- Tipos de
solenoides - Consideraciones de
aplicación para diseñar un
solenoide - Ciclo
de servicio - Vida
útil del solenoide - Conclusiones
- 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.
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.
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.
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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