей. К каждой катушке ток от источника питания подается в один из полупериодов синусоидального напряжения. Сердечник поочередно втягивается то одной, то другой катушкой, совершая возвратно-поступательное движение. [9]
Следует отметить, что проблема воздействия УВМ на исполнительные механизмы еще не нашла оптимального решения. Перечисленные устройства, связанные с использованием цифро-аналоговых преобразователей и специальных устройств памяти являются весьма громоздкими и обладают невысоким быстродействием. Поиски новых методов ведутся по пути создания цифровых исполнительных механизмов в виде, например, кодовых наборов соленоидных двигателей, а также применения реверсивных шаговых двигателей. [10]
Страницы: 1
Повышение эффективности работы магнитно-соленоидного мотор-генератора Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»
УКД 629.7.031.8
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ МАГНИТНО-СОЛЕНОИДНОГО
МОТОР-ГЕНЕРАТОРА
А. О. Климова Научный руководитель – И. В. Трифанов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
В связи со скорым исчерпанием органического не возобновляемого топлива и особенно в связи с наступлением глобального энергетического и экологического кризиса цивилизации, создание двигателей на постоянных магнитах лучший способ выхода из данной ситуации. Повышение эффективности работы МСМГявляется актуальной проблемой.
Ключевые слова: магнит, соленоид, мотор-генератор, неодимовый магнит, постоянный магнит.
IMPROVING THE EFFICIENCY OF MAGNETIC-SOLENOID OPERATION
OF THE MOTOR-GENERATOR
A. O. Klimova Scientific supervisor – I. V. Trifanov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
In connection with the imminent exhaustion of non-renewable organic fuels and especially with the onset of global energy and environmental crisis of civilization, the creation of motors with permanent magnets the best way out of this situation. The efficiency MSMG is an important issue.
Key words: magnet, solenoid, motor-generator, NdFeB magnet, permanent magnet.
Магнитно-соленоидный мотор-генератор (МСМГ) [1] содержит центральный соленоид 1 с обмоткой 2, 4 постоянных магнита (3, 4), с осевой намагниченностью, размещенных попарно-параллельно в квадратуре, жестко размещенных на ободе 5 две неподвижные генераторных обмотки 6, 7 с регуляторами напряжения 8, 9, общий регулятор 10, датчики положении ПМ 13, 14. В состав МД входит также механический узел крепления магнитов, содержащий горизонтальную ось 15 с подшипником вращения 16, вертикальную ось вращения 17, основание 18. Устройство содержит также пусковой источник электроэнергии 11 и магнитопровод 12, проходящий через индуктивные генераторные обмотки 6, 7 (рис.1).
Магнитно-электрический преобразователь реализует принцип коммутации магнитного поля малозатратным электромагнитным способом инверсии электрического тока в центральном соленоиде и может полностью автономно работать одновременно или раздельно и в двигательном и генераторном режимах после его запуска. Для первоначальной разгона такого необычного автономного мотор-генератора МД и введение его в рабочий режим, также как и в автомобильном ДВС, необходим аккумулятор для запуска, а роль стартера выполнит центральный соленоид 2. Благодаря наличию неоднородного магнитного поля соленоида 2 и поочередной смены полярности его электромагнитом 1, 2 магниты 3, 4 приобретают момент вращения и начинают вращаться При вращении магниты наводят ЭДС в обмотках 6, 7, электроэнергия с которых по-
Актуальные проблемы авиации и космонавтики – 2017. Том 2
ступает на центральный соленоид и в нагрузку. Таким образом, данный полярный магнитный преобразователь обеспечивает отбор энергии ПМ и совмещенный мотор-генераторный режим работы.
Запуск осуществляется подачей электроэнергии от аккумулятора 11 в магнитопровод 12 через общий регулятор 10. При наличии неоднородного магнитного поля соленоида 2 и попеременной сменой полярности его электромагнитом 1,2 магниты 3,4 размещенные попарно-параллельно, размещенных на ободе 5 начинают вращение на подшипнике вращения 16 закрепленной на вертикальной оси 17. При вращении магниты наводят ЭДС в обмотках 6,7, затем полученная энергия поступает на центральный соленоид и в нагрузку.
Достоинства магнитного двигателя: полная автономия, экономия топлива, возможность из подручных средств организовать двигатель в любом нужном месте; мощный прибор на неодимо-вых магнитах способен обеспечивать энергией жилое помещение до 10 КВт и выше; гравитационный двигатель способен работать до полного износа и даже на последней стали работы выдавать максимальное количество энергии.
Недостатки магнитного двигателя: магнитное поле может негативно влиять на здоровье человека, особенно этому фактору подвержен космический (реактивный) двигатель; несмотря на положительные результаты опытов, большинство моделей не способны работать в нормальных условиях; даже после приобретения готового мотора, его бывает очень сложно подключить [2].
Постоянные магниты характеризуются тремя основными параметрами: остаточной магнитной индукцией Вг, коэрцитивной силой Не и энергетическим произведением ВН.
Вг определяет величину магнитного потока. Если в генератор поставить магниты с большей магнитной индукцией, то пропорционально увеличится напряжение на обмотках, а значит и мощность генератора. Не определяет магнитное напряжение. Если в генератор поставить магниты с большей коэрцитивной силой, то магнитное поле сможет преодолевать большие воздушные зазоры. По величине ВН можно судить о том, насколько будут малы габариты магнитной системы. Коэрцитивная сила – это величина магнитного поля, в которое нужно поместить магнит, чтобы его “размагнитить”. Данная величина, как правило, очень важна в случаях, если магнит
эксплуатируется в условиях жёсткого внешнего магнитного поля, как правило вблизи мощных электроузлов.
В данной установке для повышения эффективности работы МСМГ возьмем за основу не-одиновые магниты 4 шт. типа 1а – сплошные цилиндры, двухполюсные с плоскопараллельными полюсами. Неодимовый магнит — постоянный мощный редкоземельный магнит, состоящий из сплава неодима, бора и железа. Известен своей мощностью притяжения и высокой стойкостью к размагничиванию.
Неодимовые магниты получают в специальных печах, где процесс происходит без доступа кислорода, в вакууме или атмосфере с инертным газом. Самые распространенные — это магниты с аксиальным намагничиванием, в которых вектор поля направлен вдоль одной из плоскостей, где измеряется толщина. Также у разных видов имеется свой температурный предел, который варьируется от восьмидесяти до двухсот пятидесяти градусов. При температуре выше предельной магнит теряет свои свойства. Правильное и аккуратное использование служит залогом сохранения качеств в течение тридцати лет и более.
Неодимовые магниты теряют не более 1-2 % своей намагниченности за 10 лет. Но их можно легко размагнитить, нагрев до температуры +70 °С и более.
Хороший неодимовый магнит обладает магнитной индукцией не менее 12500 Гс = 1,25Тл.
Главная отличительная особенность неодимовых магнитов – их невероятная сила при маленьких размерах. Применение неодимовых магнитов может повысить КПД МСМГ до 60-98% за счет долгого срока их жизни [3].
В результате выполненных исследований предложено использование постоянных неодимовых магнитов. Разработана 8ЛБТ-диаграмма процессов работы МСМГ.
Библиографические ссылки
1. Дудышев Валерий Дмитриевич. Магнитно-соленоидная обратимая машина (мотор-генератор) полярного типа. Журнал «Новая энергетика №18». С 25
2. Дудышев Валерий Дмитриевич. Вечный электромагнитный двигатель-генератор. Журнал «Новая энергетика №24». С 31.
3. Ившин К. А., Васильев А. А., Соловьев А. Н. – Многополюсные неодимовые магниты для источника поляризованных атомов // Журнал «Известия высших учебных заведений» – Приборостроение т. 59, № 1. С. 60.
© Климова А. О., 2017
Как сделать соленоидный двигатель
Современные инженеры регулярно проводят эксперименты по созданию устройств с нестандартной конструкцией, таких как, например, аппарат вращения на неодимовых магнитах. Среди этих механизмов следует отметить и соленоидный двигатель, преобразующий энергию электрического тока в механическую энергию.
Соленоидный двигатель принцип работы
Соленоидные двигатели могут состоять из одной или нескольких катушек – соленоидов. В первом случае задействована всего лишь одна катушка, при включении и выключении которой происходит механическое движение кривошипно-шатунного механизма. Во втором варианте используется несколько катушек, включающихся поочередно с помощью вентилей, когда подача тока от источника питания осуществляется в один из полупериодов синусоидального напряжения. Возвратно-поступательные движения сердечников приводят в движение колесо или коленчатый вал.
