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¿Como se usa un Seleniode o actuador electromagnetico?

Primeramente debemos saber de que estamos hablando, pues bien, segun wikipedia se puede definir:

Un solenoide es cualquier dispositivo físico capaz de crear una zona de campo magnético uniforme. Un ejemplo teórico es el de una bobina de hilo conductor aislado y enrollado helicoidalmente, de longitud infinita. En ese caso ideal el campo magnético sería uniforme en su interior y, como consecuencia, fuera sería nulo.

En la práctica, una aproximación real a un solenoide es un alambre aislado, de longitud finita, enrollado en forma de hélice (bobina) o un número de espirales con un paso acorde a las necesidades, por el que circula una corriente eléctrica. Cuando esto sucede, se genera un campo magnético dentro de la bobina tanto más uniforme cuanto más larga sea la bobina.

La bobina con un núcleo apropiado se convierte en un imán (en realidad electroimán). Se utiliza en gran medida para generar un campo magnético uniforme.

Solenoides

Con este concepto se han elaborado dispositivos  para accionar un tipo de válvula, llamada válvula solenoide, que responde a pulsos eléctricos respecto de su apertura y cierre. Eventualmente controlable por programa, su aplicación más recurrente en la actualidad, tiene relación con sistemas de regulación hidráulica y neumática.

El mecanismo que acopla y desacopla el motor de arranque de los motores de combustión interna en el momento de su puesta en marcha es un solenoide.

¿Qué son los solenoides entonces?

Un solenoide se define como una bobina de alambre, 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.

¿Para que me podrian servir?

  1. usarlo como pulsador de algun otro boton a distancia
  2. para abrir o cerrar una puerta electrica
  3. para sacar o meter tarjetas de plasticas(VISA, MASTERCARD)
  4. para dejar pasar monedas o dulces
  5. controlar cuantos productos van por una vanda y a otra
  6. cambiar el sentido a algo
  7. levantar algo y soltarlo luego en otro lado(solo selenides potentes)
  8. etc.

independiente de lo que quieras hacer hay que tener en cuenta estos diagramas para poder utilizarlos

como conectar un seleniode
Diagrama 1 de Selenoides

Es muy importante que le conectes en paralelo un diodo a tu seleniode como se ve que esta en el diagrama o un supresor de arco electrico en las otras configuraciones, esto se debe a que el dispositivo se traba o atasca en su face de conexion, produciedo un calor sumamente intenso que ocacionaria a largo plazo que se quemara el seleniode. sin ello tambien surge un inconveniente el cual es que tu dispositivo a controlar con el selenide daria falsos resultados por el atascamiento y si es un dispositivo digital un reseteo general si es un PIC (microcontrolador) o quemar dispositivos como triac y transistores.

Bueno en definitiva la duda era esa, como conectar correctamente este dispositivo pero si te encanta saber mas de este revolucionario dispositivo te dejo este archivo de PDF (en ingles):Datos Tecnicos de un SELENIODE o esta breve explicacion en español.

Introducción a los solenoides / Aspectos básicos de un solenoide

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 (Lo que entra, 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:

Giratorio

Lineal

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.

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, por nombrar sólo unas cuantas.

Los solenoides se usan en casi cualquier industria concebible del mundo y son bien conocidos por ser una alternativa de actuación eficiente, asequible y fiable.

Ocho consideraciones de aplicación esenciales al diseñar un solenoide en su ensamblaje

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).

Para determinar sus requisitos de fuerza o par, debe tomar en cuenta lo siguiente:

La carga real que está moviendo

Fuerza o par de resorte de retorno

Cargas por fricción

Aumento de temperatura

Ciclo de servicio

Orientación del solenoide respecto a la gravedad (el peso del émbolo se suma o resta dependiendo de cómo esté montado el solenoide.

En los solenoides lineales, se puede modificar la fuerza debido a la forma del émbolo usado. Se usa un émbolo de cara cónica para aplicaciones de carrera media a larga. El entrehierro efectivo cambia para convertirse una fracción de la carrera real. Los émbolos de cara plana émbolo se usan para aplicaciones de carrera corta. Los émbolos de cara cónica escalonada pueden proporcionar varias carreras (media a larga) dependiendo del ángulo del escalón. Presentan ventajas para los requisitos de alta fuerza de retención.

