Цилиндрическая обмотка, которая имеет длину, значительно больше ее диаметра, называется соленоидом. В переводе с английского, это слово обозначает – подобный трубе, то есть, это катушка, похожая на трубу.
Соленоидом также можно назвать катушку индуктивности, которая намотана проводом на каркас в виде цилиндра. Такие катушки могут быть намотаны как одним, так и несколькими слоями. Так как длина обмотки намного больше диаметра, то при подключении постоянного напряжения на эту обмотку, внутри катушки образуется магнитное поле.
Часто соленоидами называют электромеханические устройства, содержащие катушку, внутри которой имеется ферромагнитный сердечник. Такие устройства выполнены в виде втягивающих реле автомобильного стартера, различных электроклапанов. Втягивающим элементом такого своеобразного электромагнита является сердечник из ферромагнитного материала.
Где, N – количество витков в обмотке, l – длина катушки, I – ток, протекающий по соленоиду, μ0 — вакуумная магнитная проницаемость.
На концах соленоида величина магнитной индукции в два раза ниже, по сравнению с внутренней частью, так как две части соленоида совместно образуют двойное магнитное поле. Это применимо к длинному или бесконечному соленоиду, в сравнении с диаметром каркаса обмотки.
Так как соленоиды являются катушками индуктивности, следовательно, соленоид может запасать энергию в магнитном поле. Эта энергия равна работе, совершаемой источником, для образования тока в обмотке.
Где, V – объем катушки соленоида, z – длина проводника катушки, n – количество витков, l – длина катушки, μ0 — вакуумная магнитная проницаемость.
При подключении к проводникам соленоида переменного напряжения, магнитное поле будет создаваться тоже переменным. Соленоид имеет сопротивление переменному току в виде комплекса двух составляющих: активной и реактивной. Они зависят от индуктивности и электрического сопротивления проводника катушки.
Стационарныеспособны создать поля не более 2,5х105 Э. Соленоиды импульсного типа могут создать поля 5х106 Э. Если при создании поля соленоиды не подвергаются деформации и не слишком греются, то магнитное поле прямо зависит от проходящего тока: Н = k*I, где k– постоянная величина соленоида, поддающаяся расчету.
Резистивныевиды производят из материалов, обладающих электрическим сопротивлением. В связи с этим вся подходящая к ним энергия переходит в теплоту. Чтобы избежать теплового разрушения устройства, необходимо отвести лишнее тепло. Для этих целей применяют криогенное или водяное охлаждение. Для этого требуется вспомогательная энергия, сравнимая с требуемой энергией для питания соленоида.
Сверхпроводящие устройства производят из сплавов, обладающих свойствами сверхпроводимости. Их электрическое сопротивление равно нулю при различных температурах во время эксперимента. При функционировании сверхпроводящего соленоида теплота выделяется только в подходящих проводниках и источнике напряжения. Источник питания в этом случае можно исключить, так как соленоид функционирует в короткозамкнутом режиме. При этом поле может существовать без расхода энергии бесконечно долго при условии сохранения сверхпроводимости.
При проектировании соленоида берут во внимание величины внутреннего канала и мощности источника питания.
Создание устройства с резистивным соленоидом для образования стационарных полей является глобальной научно-технической задачей. В мире, в том числе и в нашей стране, существует всего несколько лабораторий с подобными устройствами. Применяются соленоиды различных конструкций, эксплуатация которых осуществляется около тепловой границы.
Для обслуживания таких устройств необходим персонал, состоящий из работников высокой квалификации, работа которых дорого ценится. Большая часть финансов расходуется на оплату электрической энергии. Эксплуатация и обслуживание таких мощных соленоидов со временем окупается, так как ученые и исследователи различных областей науки, из разных стран могут получать важнейшие результаты для развития науки.
Наиболее сложные и важные задачи можно решить путем применения сверхпроводящих соленоидов. Этот способ более эффективный, экономичный и простой. Для примера можно назвать создание мощных стационарных полей сверхпроводящими соленоидами. Наиболее оригинальное свойство сверхпроводимости – это отсутствие электрического сопротивления у некоторых сплавов и металлов при температуре ниже критического значения.