В соответствии с основной классификацией, соленоидные двигатели бывают резонансными и нерезонансными. В свою очередь, существует однокатушечная и многокатушечная конструкции нерезонансных двигателей. Известны также параметрические двигатели, в которых сердечник втягивается в соленоид, но занимает нужное положение при достижении магнитного равновесия после нескольких колебаний. При совпадении частоты сети с собственными колебаниями сердечника может произойти резонанс.
Соленоидные двигатели отличаются компактностью и простотой конструкции. Среди недостатков следует отметить низкий коэффициент полезного действия этих устройств и высокую скорость движения. До настоящего времени эти недостатки не удалось преодолеть, поэтому данные механизмы не нашли широкого применения на практике.
Рабочая катушка однокатушечных устройств включается и выключается с помощью механического выключателя, за счет действия тела сердечника или полупроводниковым вентилем. В обоих вариантах обратный ход обеспечивается пружиной, обладающей упругостью. В двигателях с несколькими катушками рабочие органы включаются только вентилями, когда к каждой катушке по очереди подводится ток в промежутке одного из полупериодов синусоидального напряжения. Сердечники катушек начинают поочередно втягиваться, в результате, это приводит к совершению возвратно-поступательных движений. Эти движения через приводы передаются на различные двигатели, выполняющие функцию исполнительных механизмов.
Устройство соленоидного двигателя
Существуют различные типы механических и электрических устройств, работа которых основывается на преобразовании одного вида энергии в другой. Их основные типы широко используются во всех машинах и механизмах, применяемых на производстве и в быту. Существуют и нетрадиционные аппараты, работа над которыми осуществляется пока на уровне экспериментов. К ним можно отнести и соленоидные двигатели, работающие на основе магнитного действия тока. Его основным преимуществом считается простота конструкции и доступность материалов для изготовления.
Основным элементом данного устройства является катушка, по которой пропускается электрический ток. Это приводит к образованию магнитного поля, втягивающего внутрь плунжер, выполненный в виде стального сердечника. Далее, с помощью кривошипно-шатунного механизма, поступательные движения сердечника преобразуются во вращательное движение вала. Можно использовать любое количество катушек, однако, наиболее оптимальным считается вариант с двумя элементами. Все эти факторы нужно обязательно учитывать при решении вопроса как сделать соленоидный двигатель своими руками из подручных материалов.
Нередко рассматривается вариант с тремя катушками, отличающийся более сложной конструкцией. Тем не менее, он обладает более высокой мощностью и работает значительно равномернее, не требуя маховика для плавности хода.
Работа данного устройства осуществляется следующим образом.
- Из электрической сети ток попадает на распределитель через щетку соленоида, после чего поступает уже непосредственно в этот соленоид.
- После прохождения по обмотке, ток вновь возвращается в сеть через общие кольца и щетку, установленные в распределителе. Прохождение тока приводит к образованию сильного магнитного поля, втягивающего плунжер внутрь катушки к ее середине.
- Далее поступательное движение плунжера передается шатуну и кривошипу, осуществляющих поворот коленчатого вала. Одновременно с валом происходит поворот распределителя тока, запускающего в действие следующий соленоид.
- Второй соленоид начинает действовать еще до окончания работы первого элемента. Таким образом, он оказывает помощь при ослаблении тяги плунжера первого соленоида, поскольку уменьшается длина его плеча в процессе поворота кривошипа.
- После второго соленоида в работу включается следующая – третья катушка и весь цикл полностью повторяется.
Соленоидный двигатель своими руками
Лучшим материалом для катушек считается текстолит или древесина твердых пород. Для намотки используется провод ПЭЛ-1 диаметром 0,2-0,3 мм. Наматывание выполняется в количестве 8-10 тыс. витков, обеспечивая сопротивление каждой катушки в пределах 200-400 Ом. После намотки каждых 500 витков делаются тонкие бумажные прокладки и так до окончательного заполнения каркаса.
Для изготовления плунжера применяется мягкая сталь. Шатуны могут быть изготовлены из велосипедных спиц. Верхнюю головку нужно делать в виде небольшого кольцеобразного ушка с необходимым внутренним диаметром. Нижняя головка оборудуется специальным захватом для крепления на шейке коленчатого вала. Он изготавливается из двух жестяных полосок и представляет собой вилку, которая надевается на шейку кривошипа. Окончательное крепление вилки осуществляется медной проволокой, продеваемой через отверстия. Шатунная вилка надевается на втулку, выполненную из медной, бронзовой или латунной трубки.
Коленчатый вал делается из металлического стержня. Его кривошипы располагаются под углом 120 градусов относительно друг друга. На одной стороне коленчатого вала закрепляется распределитель тока, а на другой – маховик в виде шкива с канавкой под приводной ремень.
Для изготовления распределителя тока можно использовать латунное кольцо или отрезок трубки подходящего диаметра. Получается одно целое кольцо и три полукольца, расположенные по отношению друг к другу со сдвигом на 120 градусов. Щетки делаются из пружинных пластинок или слегка расклепанной стальной проволоки.
Крепление втулки распределителя тока производится на текстолитовый валик, надеваемый на один из концов коленчатого вала. Все крепления осуществляются с помощью клея БФ и шпонок, изготавливаемых из тонкой проволоки или иголок. Установка распределителя выполняется таким образом, чтобы включение первой катушки происходило при нахождении плунжера в самом нижнем положении. Если провода, идущие от катушек на щетки, поменять местами, то вращение вала будет происходить в обратном направлении.
Установка катушек производится в вертикальном положении. Они закрепляются разными способами, например, деревянными планками, в которых предусмотрены углубления под корпуса катушек. По краям крепятся боковины из фанеры или листового металла, в которых предусмотрены места под установку подшипников под коленчатый вал или латунных втулок. При наличии металлических боковин, крепление втулок или подшипников производится методом пайки. Подшипники рекомендуется устанавливать и в средней части коленчатого вала. С этой целью предусматриваются специальные жестяные или деревянные стойки.
Во избежание сдвига коленчатого вала в ту или иную сторону на его концы рекомендуется припаять кольца из медной проволоки, на расстоянии примерно 0,5 мм от подшипников. Сам двигатель должен быть защищен жестяным или фанерным кожухом. Расчеты двигателя выполняются исходя из переменного электрического тока, напряжением 220 вольт. В случае необходимости устройство может функционировать и при постоянном токе. Если же сетевое напряжение составляет всего 127 вольт, количество витков катушки следует снизить на 4-5 тысяч витков, а сечение провода уменьшить до 0,4 мм. При условии правильной сборки, мощность соленоидного двигателя составит в среднем 30-50 Вт.
Как сделать соленоидный двигатель в домашних условиях
Одноступенчатый насос Grundfos TP 65-340/2 A-F-A-BAQE, 3х400V (арт.96087504)
Одноступенчатый насос Grundfos TP 65-340/2 A-F-A-BAQE является одноступенчатым центробежным, ссоосными патрубками (“ин-лайн”), электродвигателем иторцевым уплотнением вала.
Конструкция этого насоса с «сухим» ротором делает его менее чувствительными к включениям в перекачиваемой среде по сравнению с подобными насосами с «мокрым»ротором. Насос сконструирован так, чтобы его можно было снять с трубопровода без разборки элементов системы. Следовательно, даже для самого большого насоса сервисные работы могут быть проведены одним человеком.
Назначение:
- Системы отпления
Одноступенчатый насос Grundfos TP 65-340/2 A-F-A-BAQE может использоваться в больших отопительных системах в качестве:
основного насоса;
насоса подмешивающего контура;
насоса рециркуляции котла;
насоса параллельного фильтра;
насоса контура рекуперации;
насоса подпитки;
циркуляционного насоса в системе горячего водоснабжения - Насосы в холодильных системах и в системахвентиляции и кондиционирования
Одноступенчатый насос Grundfos TP 65-340/2 A-F-A-BAQE может использоваться и в холодильных системах, системах вентиляции и кондиционирования, гдетемпература перекачиваемой среды, как правило, ниже,чем окружающая температура, что может привести к образованию конденсата на на корпусе насоса.
Одноступенчатый насос Grundfos TP 65-340/2 A-F-A-BAQEсконструирован так, что корпус насоса отделен отдвигателя и электроники, и конденсат не может повредитьдвигатель или его электронную часть.
Перекачиваемая жидкость:
Чистые, маловязкие, неагрессивные и негорючие жидкости, не содержащие каких-либо твердых включений или волокон, которые могут механически или химически воздействовать на насос
Особенности и преимущества:
- Оптимизированные гидравлические характеристики,повышенный КПД
Экономия электроэнергии. - Электродвигатель высшего класса энергоэффективности
Двигатели с числом оборотов 2900 и 1450 мин-1,в стандартной комплектации поставляются сэлектродвигателями высшего класса энергоэффективности IE2/IE3. - Рабочее колесо и сменное кольцо щелевогоуплотнения из нержавеющей стали
- Катафорезное покрытие чугунных деталей
Коррозионная стойкость. - Модульная конструкция
Удобство технического обслуживания. - Конструкция «Ин-лайн»
Снижение затрат на монтаж системы.
