Para determinar sus requisitos de fuerza o par, debe tomar en cuenta lo siguiente:
La carga real que está moviendo
Fuerza o par de resorte de retorno
Cargas por fricción
Aumento de temperatura
Ciclo de servicio
Orientación del solenoide respecto a la gravedad (el peso del émbolo se suma o resta dependiendo de cómo esté montado el solenoide.
En los solenoides lineales, se puede modificar la fuerza debido a la forma del émbolo usado. Se usa un émbolo de cara cónica para aplicaciones de carrera media a larga. El entrehierro efectivo cambia para convertirse una fracción de la carrera real. Los émbolos de cara plana émbolo se usan para aplicaciones de carrera corta. Los émbolos de cara cónica escalonada pueden proporcionar varias carreras (media a larga) dependiendo del ángulo del escalón. Presentan ventajas para los requisitos de alta fuerza de retención.
Par
Se aplica a los productos giratorios. El par de arranque típicamente es más importante que el de terminación. Se sugiere un factor de seguridad de 1.5. Por ejemplo, una aplicación que requiera 3 libras de par deberá emplear un solenoide que proporcione al menos 4.5 libras de par. El par producido por los solenoides giratorios Ledex"¢ es inversamente proporcional a la longitud total de la carrera. Cuanto más larga sea la carrera, más baja será la salida de par. Cuanto más corta sea la carrera, más alta será la salida de par.
Tensión
La fuente de tensión determina el devanado de bobina a usar en el solenoide adecuado. Las clasificaciones comunes de fuente de alimentación de CD son 6,12,24,36 y 48 VCD. Solenoides de CA vs. CD – Los solenoides de CA se usan más frecuentemente en electrodomésticos. En general los solenoides de CA se especificaban cuando había un alto costo en la rectificación a CD. Los solenoides de CA típicamente requieren el doble de la energía de irrupción de un solenoide de CD equivalente. En consecuencia, para las aplicaciones de hoy en día se eligen más solenoides de CD.
Corriente/Energía
La fuerza producida por un solenoide de CD es proporcional al cuadrado del número de vueltas (N) en el devanado de bobina multiplicado por la corriente (I). Esto determina los amperes-vueltas o NI. Los requisitos de bobina del solenoide deben ser iguales a la fuente de alimentación.
Ciclo de servicio
El ciclo de servicio de su aplicación es la relación del "tiempo encendido" dividido entre el tiempo total para un ciclo completo (encendido + apagado). El ciclo de servicio normalmente se expresa como un porcentaje o una fracción (50%, 100%). Una representación más simplista del ciclo de servicio es llamar a todos los solenoides con servicio menor a < 100% "intermitentes" y a los de servicio al 100% solenoides "continuos". Todos los solenoides de servicio intermitentes (menos de 100% de ciclo de servicio) también deben tener un "tiempo de encendido" máximo permitido para evitar el sobrecalentamiento que puede ocasionar una bobina quemada. El "tiempo de encendido" no debe exceder los límites de disipación de energía de la bobina. La disipación térmica adecuada y/o el enfriamiento adicional mejora la disipación de calor que permite un rango de ciclo de servicio más amplio. Se debe prestar atención a los datos de "tiempo encendido" máximos proporcionados junto con el cálculo de ciclo de servicio para evitar daño a los solenoides. Por ejemplo, aunque una aplicación con un tiempo de ciclo de una hora y un tiempo apagado de 3 horas puede calcularse como un ciclo de servicio de 25%, en la práctica esto no es realista. Una aplicación de solenoide más realista podría ser un tiempo encendido de un segundo y un tiempo de apagado de 3 segundos para el mismo ciclo de servicio de 25%.