Явление сверхпроводимости позволяет производить соленоид, не имеющий диссипации энергии при прохождении электрического тока. Однако, образованное поле имеет ограничение в том, что при достижении некоторого значения критического поля свойство сверхпроводимости разрушается, и электрическое сопротивление возобновляется.
Технология создания таких сплавов и производство из них материалов для катушек соленоидов очень трудоемка и сложна. Поэтому такие устройства имеют высокую стоимость. Однако их эксплуатация недорогая и простая в обслуживании. Для этого необходим только источник питания низкого напряжения небольшой мощности и жидкий гелий. Мощность источника понадобится не выше 1 киловатта. Устройство таких соленоидов состоит из катушки, выполненной из меди и сверхпроводника многожильным проводом, лентой или шиной.
Существует возможность снижения энергетических затрат на создание еще более мощных полей. Эта возможность реализуется в нескольких ведущих странах, в том числе и в России. Такой способ основан на применении комбинации из водоохлаждаемого и сверхпроводящего соленоидов. Его еще называют гибридным соленоидом. В этом устройстве интегрируются наибольшие достижимые поля обоих типов соленоидов.
Водоохлаждаемый соленоид должен находиться внутри сверхпроводящего. Создание гибридного соленоида является объемной и сложной научно-технической проблемой. Для ее решения требуется работа нескольких коллективов научных учреждений. Подобное гибридное устройство эксплуатируется в нашей стране в Академии наук. Там соленоид со сверхпроводящими свойствами имеет массу 1,5 тонны. Обмотка выполнена из специальных сплавов ниобия с цинком и титаном. Обмотка водоохлаждаемого соленоида выполнена медной шиной.
Похожие темы:
electrosam.ru
Соленоид АКПП — электромагнитный клапан, открывает и закрывает масляные каналы гидроблока, по которым подается рабочая жидкость ATF к механическим элементам внутри коробки передач.
Благодаря работе соленоидов в автоматической коробке происходит переключение передач, а также включается и отключается блокировка ГДТ (гидротрансформатора).
Читайте в этой статье
Если говорить о самой простой конструкции, для простоты понимания, соленоид является электроклапаном. В двух словах, в корпусе стоит стержень из металла, на который навита спираль. По указанной спирали идет ток.
Данный стержень в корпусе подвижен, под воздействием тока перемещается от конца спирали к ее началу. Также на стержень воздействие оказывает пружина, которая закрывает клапан.
Соленоид устанавливается в гидроблоке (гидравлическая клапанная плита). Клапан вставляется в канал, также к нему присоединяется электропроводка для подсоединения к блоку управления. Как правило, в АКПП устанавливается от 4-х соленоидов и более (в зависимости от количества передач, особенностей конструкции коробки и т.д.).
Соленоиды для автоматических трансмиссий на начальном этапе выполняли только функцию открытия и закрытия каналов гидроблока. Далее соленоид стал по принципу работы напоминать электромагнитный клапан (гидравлический клапан).
Устройство получило отдельный масляный канал и клапан шарикового типа, который отвечает за перекрытие данного канала. Далее технология получила развитие, что позволило создать соленоиды нового поколения.
В таком устройстве шарик в открытом положении позволяет маслу пройти из первого во второй канал, а в закрытом из второго в третий. В результате удалось добиться эффективного механизма включения и выключения фрикционных муфт (фрикционов).
Следующим этапом развития стали соленоиды с возможностью дополнительного регулирования, похожие на вентиль. Такие клапаны имеют внутренне кривое сечение. Получив импульс от ЭБУ, сечение соленоида может приоткрыться или немного закрыться. Такое решение позволило еще более гибко управлять давлением масла.
Также добавим, что соленоиды бывают шариковыми, золотниковыми (с клапаном – золотником), линейные соленоиды, соленоиды VFS и т.д. Кстати, ресурс последних заметно ниже, чем у линейных.