Механическое уплотнение вала:
BAQE– Стандартное уплотнение типа B (с резиновымсильфоном). Материалы колец пары трения: графит/карбид кремния. Материал кольца вторичногоуплотнения: EPDM
| Электрические параметры | |
| Электропитание, В: | 3х400 |
| Номинальная мощность, кВт: | 5.5 |
| Защита электродвигателя: | встроенный терморезистор PTC |
| Класс защиты изделия: | IP 55 |
| Класс изоляции: | F |
| Гидравлические параметры | |
| Макс. рабочее давление, бар: | 16 |
| Номинальный расход м3/ч: | 49.1 |
| Номинальный напор, м: | 28 |
| Максимальный напор, м: | 33.4 |
| Максимальный расход, м3/ч: | 57 |
| Общее | |
| Модельный ряд: | TP |
| Тип насоса: | Циркуляционный ин-лайн |
| Подгруппа модельного ряда: | TP 65 |
| Вид насоса: | Поверхностный |
| Монтаж | |
| Присоединение: | Фланцы круглые |
| Размер присоединения: | DN65 |
| Монтажная длина, мм: | 360 |
| Конструктивные особенности | |
| Тип ротора: | Сухой |
| Xарактеристики рабочей среды, рабочие режимы | |
| Качество воды: | Чистая вода |
| Температурные режимы | |
| Температура перекачиваемой жидкости, °С: | от +2 до + 120 °С |
| Материалы | |
| Материал корпуса: | Чугун |
| Материал рабочего колеса: | Чугун |
| Рабочее колесо: | Закрытое |
| Уплотнение вала: | BAQE |
| Габаритные размеры, вес | |
| Высота, мм: | 560 |
| Длина, мм: | 770 |
| Ширина, мм: | 390 |
| Вес, кг: | 96 |
| Прочее | |
| Артикул поставщика: | 96087504 |
| Страна: | Россия |
| Гарантия (лет): | 2 |
Avis et Test – двигатель электрический асинхронный
Offres spéciales sur les двигатель электрический асинхронный on aliexpress
Quel que soit l’objet de votre désir, la plateforme d’AliExpress est une véritable mine d’or. Une envie de двигатель электрический асинхронный? N’allez pas plus loin! Nous proposons des milliers de produits dans toutes les catégories de vente, afin de satisfaire toutes vos envies. Des grandes marques aux vendeurs plus originaux, du luxe à l’entrée de gamme, vous trouverez TOUT sur AliExpress, avec un service de livraison rapide et fiable, des modes de paiement sûrs et pratiques, quel que soit le montant et la quantité de votre commande.
Sans oublier les économies dont vous pouvez bénéficier grâce aux prix les plus bas du marché et à des remises sensationnelles. Votre двигатель электрический асинхронный va faire envie à tous vos proches, croyez-nous!”
AliExpress compare pour vous les différents fournisseurs et toutes les marques en vous informant des prix et des promotions en vigueur. Notre site regroupe également des commentaires de véritables clients, chaque produit étant noté selon plusieurs critères commerciaux. Tous les éléments sont réunis pour vous aider à prendre la meilleure décision, en fonction de vos besoins et de vos envies. Il vous suffit de suivre les conseils des millions de clients satisfaits par nos services.”
Alors n’attendez plus, offrez-vous votre/vos двигатель электрический асинхронный! Qualité et petits prix garantis, il ne vous reste plus qu’à valider votre panier et à cliquer sur «Acheter maintenant». C’est simple comme bonjour. Et parce que nous adorons vous faire plaisir, nous avons même prévu des coupons pour rendre votre achat encore plus avantageux. Pensez à les récupérer pour obtenir ce(s) двигатель электрический асинхронный à un prix imbattable.”
Chez AliExpress, rien ne nous rend plus fier que la lecture des retours positifs de notre chère clientèle, c’est pourquoi nous nous engageons à leur offrir le meilleur.
Что такое винтовой воздушный компрессор?
Основы винтовых компрессоров
Обзор компонентов
Винтовая пара
•Известна как «сердце» компрессора
•Различные типоразмеры (от 74мм до 297мм)
•Различные скорости вращения для разных давления и производительности
Как это работает?
• Воздух атмосферного давления поступает в винтовую пару и сжимается до более высокого давления с добавлением масла
• Компрессия происходит при прохождении воздуха через уменьшающееся пространство между вращающимися навстречу друг другу роторами и корпусом
Подшипники – назначение
Для чего винтовой паре подшипники?
– Позиционирование ротора в корпусе винтовой пары
– Предотвращение перемещений ротора от воздействия противодавления
Типы подшипников
Размер <-> Скорость
|
|
100 мм |
180 мм |
|
Площадь ротора |
0.008 м2 |
0.025 м2 |
|
∆ Давления |
8.5 бар |
8.5 бар |
|
Осевая нагрузка |
6,800 Н |
21,250 Н |
Размер <-> Скорость
• Увеличение нагрузки в 2 раза приводит к сокращению номинального срока службы подшипников в 10 раз
2 X Нагрузка (-10) x Срок службы подшипников
• Увеличение скорости вращения (RPM) в два раза приводит к сокращению номинального срока службы подшипников на 1/4
2 x RPM 1/2 x Срок службы подшипников
Двигатель
• Главный узел привода (Основной двигатель )
• Рассчитан на рабочую температуру 46°C
• Класс изоляции “F”, но нагружен по классу “B”
• TEFV – защита IP54
Типы двигателей
Классы изоляции
• Класс изоляции “B”
– 90°C повышение темп. при 40°C рабочей темп.
– 130°C максимально допустимая темп.
– Меньший уровень защиты от неблагоприятных условий
• Класс изоляции “F”
– 115°C повышение темп. при 40°C рабочей темп.
– 155°C максимально допустимая темп.
– Больший уровень защиты от неблагоприятных условий
– Двигатели IR применяются для 89°C
Каждые новые 10 °C превышения температуры работающего двигателя над конструктивной приводят к сокращению срока службы изоляции в 2 раза.
КПД
• КПД при номинальной нагрузке <-> КПД при реальной нагрузке
• Двигатели IR рассчитаны на работу при реальной нагрузке
Типы приводов
Прямой привод
RPM двигателя = RPM винтовой пары
Промежуточная муфта
Прямой шестеренчатый
Реальный прямой привод
Реальный прямой привод компрессора Nirvana
Виброопоры
• Поглощают вибрацию
• Предотвращают привода передачу рабочих вибраций на основание
Стартер
Типы
Звезда / Треугольник
• Запускает / Останавливает двигатель
• Ограничивает пусковой ток до 3,5…7 раз от уровня тока полной нагрузки
• Защищает двигатель от перегрева
Прямой пуск
• Полное напряжение – через стартер прямого пуска
– Пусковой ток равен 500… 800% от тока полной нагрузки
– Резкий старт и значительное повышение мощности
• Звезда / Треугольник(WYE delta)
– Понижает пусковой ток на 33%
– Мягкий старт и пониженная мощность
• Стартер «мягкого» пуска
• VSD
Сепаратор
• Сепарирует СОЖ из сжатого воздуха
• Резервуар СОЖ
• Первая ступень механической сепарации
• Срок эксплуатации до дозаправки – 2000 моточасов
• Расход на унос 5 ppm
СОЖ (Смазывающая Охлаждающая Жидкость)
• Поглощает теплоту, выделяемую при сжатии
• Смазывает роторы и подшипники
• Обеспечивает герметизацию роторов
• ULTRACOOLANT или ULTRA PLUS COOLANT (Полностью синтетическое)
• Большой срок службы: 2 года или 8000 моточасов
• Дружественная к окружающей среде (Разлагаемый микроорганизмами)
Контур циркуляции СОЖ
• Датчик высокой температуры воздуха
• Темп. отключения 109 °C
Чего то не хватает?
