Добрый день.

Помогите рассчитать размеры соленоида, а точнее его магнитопровода?
Мне необходимо сделать соленоид у которого будет рабочий ход сердечника 2-3мм, но сила нужна до 100кг. Еще есть ограничение внешнего диаметра в 40мм.
Конструктив магнитопровода я придумал такой - К нижней части(дно) прикручиваем катушку частью от центра, вставляем конструкцию в трубу и роль сердечника выполняет верхняя часть(похожая на гвоздь).

Как рассчитать оптимальные параметры: a, b, c, d, j? Какие должны быть пропорции сердечника внутри катушки?

Вот то, "похожее на гвоздь" лучше, наверное, выполнить конусом. Усилие растет с увеличением площади зазора.
Это просто соленоид с заданным усилием, никаких там замедлений, постоянства усилия по ходу якоря не требуется?
100кГс при таком магнитопроводе в 40мм... пока кажется многовато. М-мм... давно такими не занимался, но попробую поискать. Кажется, оптимально длина к диаметру в районе 1.5. Где-то была шпаргалка с типовыми решениями и данными серийных соленоидов.
А питание от чего задумано?

Питание от четырех/шести пальчиковых батареек
А точнее от батареек будет пачка конденсаторов заряжаться, а с них уже я заберу импульс силой до 20А(может и больше). Импульс нужен не чаще чем раз в 15-30 сек. Длительность импульса задается микроконтроллером и лежит в пределах 5-250мс(4-200Гц). Причем чем реще удастся открыть клапан, тем тем меньше будет импульс.

Попробую объяснить принцип работы и вообще зачем такой он нужен.
Из резервуара с газом, требуется выпускать порции газа. Соответственно имеем клапан и разное давление и в зависимости от падения давления, сила удерживающая клапан меняется ль 20 до 100кг. Обычно клапан открывает механика. Но она сложна в настройке, а также настройки весьма ограниченны.

У буржуев такое работает по принципу электроударника. Там есть свои + и -. Я хочу попробовать суметь открыть клапан именно такой конструкцией.

М....м энергетика всего процесса несколько неожиданна... Вы уверены, что этих батареек достаточно?
Ладно, это можно уточнить позже.

Может стоит просто купить управляемый клапан?

Завалялась тут программка, может полезна будет...
Как то считал подобное, но по-моему для диам.40 100 кГ - многвато.

Да, нашел книгу Л.А. Казаков "электромагнитные устройства РЭА" "Радио и Связь" 1991
Прежде чем обсуждать детали конструкции, давайте обратим внимание, что приведенные там данные по серийным электромагнитам диаметром порядка 40мм неутешительны. Тяговые усилия из в районе 8-12кГс при ходе якоря 2мм. И необходимые мощности тоже 10-15Вт

А есть такой, который мне нужен?



Спасибо.



8-12кг/10-15Вт и это на постоянку с учетом что не перегреется и т.д.
Я могу отдать свой импульс(5-250мсек) мощностью 100-200Вт. При учете того что импульс не чаще чем раз в пол минуты и не 24 часа в сутки. А 100-200 раз в неделю.

Ориентировочная схемка питания


C R1, стабилитроном и конденсатором понятно. Поливик и R2 я подберу.
Какими должны быть R3 и D1?
Сопротивление катушки соленоида стараюсь сделать минимальным, дабы все работало от маленького напряжения. По факту сопротивления соленоида, выбираю напряжение питания.


Сообщение отредактировал Serj777 - Nov 7 2010, 11:44

Для грубой оценки (сверху) можно просто посчитать величину BH/2 = B²/2µ₀.
Это не только плотность энергии магнитного поля, но и давление пондеромоторных сил в среде.
Для поля 1 Тесла получается что-то около 4 кг на квадратный сантиметр, при 2 Теслах будет вчетверо больше, но такое поле уже не во всяком железе удаётся получить.
И проблема перегрева обмотки при длительной работе - тоже будет.