Еще соленоиды могут выполнять разные функции. Например, если отдельно изучать устройство гидромеханических АКПП, соленоид ЕРС /LPC является «главным», так как через него масло проходит к другим соленоидам и каналам гидроблока.
В АКПП также устанавливается соленоид ТСС. Данный соленоид отвечает за блокировку/разблокировку ГДТ. Через него проходит горячее и загрязненное масло из гидротрансформатора, так что данный элемент часто выходит из строя. Соленоид Shift выполняет роль переключателя скоростей, еще имеются управляющие соленоиды гидроплиты и т.д.
Прежде всего, срок службы соленоидов напрямую зависит от состояния и качества масла АКПП. Если масло грязное, клапаны-соленоиды забиваются продуктами износа АКПП, различными отложениями и т.д.
В результате клапан начинает «подклинивать» или «зависать». Естественно, коробка перестает корректно работать, появляются толчки, рывки, пинки АКПП, не включаются отдельные передачи и т.д.
Также частой причиной проблем с соленоидами является износ каналов и плунжеров, нередко отмечается то, что пружины теряют упругость, в корпусе появляются трещины, возникают проблемы с обмоткой соленоида.
Зачастую, ресурс самых надежных соленоидов не более 450 тыс. км, более дешевые «облегченные» версии исправно работают не более 250 тыс. км. Чаще всего, изнашиваются сами детали внутри соленоидов (втулки, клапаны, плунжеры, шарик и т.д.).
Диагностика и замена соленоидов коробки — автомат нужна в том случае, если АКПП стала некорректно работать. При диагностике следует проверять соленоиды по отдельности. В зависимости от типа автоматической коробки, каждый из них отвечает за те или иные функции.
Например, в простом «автомате» на 4 передачи обычно стоит 4 соленоида. При этом первый соленоид отвечает за включение первой и второй передачи, второй за третью и четвертую передачу, третий клапан управляет блокировкой ГДТ, четвертый отвечает за тормозную ленту.
Если водитель заметил, что возникли проблемы при переходе со второй на третью или с первой на вторую передачу, следует на начальном этапе изучить устройство конкретной АКПП. Тогда можно более точно предположить, какой соленоид неисправен.
Также проблема с соленоидами часто проявляется в виде высвечивания ошибки, загорания сигнальной лампы неисправной АТ на панели приборов и т.д.
В таком случае ошибки нужно считать сканером и расшифровать, а также проверить гидроблок и соленоиды. Соленоиды проверяются на сопротивление, а также промываются или продуваются сжатым воздухом.
Ремонт соленоида в автоматической коробке часто не предусмотрен. Если иначе, касательно ремонта соленоидов, задача усложняется, так как данная деталь в современных АКПП неразборная.
На практике это означает, что соленоид в таком случае можно только промыть и прочистить. Если же соленоид можно разобрать, тогда возможна замена его обмотки, а также более тщательная очистка всех элементов клапана.
Замена соленоидов в коробке — автомат выполняется после диагностики их работоспособности. Для замены необходимо снять клапанную плиту, извлечь неисправный клапан и установить новый. После этого гидроблок устанавливается на место, проверятся герметичность, заливается жидкость АТФ и затем тестируется работа АКПП.
Читайте также
krutimotor.ru
АКПП любой формации представляет собой достаточно сложный механизм, просто изобилующий разного рода деталями. Одни из них являются лишь вспомогательными в работе устройства, а другие – настоящей основой. Именно к категории последних относятся соленоиды, отвечающие за переключение передач и управление режимами коробки. Более подробно о принципах функционирования и общей концепции данных элементов АКПП поговорим сегодня. Интересно? Тогда обязательно ознакомьтесь с приведённой ниже статьёй.
Соленоид АКПП – это специальное устройство, которое отвечает за движение масла внутри гидроблочного механизма. Управляется оно электронным блоком управления АКПП и, по сути, представляет собой обычный электромеханический клапан. Именно соленоиды стали наиболее распространёнными «управленцами» переключения передач и режимов работы в современных автоматических коробках передач. Если в роботизированных и вариаторных КПП заменить данные узлы чем-то возможно, то вот в гидравлических АКПП они стали основой управления, поэтому вряд ли будут вытеснены в течение ближайших десятилетий.