Охладитель СОЖ
• Рассчитан на максимальную окружающую температуру
• Коэффициент потока
• Охлаждение обдувкой воздухом
• Алюминиевые трубки с тубрулизаторами
• Окраска с нанесением защитного покрытия
Назначение
• Охладитель понижает температуру СОЖ
• Рабочая температура
• Макс. рабочая темп. 46 °C
– Предотвращает незапланированные остановы по высокой температуре
– Позволяет увеличить время между ТО
– Оборудование работает при более низких температурах; больший срок службы СОЖ
• Привод от основного или отдельного двигателя
• Рассчитан для подачи необходимого количества воздуха в охладитель
• Условия окружающей среды меняются
• Характеристики охладителя меняются по мере его загрязнения
Термостатический клапан
Термостатический контрольный клапан потока
• Уставка темп. клапана 60°C
• До 60°C охлаждения нет
• Смешивает горячую и охлажденную СОЖ для поддержания температуры впрыска в пределах 70 -77°C
Фильтрация СОЖ
• Уставка давления переключателя 1 бар
• Фильтр 5 микрон
• Байпас высокого давления
Элемент сепаратора
• Вторая степень сепарации СОЖ
• Расход СОЖ 6-9 ppm:
– С конденсатом 4-6 ppm
– На унос 2-3 ppm после концевого охладителя
Удаляет СОЖ из сжатого воздуха при помощи фильтрации
Линия удаления СОЖ и Фильтр
• Фильтр линии и Обратный клапан
• Линия удаления СОЖ
Клапан минимального давления
• Уставка давления подъемной пружины 4.5 бар (изб)
• Также, работает как обратный клапан
• Выпускает воздух из сепаратора при достижении заданного давления
• Предотвращает противоток сжатого воздуха
• Поддерживает мин. давление смазки
Концевой охладитель
• Разница температур на входе и выходе (CTD) 8-10°C при темп. окр. среды 46°С и влажности 40%
• Покрытие алюминиевым порошком
• Удаляет теплоту сжатия воздуха после компрессии
• Понижает температура воздуха на выходе в пределах CTD
• Низкие значения CTD облегчают работу компонентов системы подготовки сжатого воздуха
Продувочный клапан
• Нормально открыт
• Поршневого типа
• Соленоид, открытый на разгруженном компрессоре, перепуск ает сжатый воздух с выхода на вход
Выходной обратный клапан винтовой пары
• Предотвращает противоток воздуха/СОЖ когда компрессор разгружен или остановлен
Запорный клапан СОЖ
• Соленоидный клапан, открывающий или закрывающий подачу СОЖ в винтовую пару
Входной клапан
• Нагружает и разгружает компрессор
• Регулирует подачу воздуха в винтовую пару
Входной воздушный фильтр
Фильтр для работы в условиях повышенной запыленности
• Фильтры
• 2-х и 3-х ступенчатые
• 3 микрона
Датчик давления или Преобразователь
Сепаратор влаги
• Собирает и удаляет влагу, выделяющуюся в процессе охлаждения
Электромагнетизм– Может ли линейный соленоид быть таким же эффективным, как щеточный двигатель с коробкой передач?
Теоретически да, в общей практике нет.
Основная проблема соленоида заключается в том, что он потребляет ток в неподвижном состоянии. Эффективность – это соотношение между полезной отдачей и затраченными усилиями. Потребляемая энергия – это вольт x ампер x время, выходная энергия – сила x расстояние. Когда соленоид удерживается, он потребляет электроэнергию, но не производит никакой выходной мощности. Вся электрическая энергия преобразуется в тепло в сопротивлении катушки, поэтому ее эффективность составляет ноль .
Основной принцип электродвигателя и соленоида одинаков. Оба используют электромагнитное притяжение / отталкивание для создания механического движения. В обоих устройствах во время движения якоря / ротора / снаряда генерируется напряжение обратной ЭДС, что снижает падение напряжения на сопротивлении катушки и, таким образом, снижает потери мощности. Однако двигатель постоянно вращается, поэтому он делает это постоянно, в то время как соленоид делает это только во время хода. Как и соленоид, мотор-редуктор имеет низкий КПД при запуске или остановке.Но как только он набирает скорость, его эффективность увеличивается, а с хорошей коробкой передач ему практически не требуется мощности, чтобы удерживать свое положение.
Но эффективность – это еще не все. Мотор-редуктор лучше всего подходит, когда что-то нужно перемещать на большое расстояние и / или в течение длительного периода времени. Но абсолютное положение трудно контролировать, и оно не любит, когда его останавливают. Соленоид может быть лучше, если вам нужен простой способ коротких быстрых перемещений между двумя четко определенными позициями.
А есть способы повысить КПД соленоида.
Удерживающий ток может быть уменьшен путем включения резистора последовательно с катушкой после того, как она сработала, или путем подачи на нее более высокого напряжения во время хода. Удерживающий ток может быть уменьшен до нуля с помощью постоянного магнита, чтобы снаряд «прилипал» к поверхности полюса во время работы (затем вы должны подать обратный ток, чтобы освободить его).
Во время хода соленоид создает магнитное поле, энергия которого преобразуется в механическую мощность, но сопротивление катушки тратит энергию.Чтобы уменьшить эти потери, отношение индуктивности к сопротивлению должно быть большим, но для этого требуется небольшой воздушный зазор, который несовместим с длинным ходом. Однако, если пуля и поверхность полюса выполнены коническими, воздушный зазор может быть намного меньше.
Может потребоваться только «толкать» нагрузку соленоидом, тогда она должна быть импульсной только в течение короткого времени, поэтому эффективность не так важна. Если нагрузка «толкается» прямо в конце хода, то почти вся кинетическая энергия, накопленная в пробке, может быть передана нагрузке, и КПД может быть довольно высоким (возможно, даже выше, чем у мотор-редуктора в том же самом ситуация).
Основы соленоидов и электродвигателей
В основном электродвигатель – это механическое устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую, пропуская электрический ток через проволочную петлю, находящуюся внутри магнитного поля. Соленоид, который повсеместно используется во всех типах двигателей, от дверных замков до пускателей, представляет собой просто круглую катушку с проводом, которая изолирована и используется для создания магнитного поля в атмосфере этого тока.
Соленоиды – это специально спроектированный электромагнит, в котором катушка проволоки намотана вокруг сердечника особой формы, сделанного из стали или железа, он является неотъемлемым компонентом двигателей всех размеров.
Соленоиды работают следующим образом: когда электрический ток проходит через проволочную петлю, вокруг нее накапливается магнитное поле. Железный или стальной путь для этой силы значительно увеличивает силу магнитного поля. Потому что магнитная энергия пытается пройти определенным путем, протекая из центра катушки, выходя с одного конца, вниз по сторонам, а затем меняя этот путь в обратном направлении. Если железный или стальной сердечник, называемый соленоидом, имеет форму, соответствующую этому пути, он будет направлять через него поток магнетизма.
Когда в конструкции сердечника остается зазор, магнитный поток будет течь по пути до тех пор, пока он не будет остановлен возникающим разрывом. Якорь соленоида заполнит зазор; таким образом, когда ток течет через катушку, он притягивает этот подвижный поршень в зазор, который затем замыкает электрическую цепь. Этот плунжер впоследствии может быть прикреплен к различным механическим частям, которые, в свою очередь, заставят их двигаться в определенном определенном направлении. В зависимости от того, какой конец якоря подсоединен к соленоиду, возникает толкающее или тянущее движение.Очень часто для удержания плунжера в открытом положении используются пружины.
Электромагнитные двигатели основаны на основном принципе, заключающемся в том, что все токоведущие провода в магнитном поле содержат определенную механическую силу. Чем больше двигатель и чем сильнее электромагнитное поле, тем больше вырабатывается мощности. Ряд соленоидных переключателей и обратных клапанов может использоваться для использования этой мощности определенным образом, в зависимости от требуемой силы и направления. Мышца, стоящая за любым двигателем, определяется различными факторами, включая количество витков в катушке, количество тока, протекающего через нее, расстояние от конца до конца катушки и магнитную чистоту железа или стали, используемых в подвижных частях.
В заключение, применяя основы электромагнитных знаний и модифицируя детали, чтобы выдерживать соответствующее давление, все двигатели, независимо от их размера, работают в соответствии с одним и тем же научным стандартом.
IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте
IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8 Выпуск 4 , Апрель 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает участников из различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает участников из различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает участников из различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает участников из различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает участников из различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает участников из различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает участников из различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
Соленоид двигателя
Когда мне было 14 или 15 лет, мне пришло в голову, что я все еще не построил электродвигатель. Не желая строить обычный мотор из согнутых скрепок я экспериментировал с возвратно-поступательным движением двигатель с использованием Лего и соленоида.У меня больше нет этого мотора, но я подумал, что было бы весело построить один из более постоянных материалы.Соленоид представляет собой катушку из проволоки со скользящим железным сердечником. Применяя ток через провод втягивает железный сердечник в катушку.
Я прошел через ящик катушек и соленоидов и выбрал несколько, чтобы попробовать.
Я решил пойти с этим. Он потребляет относительно мало энергии и имеет довольно длинный ход. Он также имеет вид “паровой машины”. к нему.