Простое "гвоздевое" железо мягкая сталь 10 сталь 20 вроде дает 1.5-1.7 Тл.
Но в таких размерах (40мм диаметр) даже 50кГ мне кажется проблематичным. Это площадь зазора должна быть 15-20см.кв, т. е под катушку ничего не остается.

Длительных удержаний не будет. Главное чтобы дернул силой до 100кг.



Железо токарь само собой возьмет из кучи обрезков железяк. Максимум если попросить, магнитиком поводит, чтоб по своим субъективным оценкам выбрать самый магнит кусок.

По шпиенским фотографиям из-за границы, там диаметр внешний 35-40мм, длинна примерно 60мм, вес сердечника 9-20 граммов, сопротивление катушки 1,5 Ома. Принцип действия ударный. Внешний магнитопровод имеет больше функцию защиты катушки, чем магнитопровода(возможно он просто экран из алюминиевой трубки).

=====================

На шпиенских фото стоят по питанию два конденсатора по 22000*16.
Визуально они занимают 30мм*30мм*40мм*2шт = 72 см кубических, при 44000мкФ и токе 4,5*2А=9А
Я думаю что я наберу пачку SMD на две стороны печатной платы.
Например EEVFK0J332Q 3300мкФ, 6,3В, ток 1.1А, диаметр 12,5мм под поверхностный монтаж. На каждую из сторон платы поставлю я их по 10 штук и получу 3300*10*2=66000мкФ при токе (1,1*10*2)-%просадки на стабилитроне, в общем при том же объеме занимаемого места я получаю около 20 ампер.

Сообщение отредактировал Serj777 - Nov 7 2010, 12:16

Может, попробовать в таком случае Gauss Gun.. Вместо железа - алюминий или медь.
А что Вы делаете?

Диод нужно выбирать исходя из рабочего напряжения на обмотке и ее максимального тока. Резистор последовательно увеличивает быстродействие на отпускание. В предельном случае его вообще можно не ставить.
А насчет сопротивления обмотки, боюсь, батарейками напрямую не получится. Вам нужно от батареек зарядить накопительную емкость напряжением хотя бы вольт 50, а потом уже это подавать на клапан. Иначе, мощности не хватит.

Электро открывалку клапана для пневматической винтовки.



По диоду, если напряжение меньше 10вольт, а ток 20-40ампер. Диод шотки пойдет(25в/50А)? А при таких пораметрах, как подобрать резистор? Что за предельный случай.

Батарейки не напрямую и не через DC-DC преобразователь. Я схемку выше выкладывал.

Я думаю что закажу штук 10 конденсаторов EEUFM1A472L 4700мкФ/10В, у них максимальный рабочий ток 3,75А диаметр 12,5мм. Заряжать всю пачку буду через резистор. На выходе будет 9 вольт, а батарея 47000мкФ 37,5А. Должно хватить. А не хватит буду думать. У буржуев от батарейки работает, без преобразователя.

нужно принять во внимание, что диод этот будет работать в режиме очень редких импульсов и очень небольшой длительности. Поэтому, его можно брать на ток раз в 10 меньше предельного. В вашем случае 3-5 амперный.
Резистор, если Вас время отпускания в 10-20мс устроит, можно вообще не ставить. Это считается по току, сопротивлению обмотки и ее индуктивности. Энергия магнитного поля должна при выключении вернуться в обмотку и рассосаться через диод в тепло. Ток мы менять не можем, какой был в обмотке, такой и останется. А вот время его спада до нуля определится мощностью рассеивания. Если добавить резистор, то на нем упадет дополнительное напряжение. Вплеск на диоде будет более высоковольтным, но намного короче.
Конденсаторы запасают энергию квадратично от напряжения. Поэтому в размерах конденсатор, запасающий 1 Дж на 5 вольтах и на 50 отличаются очень заметно. К тому же, Вы не сумеете скоммутировать большой ток так же успешно , как меньший при большем напряжении.
Ладно, экспериментируйте...