Déterminer le nombre de tours pour un solénoïde

subz

Déterminer le nombre de tours pour un solénoïde


J’essaie de déterminer le nombre de tours qui sont nécessaires dans un solénoïde pour l’amener à déplacer une armature à l’intérieur. D’après ce que je comprends, plus le B est grand, plus il peut produire de force sur l’armature.

Pour augmenter la BI, sachez que je peux augmenter le nombre de tours pour ce faire, mais c’est là que je trouve des problèmes, si j’augmente le nombre de tours cela entraînera une augmentation de l’inductance (L) et si l’inductance de la bobine augmente, mon PWM sera affecté (n’est-ce pas?) car il résistera aux changements de courant lorsque j’appliquerai le PWM, mais si je réduis L alors mon B sera affecté. Alors, comment choisir le meilleur nombre de tours?

Réponses


 Phil Frost

L’augmentation de l’inductance affectera le solénoïde si vous l’alimentez en PWM, mais pas nécessairement de mauvaise façon. PWM fonctionne précisément parce que l’inductance fait la moyenne de la tension appliquée. Pendant que votre interrupteur PWM est activé, le courant augmente, mais à un rythme limité par l’inductance. Lorsque le commutateur PWM est désactivé, le courant diminue, mais à nouveau à un rythme limité.

Le résultat de ceci est que le courant (et donc le flux magnétique et la force) se rapproche d’une valeur stable qui aurait résulté si vous aviez appliqué une fraction de la tension d’alimentation selon le rapport cyclique PWM. Par exemple, si la tension d’alimentation est de 12 V et que vous la conduisez avec un rapport cyclique de 60%, le courant que vous obtenez est essentiellement le même que celui que vous obtiendriez en appliquant une constante de

12V0,6=7.2V

au solénoïde.

L’augmentation de l’inductance améliore cette moyenne, réduisant davantage l’ondulation du courant entre les cycles PWM, ou alternativement, vous permet d’utiliser une fréquence PWM plus lente pour la même ondulation du courant.

L’augmentation de l’inductance limite également le taux de variation du courant, et donc de la force. Cependant, il est assez difficile de rendre l’inductance si élevée que cela devient significatif dans la plupart des applications. Si vous ne vous en inquiétiez pas encore, je ne commencerais pas maintenant.

Le plus gros problème avec l’ajout de tours est généralement que la résistance CC du solénoïde augmente également. Puisque la résistance convertit l’énergie électrique en chaleur mais ne vous aide pas à créer une force mécanique, moins de résistance signifie une efficacité plus élevée. Cependant, plus de tours vous permet de générer plus de flux avec moins de courant. Puisque les pertes résistives sont données par

P=je2R

, la réduction du courant peut réduire davantage les pertes résistives que la réduction de la résistance. Pourtant, plus de tours signifie également que la FEM induite par le mouvement du solénoïde sera plus élevée, ce qui nécessite que vous puissiez fournir une tension plus élevée pour surmonter cette FEM pour accélérer la charge mécanique.

Vous êtes donc confronté à de nombreux compromis. Au final, il s’agit d’optimiser les paramètres importants pour votre application. Ajouter plus de tours n’est ni bon ni mauvais, c’est un compromis. Je suggère d’expérimenter.


 Andy aka

C’est le courant DC qui circule qui est important pour les solénoïdes et la valeur moyenne de votre PWM est la valeur DC – l’inductance n’a aucun rôle à jouer sur les courants DC (valeur PWM moyenne).

Optez pour autant de tours que vous pouvez tenir dans l’espace et aussi serré que possible pour la plus grande valeur de flux. Vous devrez également tenir compte de l’épaisseur du fil et des capacités de transport de courant – vous ne voulez pas qu’il brûle.

subz

merci pour votre réponse mais je me demandais juste dans mon cas j’ai oublié de mentionner que dans OP que j’ai besoin du solénoïde pour changer la polarité afin que l’armature doive se déplacer à gauche et à droite, ce qui se passera dans ce cas car alors je dois considérer le inductance à droite car elle va entraver tout changement de courant.

Andy aka

@subz Oui, si vous voulez alterner le courant, alors l’inductance joue un rôle important et l’énergie magnétique acquise dans une direction doit être supprimée avant de pouvoir inverser la tension ou vous aurez un gros pic de tension back-emf qui pourrait endommager les semi-conducteurs et même les relais. Si votre courant est 2A et la bobine est 1H, alors l’énergie stockée est

subz

disons que j’ajoute un ressort au système connecté à l’armature pour que le courant soit appliqué et que le ressort soit comprimé. Ensuite, lorsque le courant est coupé, la tension et l’énergie induites stockées dans le champ ne s’annulent-elles pas? tension induite par la décompression ou l’étirement du ressort. Merci 🙂

Andy aka

@subz Je pense que cela semblera stocker plus d’énergie dans la bobine. Mais au moins, vous avez un mécanisme de libération / retour automatique. Essayez-le et bonne chance mec et n’oubliez pas la diode polarisée inversée à travers la bobine. Essayez-le en série avec dix ohms .- la tension de rebond sera plus élevée (courant x résistance) mais si votre transistor est évalué sur la tension de claquage en conséquence, il fonctionnera plus rapidement à l’arrêt.

 

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