К нему даже прикреплено небольшое звено, которое может действовать как шатун, хотя это слишком коротко. Я сделал более длительное подключение стержень из полосы алюминия.
Я согнул коленчатый вал из какой-то толстой проволоки для плечиков
Чтобы получить это достаточно прямо. Я раньше делал такую рукоятку для мраморного насоса моего модульная мраморная машина
Затем я просверлил отверстие на другом конце шатуна, просто большое. хватит на проволоку для плечиков и подпилил ее концы.
Коленчатый вал с трудом продевается через отверстие в соединительном стержень, чтобы установить его на место.
Мне все еще нужен был какой-то кулачок, чтобы активировать электрический контакт для включения и выключения соленоида. Металлическая часть преграды планка разъема была как раз для этого. Все, что мне нужно было сделать, это подпилить овал с одного конца.
Я использовал установочный винт на другом конце разъема, чтобы зафиксировать его. коленчатый вал.
Я использовал небольшой кусок lignum vitae для коренных подшипников, сначала просверливаем четыре отверстия, затем зенковываем их.
Затем я разрезаю блок пополам …
Затем снова зажал его и просверлил отверстия по линии разреза. на сверлильном станке. После этого я разрезал его пополам, чтобы получилось два подшипниковые блоки.
Поскольку у двигателя только один «цилиндр», ему нужен маховик. провести его через неприводную часть вращения.
Я вырезал круг из тяжелой древесины на ленточной пиле. Потом понял Я еще не отрезал его до конечной толщины, поэтому, используя стопорный блок и салазки настольной пилы, я разрезал их до толщины.
Несколько отверстий, чтобы немного осветлить его, а также для внешнего вида.
Я сделал несколько блоков для установки подшипников на нужной высоте выше фанера. Но потом я понял, что сделал их слишком короткими и маховик ударился о фанеру.
Вместо того, чтобы делать новые блоки, я вырезал небольшую полость в фанерное основание, чтобы маховик мог выступать в него.
Затем прорабатываем место для крепления подшипникового блока. я постукивая по винтам молотком, чтобы отметить места пилотных отверстий нужно просверлить.
После сверления пилотных отверстий и завинчивания подшипника крепления блока, я слегка прикрутил нижние половинки несущие блоки. Это позволило мне найти коленчатый вал. проработать другие детали.
Затем я решил, куда должен идти соленоид, и прикрутил его.
Мне нужен был способ предотвратить скольжение коленчатого вала из стороны в сторону. Некоторые втулки по обе стороны от одного из подшипниковых блоков подойдут.
Я разрезал небольшую металлическую стойку, чтобы получить распорки нужной длины.
Зайдя так далеко, коленвал снимать не пришлось. больше, поэтому я добавил верхнюю половину опорных блоков.
Я столкнулся с заеданием, когда прикрутил блоки, поэтому придал шероховатость. немного проволоки для плечиков на шлифовальном станке и использовал как своего рода напильник / расширитель для расширения отверстий по размеру.
Я сделал электрические контакты из медного провода №14.
Прямой провод находится в постоянном контакте с кулачком, двигаясь вверх. и долой это.Когда кулачок поднимает этот провод, он входит в контакт с более коротким проводом над ним.
Более короткий провод должен изгибаться от другого стержня так, чтобы прямой канатные подъемники, это вызовет некоторое трение между проводами, которое должно помогают поддерживать контакты в чистоте.
Первый тест, подключенный к моему самодельному настольному компьютеру источник питания. Он работает медленно и стабильно.
Контакты были не очень надежными, и их было сложно настроить. Я подумал, что больше давления между проводами было бы хорошо, но как это было, если бы я еще больше согнул верхний провод, они бы контактировать все время.
Поэтому я добавил винт для дерева, чтобы верхний провод надавил на него. Таким образом я мог бы согнуть его, чтобы надавить сильнее, не касаясь прямой провод все время. Это также упрощает точную настройку поворотом винта.
Это был забавный маленький проект, и интересно смотреть, как он работает так же. эти модели паровых машин – это весело, но мне не нужно ни пламени, ни подождать, пока он нагреется. Он такой же привлекательный, как и мой деревянный воздушный двигатель, но без необходимость шумной воздуходувки.
Я уверен, что некоторые сторонники вечного двигателя (толпа “свободной энергии”) могут подумать в этом есть некоторый потенциал. Но как мотор он на самом деле довольно неэффективен. и ненадежный по сравнению с обычными конструкциями. И это не совсем оригинал. После того, как я построил его, я погуглил “соленоидный двигатель”, чтобы найти довольно много примеры таких моторов. Тем не менее, этот использует только среднее значение 100 миллиампер при 12 вольт, чтобы он продолжал работать. Это довольно эффективный соленоид.
Было бы конечно круче, если бы все это было выточено из металла, но тогда на строительство уйдет гораздо больше времени.И этот такой же очень весело наблюдать, как он сделан из металла. На этой странице показана конструкция соленоидного двигателя. из металла
См. Также:
Другие технические проекты из прошлого
Измерение тока в соленоидах для автомобильных систем управления
Соленоиды в автомобильных системах управления
Соленоид – это линейный двигатель с фиксированным диапазоном хода. Соленоиды могут быть спроектированы для простых двухпозиционных приложений, действующих как реле.Например, они используются таким образом в пускателях и дверных замках .
С другой стороны, линейный или пропорциональный соленоид – это соленоид, положение которого можно точно контролировать. Они используются для управления поршнями и клапанами для точного управления давлением или расходом жидкости в таких приложениях, как трансмиссия и впрыск топлива .
Коробки передачтребуют точного и плавного управления давлением на муфты для переключения передач и для управления блокирующим преобразователем крутящего момента.Коробки передач с электронным управлением могут содержать более восьми линейных соленоидов, каждый из которых требует плавного и точного управления. Для систем впрыска дизельного топлива Common Rail с давлением, превышающим 2000 фунтов на квадратный дюйм, может потребоваться один линейный соленоид на цилиндр – и один на топливном насосе – для точной регулировки давления для поддержания предсказуемого расхода топлива в форсунке.
Пример: электронное управление коробкой передач
Автоматическая трансмиссия – это система, в которой электронное управление в значительной степени заменяет механическое управление из-за улучшения качества движения и топливной экономичности.Предыдущие улучшения в топливной эффективности и ускорении были связаны с введением блокирующего преобразователя крутящего момента. Совсем недавно сочетание программного и аппаратного обеспечения с использованием соленоидов с электронным управлением позволило упростить настройку алгоритмов переключения передач и обеспечило дополнительные преимущества в отношении плавности и качества переключения передач.
В целом электронное управление трансмиссией позволяет создать более простую, надежную и менее дорогостоящую электромеханическую систему. Электронные системы управления трансмиссией улучшают контроль точек переключения трансмиссии с менее резким переключением передач и улучшенной плавностью переключения.Кроме того, гибкость электронного управления позволяет лучше адаптироваться к изменяющимся условиям. Электронное управление точками переключения передач с более высокой разрешающей способностью обеспечивает лучшее ускорение, улучшенную экономичность, лучшее управление нагрузкой и снижение выбросов при минимальных усилиях со стороны водителя. Кроме того, электронное управление позволяет трансмиссии переключаться более плавно при изменении нагрузки и ускорения.
С помощью электронной системы управления можно влиять на алгоритм управления переключением с помощью различных входных сигналов, помимо скорости вала, вакуума и входного сигнала привода.Некоторые из этих параметров включают опережение зажигания, параметры форсунок, датчики входной скорости, выбор переключения передач, скорость двигателя, положение дроссельной заслонки, скорость / блокировку гидротрансформатора, температуру ATF, температуру двигателя, датчики пробуксовки колес и инерционные датчики. Комбинирование этих типов входных данных позволяет получить широкий спектр точек оптимизации переключения, адаптированных к общим условиям эксплуатации. Чтобы использовать эти входы наиболее эффективно, необходима система, в которой используется точное и плавно регулируемое электронное управление точками переключения передач и скоростью переключения.
Гидравлическое управление по-прежнему используется для переключения передач в автоматической коробке передач с электронным управлением. В отличие от механической системы, электронное управление гидравликой в электромеханической системе осуществляется линейными соленоидами, которые изменяют гидравлическое давление, прикладываемое к исполнительным механизмам, прикрепленным к блокам сцепления. Для того, чтобы это работало, чрезвычайно важно иметь точный и повторяемый контроль открытия соленоида, что, в свою очередь, позволяет точно и с повторяемостью контролировать точки переключения передач за счет применения точных количеств гидравлической жидкости.
