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Solenoides

Enviado por Ivan Jacob Huerta



Partes: 1, 2

  1. Tipos de solenoides
  2. Consideraciones de aplicación para diseñar un solenoide
  3. Ciclo de servicio
  4. Vida útil del solenoide
  5. Conclusiones
  6. Bibliografía

Un solenoide se define como una bobina de alambra, normalmente con la forma de un cilindro largo, que al transportar una corriente se asemeja a un imán de modo que un núcleo móvil es atraído a la bobina cuando fluye una corriente. Una definición más sencilla es que un solenoide es una bobina y un núcleo de hierro móvil usados para convertir energía eléctrica en energía mecánica. Los solenoides han existido por décadas pero ahora varían en tamaño de menos de un cuarto de pulgada a más de 15 pulgadas de diámetro, con salidas de fuerza desde menos de una onza hasta una tonelada.

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Hay dos leyes básicas que gobiernan los solenoides:

  • Ley de Faraday

  • Ley de Ampere

Ley de Faraday

La tensión inducida en una bobina es proporcional al número de vueltas y a la tasa de cambio del flujo. La corriente inducida fluye en la dirección opuesta al cambio de flujo. El flujo no se acumula, en pocas palabras lo que entra es lo que sale.

Ley de Ampere

La fuerza magnetomotriz (fmm) alrededor de un bucle cerrado es igual a la corriente neta encerrada por el bucle. El objetivo del diseño de solenoides es transferir la máxima cantidad de NI (energía) desde la bobina al entrehierro de trabajo.

Tipos de solenoides

Hay dos categorías principales de solenoides:

Solenoides giratorios

Proporcionan una carrera rotacional que se mide en grados. Algunos son unidireccionales y otros son bidireccionales. La mayor parte tienen un retorno a resorte para devolver la armadura (parte móvil) a la posición inicial. Los solenoides giratorios con frecuencia se usan cuando el tamaño paquete es de la mayor importancia y el trabajo que desempeñan se distribuye de manera más eficaz en toda su carrera. Los solenoides giratorios tienen un fuerza/par de arranque mayor que la de los solenoides lineales. Son más resistentes al impacto. Los solenoides giratorios también ofrecen vida útil más larga (en número de actuaciones) que los solenoides lineales. Una de las aplicaciones más comunes que ayuda a ilustrar la función de un solenoide giratorio es abrir y cerrar un obturador láser.

Los solenoides giratorios tienen aplicaciones en máquinas herramientas, rayos láser, procesamiento fotográfico, almacenamiento de medios, aparatos médicos, clasificadores, cierres de puertas contra incendios, y máquinas postales, etc.

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Solenoides lineales

Proporcionan una carrera lineal normalmente menor de una pulgada en cualquier dirección. Al igual que los giratorios, algunos solenoides lineales son unidireccionales y algunos son bidireccionales. Los solenoides lineales normalmente se clasifican como de tirar (la ruta electromagnética tira de un émbolo hacia el cuerpo del solenoide) o de tipo de empujar en el cual el émbolo / eje se empuja hacia afuera de la caja. Muchos tienen un retorno a resorte para devolver el émbolo o émbolo y eje a la posición inicial. Los solenoides lineales son dispositivos menos complejos y son significativamente menos costosos que los productos giratorios. También ofrecen menos ciclos de vida útil y a veces tienden a ser más grandes.

Los solenoides lineales tienen aplicaciones en electrodomésticos, máquinas vendedoras, seguros de puerta, cambiadores de monedas, disyuntores de circuito, bombas, aparatos médicos, transmisiones automotrices y máquinas postales, por nombrar sólo unas cuantas.

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Consideraciones de aplicación para diseñar un solenoide

  • Carrera

  • Fuerza o par

  • Tensión

  • Corriente / energía

  • Ciclo de servicio

  • Temperatura

  • Tiempo/velocidad de operación

  • Aspectos ambientales

  • CA / CD

  • Vida útil

Carrera

Al aplicar solenoides, mantenga la carrera tan breve como sea posible para mantener el tamaño, peso y consumo de energía al mínimo.

Fuerza

Se aplica a productos lineales. La fuerza de arranque típicamente es más importante que la fuerza de terminación. Se sugiere un factor de seguridad de 1.5. Por ejemplo, una aplicación que requiera 3 libras de fuerza deberá emplear un solenoide que proporcione al menos 4.5 libras de fuerza. La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado del entrehierro con los diseños de émbolo de cara plana. El entrehierro es el espacio en el circuito magnético que permite que la armadura se mueva sin interferencia y el flujo magnético para circular con resistencia mínima (reluctancia).


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