Par – se aplica a los productos giratorios. El par de arranque típicamente es más importante que el de terminación. Se sugiere un factor de seguridad de 1.5. Por ejemplo, una aplicación que requiera 3 libras de par deberá emplear un solenoide que proporcione al menos 4.5 libras de par. El par producido por los solenoides giratorios Ledex™ es inversamente proporcional a la longitud total de la carrera. Cuanto más larga sea la carrera, más baja será la salida de par. Cuanto más corta sea la carrera, más alta será la salida de par.

Tensión – la fuente de tensión determina el devanado de bobina a usar en el solenoide adecuado. Las clasificaciones comunes de fuente de alimentación de CD son 6,12,24,36 y 48 VCD. Solenoides de CA vs. CD – Los solenoides de CA se usan más frecuentemente en electrodomésticos. En general los solenoides de CA se especificaban cuando había un alto costo en la rectificación a CD. Los solenoides de CA típicamente requieren el doble de la energía de irrupción de un solenoide de CD equivalente. En consecuencia, para las aplicaciones de hoy en día se eligen más solenoides de CD.

Corriente / energía – La fuerza producida por un solenoide de CD es proporcional al cuadrado del número de vueltas (N) en el devanado de bobina multiplicado por la corriente (I). Esto determina los amperes-vueltas o NI. Los requisitos de bobina del solenoide deben ser iguales a la fuente de alimentación.

ciclo de servicio – El ciclo de servicio de su aplicación es la relación del “tiempo encendido” dividido entre el tiempo total para un ciclo completo (encendido + apagado). El ciclo de servicio normalmente se expresa como un porcentaje o una fracción (50%, 100%). Una representación más simplista del ciclo de servicio es llamar a todos los solenoides con servicio menor a < 100% “intermitentes” y a los de servicio al 100% solenoides “continuos”. Todos los solenoides de servicio intermitentes (menos de 100% de ciclo de servicio) también deben tener un “tiempo de encendido” máximo permitido para evitar el sobrecalentamiento que puede ocasionar una bobina quemada. El “tiempo de encendido” no debe exceder los límites de disipación de energía de la bobina. La disipación térmica adecuada y/o el enfriamiento adicional mejora la disipación de calor que permite un rango de ciclo de servicio más amplio. Se debe prestar atención a los datos de “tiempo encendido” máximos proporcionados junto con el cálculo de ciclo de servicio para evitar daño a los solenoides. Por ejemplo, aunque una aplicación con un tiempo de ciclo de una hora y un tiempo apagado de 3 horas puede calcularse como un ciclo de servicio de 25%, en la práctica esto no es realista. Una aplicación de solenoide más realista podría ser un tiempo encendido de un segundo y un tiempo de apagado de 3 segundos para el mismo ciclo de servicio de 25%.

Temperatura – Se debe considerar tanto la temperatura ambiente del ambiente del solenoide como el autocalentamiento del solenoide en funcionamiento. La resistencia de la bobina varía con la temperatura que afecta la salida de fuerza. La temperatura de autocalentamiento está dictada por el ciclo de servicio. cada aumento de 1° por encima de 20° C es igual a un aumento de 0.39% de la resistencia nominal; lo que reduce la salida de fuerza o par. Hay varias maneras de compensar las restricciones de temperatura:

Especificar una bobina clase C

Especificar una bobina sobremoldeada

Usar un solenoide giratorio modelo E vs. el modelo S

Actuar a un nivel de potencia y cortar a un nivel de potencia reducido para retención (recoger y sostener)

Usar un solenoide de enganche

Usar un solenoide con varios devanados

Operar en forma intermitente, no en servicio continuo

Usar un solenoide mayor

Usar un disipador de calor

Agregar un ventilador de enfriamiento

El factor limitante de temperatura de operación de un solenoide es el material aislante del alambre magneto que se usa. Clases de aislamiento:

Clase B- 130°C

Clase F- 155 °C

Clase H- 180 °C

Clase C- 220 °C

Un solenoide típico requiere 10% de la corriente normal para permanecer energizado. Para lograrlo, use uno de los elementos siguientes:

Resistencia de retención mecánica

Descarga de condensador y resistencia de retención

Circuito de retención transistorizado

Modulación de ancho de pulso

Recoger y retener

Tensión doble

Varias bobinas

Tiempo/velocidad de operación – Los factores que afectan el tiempo y la velocidad incluyen la masa de la carga, la potencia/vatios disponibles y la carrera. La desenergización también juega un papel importante y es afectada por el entrehierro, supresión de bobina, mecanismo de retorno del émbolo o armadura, y el magnetismo residual.