Определение положения соленоида
Положение линейного соленоида контролируется по контуру обратной связи. Например, давление на выходе клапана можно контролировать и использовать в качестве сигнала обратной связи для сравнения с уставкой, регулируя рабочий цикл широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для управления соленоидом. Однако измерение давления на выходе может оказаться трудным, непрактичным или очень дорогостоящим.
Практическая альтернатива – установить положение соленоида путем измерения тока через соленоид.Это возможно, потому что сила, создаваемая механической нагрузкой на соленоид, прямо пропорциональна магнитному полю, которое, в свою очередь, прямо пропорционально току, протекающему через катушку. Пропорциональное управление соленоидом достигается за счет баланса сил между пружинной нагрузкой и магнитным полем соленоида, который может быть определен путем измерения тока через соленоид.
ШИМ-управление соленоидом
Электромагнит приводится в действие с помощью генерируемого микроконтроллером входного сигнала с широтно-импульсной модуляцией для быстрого размыкания и замыкания переключателя на полевом транзисторе последовательно с соленоидом и источником напряжения (аккумулятором автомобиля).Среднее напряжение определяется отношением сигнала на раз к периоду импульса. Изменения ширины импульса и механической нагрузки соленоида вызывают изменение среднего тока, протекающего через соленоид. Средний ток указывает на величину движения соленоида и, следовательно, на давление и расход жидкости.
Взаимосвязь между перемещением соленоида и средним током для конкретной формы сигнала ШИМ устанавливается с помощью характеристики .Хотя верно, что магнитная сила напрямую связана с током, протекающим через соленоид, фактическая механическая сила и движение не так тесно связаны, поскольку они зависят от конструкции соленоида и характера нагрузки. Таким образом, требуется определение характеристик, чтобы соотнести средний ток с открытием соленоида.
Например, коэффициент ШИМ должен быть увеличен при первом включении соленоида для преодоления статического трения. Как только статическое трение преодолевается, используется другое соотношение ШИМ для его перемещения внутрь и наружу.
Измерение тока через катушку
Таким образом, ток является важным показателем состояния соленоида. Самый эффективный метод измерения тока соленоида – это измерение напряжения на резистивном шунте, подключенном последовательно с соленоидом, батареей и переключателем. Существует несколько различных способов настройки этой последовательной цепи для переключения и измерения напряжения.
Датчик тока на стороне низкого давления с приводом на стороне высокого давления
В схеме на Рисунке 1 показан переключатель, подключенный к верхней (незаземленной) стороне батареи последовательно с катушкой соленоида и заземленным резистивным шунтом.Перевернутый диод подключен к катушке для фиксации (т. Е. Короткого замыкания) индуктивного напряжения, генерируемого катушкой, когда ток выключен . Использование заземления для шунта позволяет использовать недорогой операционный усилитель с различными характеристиками синфазного сигнала в электронном блоке управления (ЭБУ) для измерения напряжения на шунте.
Рисунок 1. Электронный блок управления с переключением на стороне высокого и низкого давления.При рассмотрении этого подхода проектировщик должен учитывать следующие недостатки:
- Рециркулирующий ток соленоида не учитывается при измерении, поэтому эта схема обеспечивает неточное измерение среднего тока через катушку соленоида.Ток рециркуляции соленоида может помочь в обнаружении состояния соленоида; если некоторые из обмоток начали закорачиваться, это состояние можно увидеть, измерив пассивно контролируемый рециркуляционный ток.
- Поскольку переключатель находится на высокой стороне, его дороже покупать и ездить. Привод ШИМ требует тщательного преобразования уровня между логическим выходом микроконтроллера и вентилем.
- Требуется дополнительная схема для обнаружения короткого замыкания на землю, поскольку токи короткого замыкания не проходят через шунт.Повреждение проводки и полевого транзистора может произойти, если короткое замыкание на землю (рис. 1) не обнаружено.
- Измерение может быть нестабильным, потому что на практике заземление не является идеальным универсальным соединением , графически отображенным в виде маленького перевернутого треугольника. В реальном приложении «земля» на самом деле не может быть земля . Падения напряжения, вызванные токами между землей операционного усилителя и заземлением шунта, могут вызвать значительные ошибки.
Измерение тока на стороне высокого давления с помощью переключателя на стороне низкого давления
Лучшим методом управления соленоидом является использование переключателя с заземлением (рис. 2), что позволяет использовать менее дорогой переключатель нижнего уровня.
Возможна значительно лучшая диагностика, поскольку ток рециркуляции соленоида включен в измерение. Кроме того, привод дешевле, потому что нет необходимости выполнять преобразование уровня в ворота.
Рисунок 2. Электронный блок управления с переключением на стороне низкого давления и датчиком высокого давления.Однако усилитель должен иметь высокий уровень подавления синфазного сигнала и должен выдерживать значительное синфазное напряжение (CMV). Уровень напряжения на шунте в этом примере изменяется от напряжения батареи до падения напряжения батареи и диода.Вот объяснение: когда переключатель замкнут, уровень синфазного напряжения на шунте остается на уровне напряжения батареи с низким сопротивлением. Когда переключатель разомкнут, напряжение на соленоиде меняется на противоположное из-за индуктивности соленоида и заставляет уровень синфазного напряжения включать падение ограничивающего диода – пока протекает переходный ток – перед установкой на напряжение батареи.
Важным преимуществом этого метода возбуждения является то, что он позволяет обнаруживать короткое замыкание на землю, поскольку ток на стороне высокого напряжения протекает через шунт, как показано на рисунке 2.
Ключевой проблемой при использовании этого метода измерения тока является то, что сторона высокого напряжения батареи всегда подключена к соленоиду. Это может привести к неожиданному переключению соленоида при периодическом замыкании на массу. Кроме того, постоянное наличие напряжения на соленоиде может со временем вызвать чрезмерную коррозию.
Измерение тока на стороне высокого давления с помощью переключателя на стороне высокого давления
Конфигурация, которая сводит к минимуму возможность неожиданного срабатывания соленоида и чрезмерной коррозии, показана на рисунке 3, где и переключатель, и шунт подключены со стороны высокого напряжения.Это снимает напряжение батареи с соленоида, когда переключатель выключен , предотвращая повреждение из-за потенциального короткого замыкания на землю, и позволяет включить в измерение рециркулирующий ток. Напряжение аккумулятора снимается с нагрузки, когда переключатель разомкнут, поэтому коррозионные эффекты, вызванные перепадом напряжения, устраняются.
Рисунок 3. Электронный блок управления с соленоидом на стороне низкого давления и переключением и датчиком высокого давления.В этом случае, однако, реверс напряжения на соленоиде при размыкании переключателя вызовет гораздо более широкий разброс синфазного напряжения, от напряжения на верхней стороне батареи до падения напряжения на одном диоде ниже земли зажимной диод).Таким образом, усилитель, используемый в этом приложении, должен обеспечивать точное измерение шунтирующего напряжения (тока), игнорируя большие, быстрые колебания синфазного напряжения, когда переключатель выходит из положения .
Как и в случае с переключением на стороне низкого давления и конфигурацией считывания на стороне высокого давления (Рисунок 2), можно измерить замыкание на землю, поскольку весь ток соленоида со стороны высокого напряжения протекает через шунт, как показано на рисунке 3.
Простая схема измерения тока на стороне высокого давления
К счастью, дифференциальный усилитель с однополярным питанием AD8200 со всеми необходимыми для этого приложения свойствами – в едином корпусе ИС – доступен от Analog Devices.На рисунке 4 показан пример применения AD8200 в блоке управления двигателем для измерения тока на стороне высокого напряжения в этом типе приложений. Здесь AD8200 используется для усиления и фильтрации небольшого дифференциального напряжения от шунта, подавляя при этом большие синфазные колебания, упомянутые выше. AD8200 можно использовать в любой из конфигураций, показанных ранее.
Рисунок 4. Электронный блок управления, использующий AD8200, с соленоидом на стороне низкого давления и переключением и датчиком на стороне высокого давления.AD8200 использует одиночный источник питания +5 В и имеет диапазон входного синфазного напряжения от –2 В до +24 В с сбросом нагрузки до +44 В.Если требуется более высокий синфазный диапазон, рекомендуется использовать другой член семейства AD8200, например AD8205, с диапазоном CMV от –2 В до +65 В и коэффициентом усиления 50; или AD8206 с диапазоном CMV от –2 В до +65 В и коэффициентом усиления 20 (такое же усиление, как у AD8200).
