Solenoidin käyttöjännitteen laskeminen ?
Miten voi laskea, mikä on turvallinen käyttöjännite ja -aika solenoidille ?
Esimerkki:
Valmistaja ilmoittaa solenoidille käyttöjännitteeksi 24 V DC.
Mutta:
Käsittääkseni magneettikentän voimakkuus on kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön.
Jos etäisyys (kun solenoidin käämi eli sähkömagneetti ei vedä) on 3 mm, ja kun se vetää, arviolta 0,1 mm (teoriassa se olisi tasan 0 mm, jos molemmat pinnat olisivat absoluuttisen tasaisia), niin:
Tällöin käyttö koko ajan tasaisella 24 V DC jänn itteellä johtaa kahteen ongelmaan:
1) Kun solenoidin käämi ei vielä vedä, niin solenoidi juuri ja juuri jaksaa vetää (ilman kuormitusta). Mitä enemmän mekaanista kuormitusta lisätään, sitä todennäköisempää on, ettei solenoidi jaksa vetää lainkaan, eli toivottua liikettä ei synny, jolloin 100% siihen syötetystä sähköenergiasta muuttuu lämmöksi.
2) JOS solenoidi yleensä jaksaa vetää, niin kun se on jo vetänyt ankkurin kiinni käämin rautasydämeen, niin tämän jälkeen virta on turhan voimakas pelkkään paikallaan pitämiseen (vetoliikehän on jo tapahtunut, eli nyt liikettä edelleen samaan suuntaan ei ole).
Optimaalisempi voisi olla vaikka tällainen ratkaisu:
Annetaan 0,2 sekunnin ajan reilua ylijännitettä voimakkaamman vetovoiman aikaansaamiseksi, ja sen jälkeen jatketaan alijännitteellä, esim. 12 V DC em. solenoidille, jonka suunnittelujännite on 24 V DC.
Eräs tapa tuon alemman pitojännitteen laskemiseksi / kokeilemiseksi on:
Ensin normaali 24 V jännite aiotulla kuormalla (autetaan mekaanisesti, jos ei jaksa vetää); sitten alennetaan hitaasti jännitettä, kunnes ei jaksa enää pitää vetäneessä tilassa. Se jännite, jolla päästää, kerrotaan 1,2:lla, ja käytetään tämän suuruista jännitettä pitojännitteenä.
Mutta miten voi laskea, miten korkeaa jännitettä tuo kestää rikkoutumatta 0,2 s ajan ? Olettaisin, että noinkin lyhyt aika yleensä riittää siihen, että solenoidi vetää (eli vaihtaa tilaansa) ?
Miten voi laskea, mikä on turvallinen käyttöjännite ja -aika solenoidille ?
Esimerkki:
Valmistaja ilmoittaa solenoidille käyttöjännitteeksi 24 V DC.
Mutta:
Käsittääkseni magneettikentän voimakkuus on kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön.
Jos etäisyys (kun solenoidin käämi eli sähkömagneetti ei vedä) on 3 mm, ja kun se vetää, arviolta 0,1 mm (teoriassa se olisi tasan 0 mm, jos molemmat pinnat olisivat absoluuttisen tasaisia), niin:
Tällöin käyttö koko ajan tasaisella 24 V DC jänn itteellä johtaa kahteen ongelmaan:
1) Kun solenoidin käämi ei vielä vedä, niin solenoidi juuri ja juuri jaksaa vetää (ilman kuormitusta). Mitä enemmän mekaanista kuormitusta lisätään, sitä todennäköisempää on, ettei solenoidi jaksa vetää lainkaan, eli toivottua liikettä ei synny, jolloin 100% siihen syötetystä sähköenergiasta muuttuu lämmöksi.
2) JOS solenoidi yleensä jaksaa vetää, niin kun se on jo vetänyt ankkurin kiinni käämin rautasydämeen, niin tämän jälkeen virta on turhan voimakas pelkkään paikallaan pitämiseen (vetoliikehän on jo tapahtunut, eli nyt liikettä edelleen samaan suuntaan ei ole).