El entrehierro es el espacio en el circuito magnético que permite que la armadura se mueva sin interferencia y el flujo magnético para fluir con resistencia mínima (reluctancia). Cuanto más pequeño es el entrehierro, más tiempo necesita para disminuir el campo magnético resultante de la bobina excitada. Esto causa un tiempo de desenergizado más largo.

La aplicación de dispositivos de protección electrónica para reducir picos causados al interrumpir la corriente en la bobina es necesaria para garantizar la protección de su dispositivo de conmutación. La supresión de bobina tiende a aumentar el tiempo de desenergizado del solenoide.

Puesto que los solenoides tienen fuerza sólo en una dirección, debe haber una fuerza de restauración (como la gravedad o un resorte) para devolver el solenoide a la posición de arranque o desenergizada. Esto ubica al solenoide para la siguiente operación.

Las superficies del entrehierro de un solenoide se vuelven el polo norte y sur de un imán cuando se energizan. Cuando el solenoide está apagado, sigue existiendo entre los polos una atracción magnética pequeña pero mensurable llamada magnetismo residual. El magnetismo residual se puede reducir al construir las piezas del solenoide de hiperaleaciones o al aumentar el tamaño del entrehierro.

Aspectos ambientales – Se deben señalar muchos factores ambientales al elegir un solenoide. Entre ellos están temperatura, arena / polvo, humedad, impacto, vibración, vacío, productos químicos y polvo de papel.

Vida útil del solenoide – La vida útil se determina y es optimizada por:

Sistema de cojinete y acabado de la superficie del eje

Carga lateral y alineación de la carga

Impedir que las piezas del polo choquen entre sí

Reducir el impacto al desenergizar

as expectativas de vida útil de un solenoide van de 50 mil ciclos a más de 100 millones de ciclos.

Solenoides adaptados a la medida – 80% de los solenoides usados son diseños a la medida. Las modificaciones típicas incluyen terminación, cables de conexión, configuraciones de émbolo, extensiones de eje, cambios de montaje y articulaciones.

Sugerencias de aplicaciones –

Para lograr una vida útil prolongada, intente las siguientes opciones:

Empuje la carga por el extremo de la armadura de un solenoide giratorio en lugar de por el extremo de la base

Use cojinetes de vespel o de oilita en un diseño de solenoide de bajo perfil

Use cojinetes de anillo doble o un surco en el eje para actuar como depósito de lubricante

Use acoples de nylon con carga de vidrio o con carga de carbón

Para lograr un mejor desempeño de para / fuerza de retención intente las siguientes opciones:

Use pistas de las bolas endentadas en un solenoide giratorio

Use piezas de polo planas

Use solenoides de enganche

Para determinar la temperatura a la que una bobina se estabilizó siga esta sentencia de pasos:

Mida la resistencia de bobina a temperatura ambiente

Mida la corriente a la temperatura estabilizada y determina la resistencia de bobina usando la ley de Ohm

Divida esta resistencia entre la resistencia a temperatura ambiente para obtener el factor de resistencia

Usando la tabla de factores de resistencia, lea la temperatura a la que se estabilizó la bobina del solenoide.

Para compensar un aumento de temperatura:

Monte el solenoide en una superficie metálica (disipador de calor)

Use un ventilador

Usar un solenoide mayor

Opere a menos de 100% de ciclo de servicio

Considere usar una clase de aislamiento más alta

Use un solenoide con varios devanados

Use un circuito de tipo “recoger y retener”, como un PWM

Otras Referencias

http://www.ledex.com/es/solenoid/what-are-solenoids.html

http://www.jameco.com/webapp/wcs/stores/servlet/Product_10001_10001_1919203_-1

http://www.pysel.com.ar/electroimanes/solenoides.htm#solenoides

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