Рисунок 5. Функциональная блок-схема AD8200.На рисунке 5 представлена функциональная блок-схема внутренней проводки AD8200. Прежде чем разрабатывать дифференциальный усилитель с использованием недорогого операционного усилителя и некоторых внешних резисторов, учтите, что для достижения характеристик, необходимых для измерения тока соленоида с достаточной точностью для приложения управления, требуется схема, построенная с резисторами, которые точно согласованы с точностью до нуля.01%. AD8200 имеет внутренние резисторы с лазерной подстройкой, которые обеспечивают такой уровень точности при работе как с переменным, так и с постоянным напряжением. Типичный дрейф смещения и усиления в корпусе SOIC составляет 6 мкВ / ° C и 10 ppm / ° C соответственно. Устройство также обеспечивает минимальное подавление синфазного сигнала 80 дБ от постоянного тока до 10 кГц.
Помимо поставки в корпусе SOIC, AD8200 также доступен в форме кристалла. Оба варианта корпуса рассчитаны на широкий диапазон температур, что делает AD8200 хорошо подходящим для использования во многих автомобильных и промышленных платформах.Корпус SOIC рассчитан на диапазон от –40 ° C до + 125 ° C, а матрица – от –40 ° C до + 150 ° C.
AD8200 также имеет доступный извне резистор 100 кОм на выходе предусилителя, который можно использовать с внешней емкостью для фильтров нижних частот, а также с внешними резисторами для установления коэффициентов усиления, отличных от предварительно установленного коэффициента усиления 20.
Приложение
Механическое управление трансмиссией
В более старом методе управления точками переключения передач использовались сложные гидравлические цепи, зависящие от скорости.Переключение производилось за счет изменения гидравлического давления в сложном корпусе клапана. Гидравлическое давление регулировалось регулятором, прикрепленным к выходному валу. Центробежная сила перемещала регулятор, высвобождая трансмиссионное масло и увеличивая давление в корпусе клапана. Способ адаптации к изменяющимся условиям движения обычно заключался в принудительном переключении трансмиссии на пониженную передачу при сильном ускорении или нагрузке с помощью механических приводов.
Когда водителю требовалось большее ускорение, требование обычно передавалось через механизм переключения на пониженную передачу, состоящий из стержня, идущего от рычага управления дроссельной заслонкой в моторном отсеке к стороне трансмиссии.Шток перемещал рычаг, закрывая ряд каналов в корпусе дроссельной заслонки. Это заставляло трансмиссию переключаться на пониженную передачу при резком ускорении до тех пор, пока на скорости регулятор не перекрыл механизм понижающей передачи.
Адаптация к изменениям нагрузки осуществлялась с помощью модулятора вакуума. С увеличением нагрузки на двигатель изменение вакуума заставляло шток входить или выходить из корпуса клапана, изменяя точку переключения трансмиссии и скорость переключения. Хотя эти методы управления точками переключения передач и плавностью переключения передач работали, мало что можно было сделать для настройки этих параметров на более изменчивые условия из-за характеристик механической системы, используемой для управления ими.
Как модификации соленоидов улучшают рабочие характеристики
Общие модификации соленоидов
Несмотря на то, что компания Magnet-Schultz of America предлагает широкий ассортимент эталонных соленоидных продуктов, наибольшая ценность, которую мы можем предложить нашим клиентам, – это модифицированные или полностью изготовленные по индивидуальному заказу соленоиды и приводы. Многие инженеры или агенты по закупкам связываются с нами, зная, какие функции и характеристики им необходимы в соленоиде, но они могут не знать, какие изменения мы внесем в устройство, чтобы выполнить их запрос.Это отлично! Мы всегда рады работать вместе с нашими клиентами, чтобы развить хорошие практические знания в области электромагнетизма, которые помогут им понять решение, которое мы разрабатываем для них, и то, как мы можем повысить ценность сверх того, что можно найти в стандартных предложениях соленоидов. Тем не менее, не все возможные функции могут обсуждаться, если они не подходят для приложения этого клиента. Вот почему мы решили использовать этот блог, чтобы перечислить наиболее часто запрашиваемые модификации, чтобы у каждого, кто хочет узнать больше о диапазоне возможностей, было с чего начать.
– Пружинный возврат
Соленоид без пружинного возврата требует, чтобы плунжер возвращался в исходное положение хода под действием силы тяжести или какого-либо механизма в более крупном применении. Можно добавить пружину, чтобы поршень сам возвращался в исходное положение хода. Пружина обычно добавляется вокруг открытого конца плунжера. В плунжере обрабатывается канавка, и в канавку вставляется электронное кольцо. Это дает пружине поверхность для воздействия.В зависимости от условий применения пружины также могут быть интегрированы внутри.
– Катушка обмотки
Калибр и количество витков медного провода, используемого в катушке соленоида, определяют соответствующее напряжение и рабочий цикл. Перестроенная катушка создаст магнитную неэффективность и приведет к потере энергии (и денег), в то время как недостаточно встроенная катушка может создать проблемы с нагревом и жизненным циклом. Если заказчику требуется нестандартное напряжение, мы можем изготовить индивидуальные обмотки, которые наилучшим образом подходят для его применения.
– Плунжер с удержанием
Приложения, которые не ограничивают ход соленоида, сталкиваются с общей проблемой… плунжер выпадает. Многие производители, включая MSA, не включают фиксирующий плунжер в стандартные конструкции. Это связано с тем, что удерживание плунжера без знания конечной длины хода пользователя только ограничит его возможности. Если известна точная длина хода, плунжер можно удержать, добавив толкатель с канавкой и электронным кольцом на расстоянии, ограничивающем ход плунжера до правильной длины хода.
– Тип разъема
Подводящие провода или плоские клеммы являются отраслевыми стандартами, но диапазон возможностей разъемов широк. Разъемы могут быть встроены непосредственно в формовку рамы соленоида или добавлены к концам выводных проводов. Интеграция MSA с вашим предпочтительным разъемом может упростить установку и устранить необходимость в пайке или переходниках.
– Форма поршня
Изменения на концах поршней являются обычным явлением, чтобы упростить интеграцию соленоида в более крупное приложение.Эталонные изделия MSA обычно имеют концы с проушинами для вытяжных устройств и глухие концы для выталкивающих устройств. Концы плунжера по индивидуальному заказу могут быть с прорезями, резьбой, резьбой, заглушками или любой другой конфигурации, которая может потребоваться. Внутренний конец плунжера также может быть обработан с использованием различных профилей формы, которые влияют на характеристики хода. Различия между различными профилями формы обсуждаются в блоге MSA Solenoid 101 .
-Превышение формования и инкапсуляции
Соленоиды, которые будут подвергаться воздействию воды, масла или других жестких условий окружающей среды, могут иметь либо герметизированную катушку соленоида, либо весь блок, в зависимости от необходимой защиты от проникновения.Тип разъема также может влиять на способность соленоида выдерживать атмосферные воздействия.
-Запирание
Возможна фиксация на одном или обоих концах хода соленоида. Фиксация достигается за счет установки постоянного магнита на конце блока, где должен фиксироваться плунжер. Электромагнитный поток катушки соленоида можно использовать для нейтрализации тяги постоянного магнита и разблокировки плунжера. Более подробную информацию о конструкции этих продуктов можно найти в блоге MSA о запорных соленоидах .
– Двунаправленное управление
Этого можно достичь, используя две катушки для воздействия на один и тот же плунжер. Плунжер расположен так, что каждая катушка отводит плунжер от центральной точки при включении. Удлинитель «толкателя» плунжера проходит через стопор одной из катушек для передачи этой кинетической энергии большему приложению, хотя этот «толкатель» будет одновременно тянуть и толкать. Добавление второй катушки значительно увеличивает стоимость и размер устройства, но в приложениях, где пружинного возврата недостаточно, двунаправленный соленоид может быть уникальным и подходящим решением.
Magnet-Schultz of America специализируется на разработке и производстве соленоидов, электромагнитных клапанов, электромагнитов, звуковых катушек, гидравлических трубок и катушек, а также запорных устройств на заказ. Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные с поиском или производством, свяжитесь с нами. Мы будем рады помочь в разработке вашего приложения. Просмотрите прошлые блоги, чтобы получить более подробное представление о функциях соленоидов, и подпишитесь на уведомления о будущих публикациях!
Снижение энергопотребления электромагнитного клапана
Автор: Чарльз Колстад, Tameson
По мере того, как мир становится все более и более зависимым от энергии, повышение энергоэффективности и сокращение энергопотребления становится реальной проблемой.Изучаются различные решения для уменьшения воздействия чрезмерного потребления энергии и потерь энергии на окружающую среду. Мы часто ориентируемся на крупных потребителей энергии, таких как насосы, кондиционеры, обогреватели и т. Д., Когда думаем о вариантах сокращения энергии. Но небольшие устройства, такие как соленоидный клапан, также можно оптимизировать для экономии энергии. В этой статье рассказывается о различных факторах, которые могут помочь в снижении энергопотребления электромагнитного клапана.
