Катушки индуктивности (Часть 2 Соленоиды). Применение и устройство

Надежность работы катушки индуктивности довольно высока. Неисправности могут возникать при чрезмерном нагревании, повреждении изоляции, либо при эксплуатации с напряжением выше допустимой величины.

Надежность соленоидов

Чаще всего в негодность приходит не соленоид, а механизм, приводящийся в действие соленоидом. Может выйти из строя мембрана, тяга и другие детали электроклапанов, приводов заслонок и других механизмов. Например, на иглу в топливных форсунках постепенно оседает налет, который мешает ей передвигаться и плотно прилегать к отверстию. В результате форсунка выходит из строя из-за потери герметичности. Хотя при этом электрическая часть форсунки (соленоид) остается исправной.

Устранение неисправностей

Первым делом необходимо выяснить целостность обмотки соленоида. Для этих целей используют обычный мультиметр, с помощью которого катушку проверяют на отсутствие обрыва.
Если обрыва нет, измеряют сопротивление обмотки, и сравниваю эту величину с данными паспорта. При нормальном сопротивлении и отсутствии обрыва проверку продолжают на следующем этапе.
При неисправности обмотки катушки индуктивности и ненадлежащей его работе, проверяют наличие механических препятствий для перемещения стержня. В заслонках могут забиться жиром и грязью шарниры, в адсорбере клапан забивается углем. Налет смолы в форсунках также может нарушить работу соленоида. В таких случаях необходимо разобрать узел, выяснить причину неисправности и заменить изношенные детали, либо промыть механизм специальными средствами.

Применение соленоидов

В различных отраслях промышленного производства, автомобилях и другой технике используются такие устройства, как катушки индуктивности. Электроприводы поступательного движения являются примерами функционирования соленоидов, действующих на постоянном токе.

Вот некоторые сферы применения соленоидов:

Индукторы тигельных печей.
Клапаны гидросистем.
Втягивающее реле автомобильного стартера.
Форсунки топливной аппаратуры автомобиля.
Электроклапаны двигателей.
Механизм отрезания чека на кассе.
Электрические замки.

Чаще всего обмотки соленоидов выполняют алюминиевым или медным проводником. В отраслях с высокими технологиями используют обмотки, выполненные из сверхпроводников. Материалом сердечника обычно используется пакет металлических листов, ферритовые сплавы, чугун, сталь. Это зависит от назначения электрического устройства.

Электроклапан трубопровода

Katushki induktivnosti elektroklapan

Перед подачей питания на катушку соленоида тарелка клапана прижата к отверстию с помощью пружины. Трубопровод закрыт. При подключении питания на обмотку якорь с тарелкой клапана втягиваются катушкой и поднимаются, преодолевая действие пружины, и открывая при этом отверстие трубопровода.

Жидкость в трубе движется, и трубопровод будет находиться в открытом виде до тех пор, пока на катушку подключен ток. При выключении питания пружина выталкивает тарелку клапана вниз и перекрывает отверстие трубы. Трубопровод закрывается.

Стартерное втягивающее реле

Katushki induktivnosti rele startera

1 — Втягивающее реле
2 — Вилка стартера
3 — Передняя крышка
4 — Бендикс
5 — Задняя крышка

Стартер автомобиля выполнен по принципу электродвигателя постоянного тока, работающего от аккумуляторной батареи автомобиля. При запуске двигателя шестерня стартера, которая называется бендиксом, быстро входит в зацепление с зубчатым венцом маховика коленчатого вала на короткое время, необходимое для запуска двигателя. В это время подключается электродвигатель стартера. Роль соленоида в стартере играет втягивающее реле.

Оно расположено на корпусе стартера. При подключении питания к катушке втягивающего реле, она создает втягивающее усилие, действующее на металлический сердечник, который выдвигает шестерню вперед с помощью специального механизма. После запуска мотора напряжение отключается от обмотки реле, и шестерня отходит в первоначальное положение под действием пружины.

Электрический замок

Elektricheskii zamok

В замках, оснащенных соленоидом, ригель перемещается с помощью электромагнита. Такие электрические замки стали популярными в системах контроля доступа, а также в дверях шлюзов. Дверь с электрозамком можно открыть только путем подачи на него сигнала управления. После отключения этого сигнала дверь снова запирается.

К достоинствам таких замков относится простота устройства. Она намного проще других моделей, имеет высокую стойкость к износу. Из рассмотренных примеров применений видно, что соленоид чаще всего функционирует совместно с упругим элементом в виде пружины.

Индуктор на основе соленоида

Katushki induktivnosti induktor

Для сквозного нагревания металлических деталей часто применяют индукторы, выполненные в виде многовиткового соленоида. Обмотку при этом выполняют из медной шины или медной трубки с жидкостным охлаждением.

В среднечастотных установках применяют обмотки, состоящие из одного слоя. В промышленных установках также применяют многослойную обмотку. Это зависит от параметров источника напряжения, коэффициента мощности, параметров нагрузки, а также возможным снижением потерь электрической энергии.

Для создания требуемой жесткости катушки индуктивности ее торцы обычно стягивают асбоцементными плитами. В инновационных устройствах для нагрева и индукционной закалки катушки индуктивности эксплуатируются на переменном токе повышенной частоты, вследствие чего применение ферромагнитного сердечника не требуется.

Соленоидный электродвигатель

Solenoidnyi elektrodvigatel

Существуют электрические двигатели с применением соленоидов. Принцип его действия заключается в включении и выключении катушек в определенное время, что приводит в движение коленчатый вал двигателя. При этом возврат сердечника катушки выполняется с помощью пружины, как в рассмотренном ранее электромагнитном клапане или электрическом замке.

В соленоидных двигателях, имеющих несколько катушек, коммутация катушек производится вентилями в виде полупроводниковых элементов. К отдельной катушке поступает напряжение в определенный полупериод синусоидального напряжения. Стальной сердечник по очереди втягивается разными катушками. При этом он выполняет возвратно-поступательное движение, вращая коленвал двигателя или колесо.

Экспериментальные устройства

Опытные устройства, подобные детектору «Атлас», действующие на адронном коллайдере, включают в себя электрические магниты повышенной мощности на основе соленоидов. Физические эксперименты с элементарными частицами осуществляются для обнаружения строительных элементов материи и изучения сил природы, действующих во Вселенной.

Катушки индуктивности Тесла

Любители экспериментов с катушками Тесла часто применяют катушки для создания таких катушек. В них соленоидом является вторичная обмотка трансформатора. Важным параметром является длина проводника обмотки, так как соленоиды в таком устройстве играют роль резонаторов и волноводов, а не электромагнитов. В них имеется емкость, созданная находящимися рядом витками, а также индуктивность, как и в любом колебательном контуре. На вершине вторичной обмотки расположен тороид, предназначенный для компенсации распределенной емкости.