Стоит отметить, что соленоид в коробке переключения передач далеко не один – их множество, которые зачастую объединены в целые блоки. Ранее функции контроля движения масла по каналам АКПП возлагались на механические клапанные механизмы, однако развитие автомобильной электроники спровоцировало замену таких устройств на более удобные соленоиды. Если быть точнее, то первый соленоид был установлен в конструкцию автомата лишь в середине 80-х годов в США, после чего получил широкое распространение в этой сфере применения.
Повторимся, любой соленоид – это электромеханическое устройство, которое, честно говоря, очень простое по своей конструкции. Основная функция данного механизма заключается в перекрытии подачи масла по тому или иному каналу АКПП посредством его запирания специальным стержнем. Последний, к слову, выполнен из металла и попросту скользит в проводящей ток спирали (электричество в ней течёт постоянно, пока заведён мотор автомобиля). Нарастание тока движет стержень к концу спирали, то есть запирает канал подачи масла, снижение – к его началу, соответственно, усиливая подачу смазки. Движение стержня любого соленоида организовано при помощи специальных механизмов – запирающих и возвратных пружин.
Все соленоиды АКПП собраны в её элементе под названием «гидроблок» (в народе – блок соленоидов). Гидроблок, к слову, представляет собой плиту, разделённую на многочисленные каналы и имеющую в конструкции множество датчиков, клапанов. Такая организация позволяет автомату осуществлять возложенные на него обязанности, которые заключаются в автоматическом переключении передач. Соленоиды в этой системе играют немаловажную роль и находятся под управлением ЭБУ, направляющем им сигналы по открытию или закрытию конкретного канала гидроблока.
Как стало ясно из предыдущего пункта статьи, управление АКПП без соленоидов представить сложно. В зависимости от того, по какому принципу работают данные механизмы, принято выделять несколько поколений установок. На сегодняшний день выделяются три основных вида соленоидов:
С течением времени конструкция автомата становилась всё более и более сложной, поэтому усложнялись и принципы работы соленоидов АКПП, из-за чего они подвергались усиленной модернизации. Основные совершенствования касались того, чтобы переложить на клапан дополнительные функции по типу сброса давления в конкретном блоке сцепления коробки или заблокировать муфту гидротрансформатора.
Идеи автомобильных инженеров позволили достичь подобных задач. Теперь многочисленные типы соленоидов не только отвечают за переключение передач, но и тонко управляют режимами работы АКПП. Сегодня стандартный автомат имеет в конструкции 6 типов соленоидов:
Важно понимать, что для каждой пары сцепления (передачи) имеется не один соленоид, а сразу несколько из отмеченных выше. Стабильная и беспроблемная работа АКПП возможна лишь при нормальной работе всех клапанов гидроблока, поэтому относиться к ним нужно с должным уровнем ответственности.
Неисправный соленоид – это одна из главных причин некорректной работы и перехода АКПП в аварийный режим. Несмотря на высокую надёжность современных клапанов гидроблока, по своей сущности эти устройства являются расходниками, поэтому требуют периодической замены. Если ситуация не слишком запущена, проблему может решить обычная замена масла в АКПП. Поменять соленоид вполне можно собственноручно, однако прежде всего важно диагностировать его неисправность.
Для проверки любого клапана гидроблочной плиты придётся осуществлять его «прозвонку». Необходимо это по одной простой причине: неисправный соленоид теряет нормальное для себя сопротивление, если быть точнее, оно повышается. Как проверить соленоид? Очень просто, процедура диагностики клапанов не представляет собой ничего сложного и заключается в исполнении следующих операций:
Примечание! На современных коробках имеются функции самодиагностики, поэтому для определения того, какой именно соленоид неисправен, достаточно подключиться к бортовому компьютеру автомобиля. Если подобная мера не возможна, то придётся проводить диагностику традиционным «прозвоном» своими руками, после чего уже ремонтировать нужный элемент узла.