Temperatura
Se debe considerar tanto la temperatura ambiente del ambiente del solenoide como el auto calentamiento del solenoide en funcionamiento. La resistencia de la bobina varía con la temperatura que afecta la salida de fuerza. La temperatura de auto calentamiento está dictada por el ciclo de servicio. Cada aumento de 1° por encima de 20° C es igual a un aumento de 0.39% de la resistencia nominal; lo que reduce la salida de fuerza o par. Hay varias maneras de compensar las restricciones de temperatura:
Especificar una bobina clase C
Especificar una bobina sobre moldeada
Usar un solenoide giratorio modelo E vs. el modelo S
Actuar a un nivel de potencia y cortar a un nivel de potencia reducido para retención (recoger y sostener)
Usar un solenoide de enganche
Usar un solenoide con varios devanados
Operar en forma intermitente, no en servicio continuo
Usar un solenoide mayor
Usar un disipador de calor
Agregar un ventilador de enfriamiento
El factor limitante de temperatura de operación de un solenoide es el material aislante del alambre magneto que se usa. Clases de aislamiento:
Clase B—— 130 °C
Clase F——- 155 °C
Clase H —– 180 °C
Clase C—— 220 °C
Un solenoide típico requiere 10% de la corriente normal para permanecer energizado. Para lograrlo, use uno de los elementos siguientes:
Resistencia de retención mecánica
Descarga de condensador y resistencia de retención
Circuito de retención transistorizado
Modulación de ancho de pulso
Recoger y retener
Tensión doble
Varias bobinas
Solenoides adaptados a la medida
El 80% de los solenoides usados son diseños a la medida. Las modificaciones típicas incluyen terminación, cables de conexión, configuraciones de émbolo, extensiones de eje, cambios de montaje y articulaciones.
Tiempo/Velocidad de operación
Los factores que afectan el tiempo y la velocidad incluyen la masa de la carga, la potencia/vatios disponibles y la carrera. La desenergización también juega un papel importante y es afectada por el entrehierro, supresión de bobina, mecanismo de retorno del émbolo o armadura, y el magnetismo residual.
El entrehierro es el espacio en el circuito magnético que permite que la armadura se mueva sin interferencia y el flujo magnético para fluir con resistencia mínima (reluctancia). Cuanto más pequeño es el entrehierro, más tiempo necesita para disminuir el campo magnético resultante de la bobina excitada. Esto causa un tiempo de desenergizado más largo.
La aplicación de dispositivos de protección electrónica para reducir picos causados al interrumpir la corriente en la bobina es necesaria para garantizar la protección de su dispositivo de conmutación. La supresión de bobina tiende a aumentar el tiempo de desenergizado del solenoide.
Puesto que los solenoides tienen fuerza sólo en una dirección, debe haber una fuerza de restauración (como la gravedad o un resorte) para devolver el solenoide a la posición de arranque o desenergizada. Esto ubica al solenoide para la siguiente operación.
Las superficies del entrehierro de un solenoide se vuelven el polo norte y sur de un imán cuando se energizan. Cuando el solenoide está apagado, sigue existiendo entre los polos una atracción magnética pequeña pero mensurable llamada magnetismo residual. El magnetismo residual se puede reducir al construir las piezas del solenoide de hiperaleaciones o al aumentar el tamaño del entrehierro.
Aspectos ambientales
Se deben señalar muchos factores ambientales al elegir un solenoide. Entre ellos están temperatura, arena / polvo, humedad, impacto, vibración, vacío, productos químicos y polvo de papel.
Vida útil del solenoide
La vida útil se determina y es optimizada por:
Sistema de cojinete y acabado de la superficie del eje
Carga lateral y alineación de la carga
Impedir que las piezas del polo choquen entre sí
Reducir el impacto al des energizar
Las expectativas de vida útil de un solenoide van de 50 mil ciclos a más de 100 millones de ciclos.
Conclusiones
Podemos concluir con que un solenoide está definido como una bobina de forma cilíndrica que cuenta con un hilo de material conductor enrollada sobre si a fin de que, con el paso de la corriente eléctrica, se genere un intenso campo eléctrico. Cuando este campo magnético aparece comienza a operar como un imán.
También pudimos observar la función principal de un solenoide la cual es activar una válvula que lleva su mismo nombre, la válvula solenoide.
Por lo general, este tipo de dispositivo se puede programar según ciertos horarios y dentro de sus usos más comunes se encuentran los sistemas de regulación hidráulica y neumática.
Es importante mencionar que existen varios tipos de solenoides, por lo que es lógico que su instalación y conexión también varíe. No obstante, ya se trate de un solenoide u otro, y se le den usos diferentes, todos ellos operan bajo el mismo principio explicado con anterioridad.
Bibliografía
http://www.ledex.com/es/solenoid/solenoid-basics.html
Autor:
Ivan Huerta
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