Стандартный электромагнитный клапан срабатывания
Стандартный нормально закрытый соленоидный клапан состоит из катушки, которая возбуждается и создает магнитное поле, когда через нее проходит ток.Это заставляет плунжер клапана подниматься вверх, открывая, таким образом, отверстие, позволяя потоку жидкости проходить через него. Чтобы отверстие оставалось открытым для постоянного потока, требуется постоянная подача электроэнергии. В обесточенном состоянии плунжер толкает вниз, блокируя поток жидкости.
Факторы, влияющие на энергопотребление соленоидов
На потребление энергии электромагнитным клапаном влияют различные факторы. Некоторые из этих факторов обсуждаются ниже. Их учет на этапе проектирования вашего приложения может быть полезным для экономии энергии.
- Размер: Чем больше размер, тем больше энергии он потребляет. Таким образом, выгодно использовать клапаны оптимальных размеров, которые требуются для конкретного применения.
- Конструкция : Схема энергопотребления электромагнитного клапана может существенно различаться в зависимости от его конструкции.
- Нормально разомкнутый / нормально замкнутый : Потребление энергии на основе нормально разомкнутой или закрытой конструкции основано на циклической схеме. Если клапан должен быть открыт большую часть времени, нормально открытый клапан – лучший вариант, и наоборот с точки зрения энергопотребления.
- Прямое управление / косвенное управление : Клапаны косвенного действия обычно потребляют меньше энергии, чем клапаны прямого действия, поскольку им не требуется постоянный источник энергии для поддержания клапана в открытом состоянии. Однако соленоидные клапаны непрямого действия подходят не для всех видов применения.
- Схема цикла: Количество циклов открытия и закрытия клапана и время реакции для этих открытий и закрытий клапана влияет на схему потребления энергии.
- Пиковый / пусковой ток при открытии: Соленоиду требуется пиковый ток для возбуждения и подъема плунжера клапана. Чтобы удерживать плунжер в открытом положении, требуется пониженный ток удержания. Общее потребление энергии зависит от пикового и удерживающего тока, а также от того, падает ли ток до удерживающего тока.
- Питание переменного / постоянного тока : Электромагнитные клапаны постоянного тока обычно потребляют больше электроэнергии, чем электромагнитные клапаны переменного тока.
- Дополнительная схема: Создавая временный пиковый ток при открытии клапана, дополнительные схемы могут помочь в снижении общего энергопотребления.
- Блокирующий электромагнитный клапан : Блокирующий электромагнитный клапан отлично экономит энергию, особенно в тех случаях, когда требуется, чтобы клапан оставался открытым в течение длительного периода времени.
Правильный размер клапана в соответствии с требованиями системы (значение Kv)
Как обсуждалось ранее, чем больше размеры, тем больше энергии требуется для работы клапана. Хотя клапан должен быть достаточно большим, чтобы выдерживать расход, которому он подвергается, превышение размеров приводит к чрезмерному потреблению энергии.Таким образом, необходимо, чтобы размер клапана был оптимальным в зависимости от расхода, необходимого для вашего применения.
Значение Kv : Значение Kv – это величина расхода в клапане с потерей давления в 1 бар. Это коэффициент расхода в метрических единицах. Значение Kv можно рассчитать как:
Kv = Q√∆P
Где Q – расход (м3 / ч), а ∆P – потеря давления в клапане (бар).
Cv-value : Cv-value – это значение коэффициента расхода в британских единицах измерения.Это эквивалент Kv в США и измеряется в галлонах в минуту (галлонах в минуту) потока с потерей давления на клапане 1 фунт / кв. Следующая формула может использоваться для преобразования Cv в Kv и наоборот.
Kv = 0,865 Cv
Cv = 1,17 Kv
Конструкция или тип электромагнитного клапана
Различия в конструкции и типах электромагнитного клапана могут существенно повлиять на схему потребления энергии электромагнитным клапаном.
нормально открытый или нормально закрытый:
«Нормально открытый» электромагнитный клапан остается открытым, когда клапан обесточен.Чтобы этот клапан оставался закрытым, требуется постоянная подача энергии. И наоборот, «нормально закрытый» соленоидный клапан остается закрытым, когда на клапан не подается напряжение. В зависимости от того, требуется ли в вашем приложении, чтобы клапан оставался открытым или закрытым, эти клапаны могут быть выбраны для низкого энергопотребления. Если приложение требует более длительного времени открытия клапана в день, лучше всего использовать нормально открытый клапан.
Однако такие клапаны, как электрический шаровой клапан, потребляют энергию только во время процесса открытия и закрытия и потребляют гораздо меньше энергии, чем нормально открытый или нормально закрытый клапан.Таким образом, в процессе выбора электромагнитного клапана следует учитывать варианты, конструкцию и типы клапана.
Прямое или косвенное управление:
Электромагнитный клапан прямого действия требует наличия магнитной силы от соленоида для работы. Чтобы катушка оставалась под напряжением, требуется постоянный источник энергии. С другой стороны, соленоидный клапан непрямого действия использует перепад давления на портах для открытия или закрытия клапана. Это означает, что после подачи питания на открытие клапана он может использовать низкую мощность, поскольку перепад давления регулирует остальную часть потока.Таким образом, соленоидные клапаны непрямого действия потребляют гораздо меньше энергии по сравнению с соленоидными клапанами прямого действия.
Рисунок 2: Принцип работы электромагнитного клапана прямого (слева) и непрямого (справа) действия
Схема цикла соленоида
Схема цикла зависит от количества открытий и закрытий клапана и соответствующего времени нахождения в этом положении в соответствии с требованиями вашего приложения. Схема цикла и конструкция могут влиять на энергопотребление клапана.Как обсуждалось выше, нормально разомкнутые и нормально замкнутые конструкции имеют разные модели энергопотребления. Таким образом, конструкция и схемы цикла клапана должны быть совместимы друг с другом, чтобы определить оптимальную энергию, необходимую для вашего приложения. См. Схему цикла электромагнитного клапана Tameson и обзорную таблицу энергопотребления, чтобы определить потребление энергии клапаном для схемы цикла вашего приложения.
Пиковые токи при открытии
Пиковый ток, необходимый для подъема плунжера и открытия клапана, намного больше, чем ток, необходимый для удержания плунжера в нужном положении.Для разных приложений могут потребоваться клапаны с разным током использования.
Питание переменного или постоянного тока
Электромагнитным клапанампеременного тока требуется сильный пиковый ток для открытия клапана. Как только клапан открывается, сила тока падает до уровня, достаточного для удержания поршня на месте и поддержания клапана в открытом состоянии. Это помогает снизить общее энергопотребление. С другой стороны, электромагнитные клапаны постоянного тока требуют постоянного постоянного тока для своей работы, что приводит к высокому потреблению электроэнергии по сравнению с электромагнитными клапанами переменного тока.Однако соленоиды постоянного тока можно сделать более энергоэффективными, добавив внешние цепи.
Дополнительная схема для уменьшения тока удержания
Для электромагнитных клапанов с приводом от постоянного тока дополнительные схемы могут помочь снизить потребление энергии. Дополнительная схема генерирует временный всплеск тока для открытия клапана. Затем ток можно снизить настолько, чтобы клапан оставался открытым. Катушка меньшего размера может использоваться для управления клапаном, поскольку она требуется только для того, чтобы клапан оставался открытым.Таким образом снижается общее потребление энергии.
Запорные электромагнитные клапаны
Электромагнитный клапан с защелкой – отличный вариант энергосбережения по сравнению со стандартным соленоидным клапаном. В стандартном соленоидном клапане, когда подано электричество и магнитное поле поднимает плунжер вверх, необходимо обеспечить постоянную подачу электричества, чтобы клапан оставался открытым. Электромагнитный клапан с фиксацией имеет небольшой постоянный магнит, встроенный в верхнюю часть клапана. Сам по себе магнит недостаточно силен, чтобы активировать плунжер, но он достаточно силен, чтобы удерживать плунжер, когда на клапан подается напряжение и плунжер поднимается.Как только поднятый плунжер удерживается магнитом, подача энергии может быть отключена. Клапан будет оставаться открытым до тех пор, пока не будет подан ток противоположной полярности, который, в свою очередь, закроет клапан. Запорные электромагнитные клапаны очень эффективны с точки зрения энергосбережения и особенно полезны в приложениях, где требуется, чтобы клапан был открыт в течение длительного времени. Они особенно полезны и распространены в приложениях с батарейным питанием.
Рисунок 3: Шаровой кран с электрическим приводом от JP Fluid Control
Шаровые краны с электрическим приводом могут быть энергоэффективной альтернативой соленоидному клапану
Шаровые краны с электрическим приводом очень энергоэффективны, поскольку они потребляют электроэнергию только для открытия и закрытия крана.