Допустим, неисправный клапан выявлен – что требуется дальше? Естественно, ремонт соленоида или их группы. К сожалению, разобрать клапан, промыть его и собрать обратно не выйдет, придётся полностью менять элемент гидроблока. Стоимость его не особо высока, поэтому бояться процедуры ремонта не стоит. Зачастую замена соленоидов в АКПП проводится так:
Как видите, особых сложностей в устройстве соленоидов автомата и их ремонте нет. Разобраться и с тем, и с другим вполне поможет представленный сегодня материал. Надеемся, он был для вас полезен и дал ответы на интересующие вопросы. Удачи на дорогах и в ремонте авто!
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
swapmotor.ru
Продолжим рассмотрение таких электрических устройств, как соленоиды (катушки индуктивности), их надежность, возникающие неисправности, сферу применения.
Надежность работы соленоида довольно высока. Неисправности могут возникать при чрезмерном нагревании, повреждении изоляции, либо при эксплуатации с напряжением выше допустимой величины.
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.
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.
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.
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.
1 — Втягивающее реле2 — Вилка стартера3 — Передняя крышка4 — Бендикс5 — 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.
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 моделей 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.
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.
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.
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.
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.
Похожие темы:
electrosam.ru
Приветствую вас, дорогие мои читатели. Не буду вас утомлять терминами из энциклопедии, благо таких хоть пруд пруди. Постараюсь доходчиво и популярно рассказать про соленоиды, которые повсеместно присутствуют в наших автомобилях.
Все просто: металлический или магнитный стержень , который помещен внутрь обмотки (катушки индуктивности). Когда на обмотку (катушку индуктивности) подается напряжение, создается магнитное поле, которое притягивает или отталкивает тот самый стержень. На конец стержня (сердечника) прикрепляется элемент, который необходимо привести в движение.
Говоря коротко — в тягах. Другими словами если что-то нужно толкнуть или подтянуть, применяется соленоид. Соленоиды вы встретите в простых электромагнитных клапанах, тягах центрального замка, воздушных заслонках в климат контроле, которые могут принимать положение «открыто» или «закрыто». Но есть два узла в автомобиле, которые чаще всего упоминаются: топливная форсунка в распределенном впрыске и втягивающее реле в стартере — эти детали являются соленоидами.
Сложно представить условия, при которых может сломаться сам соленоид. Его как минимум необходимо перегреть, чтобы повредить изоляцию в обмотке или подать напряжение выше номинального. Обычно ломается не сам соленоид, а узел, который приводится им в действие. Не важно, будет это АКПП, внутри которой имеется множество соленоидных клапанов, или привод заслонки рециркуляции воздуха — скорее сломается тяга или мембрана, а не соленоид. Вспомните: топливные форсунки щелкают почти всегда, в вот игла, приводимая в движение соленоидом со временем обрастает налетом, который не позволяет ей двигаться или плотно прилегать, в итоге форсунка или перестает открываться или теряет герметичность.
Для начала стоит убедиться, что соленоид цел. Для этого его необходимо прозвонить, чтобы исключить обрыв, после чего замерить его сопротивление, сравнив его с паспортным. Если сопротивление в норме и обрыва нет, переходим к следующему пункту.
Если соленоид цел, значит что-то мешает передвигаться его стержню. В клапанах адсорбера может всосать уголь, в заслонках забиваются грязью и жиром шарниры заслонок, в форсунках образуется налет или выработка — в общем попробуйте пошевелить механизм рукой, пытаясь понять, что мешает двигаться. Если рукой не долезть, или придется разбирать узел на свой страх и риск или промывать его моющими жидкостями или заменять, так и не узнав, что же случилось.
Помните: топливные форсунки и клапаны АБС пытаться разобрать и починить очень опасно. Это хорошо, если вы их просто сломаете, но если вам удастся их собрать, то последствия установки «восстановленной» детали будут скорее всего плачевными.
РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:
myautoexp.ru