Optimaalisempi voisi olla vaikka tällainen ratkaisu:
Annetaan 0,2 sekunnin ajan reilua ylijännitettä voimakkaamman vetovoiman aikaansaamiseksi, ja sen jälkeen jatketaan alijännitteellä, esim. 12 V DC em. solenoidille, jonka suunnittelujännite on 24 V DC.
Eräs tapa tuon alemman pitojännitteen laskemiseksi / kokeilemiseksi on:
Ensin normaali 24 V jännite aiotulla kuormalla (autetaan mekaanisesti, jos ei jaksa vetää); sitten alennetaan hitaasti jännitettä, kunnes ei jaksa enää pitää vetäneessä tilassa. Se jännite, jolla päästää, kerrotaan 1,2:lla, ja käytetään tämän suuruista jännitettä pitojännitteenä.
Mutta miten voi laskea, miten korkeaa jännitettä tuo kestää rikkoutumatta 0,2 s ajan ? Olettaisin, että noinkin lyhyt aika yleensä riittää siihen, että solenoidi vetää (eli vaihtaa tilaansa) ?
Vastaukset 5
Vanhimmat
"3 mm, ja kun se vetää, arviolta 0,1 mm"
siis 3mm suhde 0,1 mm:iin on 30:1.
Ja se, että magnettikenttä on kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön, tarkoittaisi, että vetovaiheessa tarvitaan 900 -kertainen virta pitotilanteen virtaan verrattuna.
Osaamatta laskea yhtään mitään ite lähtisin siitä että on jokin lämpötila johonka emalilanka saa kuumentua kärsimättä ja sitten on suurin ympäristön lämpötila, jossa sitä käämiä käytetään. Jos käämi ottaa virtaa vaikka 200mA 24V jännitteellä syntyy hukattavaa lämpöhäviötä 4.8W
Lämpötila määräytyy ja käämin rakenteesta siirtää lämpöä ja lämpötilaerosta ympäristöön. Eikä niitä voi laskea tietämättä lämpötiloja tai onko käämi esimerkiksi öljykylvyssä tolkuttomaan alumiinikuoreen/mereen johdettuna Siperiassa vai styroksilaatikossa saunan katossa.
Jos ongelma on sellainen, että käämi ei jaksa vetää tai ei kestä virtaa, niin käämi on liian pieneksi mitoitettu kohteeseen ja käyttötarkoitukseen. Sitten vaan isompi käämi, jossa tulee väkisinkin lisää voimaa ja samalla jäähdytyspinta-alaa. Tietysti myös käämin jännitettä voidaan kokeellisesti säätää ja saada näin suorituskykyä parannettua kevyenä ja mahdollisesti kustannustehokkaana ratkaisuna.
On myös kohteita kuten vaikka auton startti, jota ei ole suunniteltu kestämään kun hetkellinen käyttö. Silloin voidaan mitoittaa pienempi, kevyempi ja halvempi käämi kestämään starttauksen ajan. Hetkellisesti syntynyt suuri lämpökuorma varautuu ympäröiviin teräsosiin ja luotetaan siihen, että osat kerkiää jäähtymään/johtumaan tarpeeksi ennen seuraavaa starttia. Esimerkiksi kuparilla on hyvä ominaislämpökapasiteetti, jos tila on kortilla.
Ja+jatkan+vielä+sen+verran+"pätemistä"+että+käytännössä+kaikki+käämiin+menevä+virta+muuttuu+100%+lämmöksi+ihan+ohmin+lain+mukaan+tasavirralle.+Muutoksia+tapahtuu+vain+sillä+hetkellä,+kun+magneettikentässä+tapahtuu+mekaanista+raudan+liikettä.
Kerrankin hyvä vastaus. Alkuperäisellä kysyjällä hieman sulateltavaa.
Minäkin voisin jatkaa nyt sen verran että itse jännite sinänsä tuskin tulee ongelmaksi -tuskin läpi lyö, vaan sen aiheuttama virta ja tosiaankin lämpeneminenhän se ratkaiseva juttu on ja aika vaikea on sitten alkaa laskemaan kaikkea siihen liittyvää ilman tarkkoja tietoja lähtien käämilangan poikkkipinnasta....