Os solenóides exibem motores EMF de volta como motores?

Acabei de comprar alguns solenóides de máquinas de pinball e estava fazendo experiências com eles; A resistência DC é de cerca de 30 ohm, eles atuam a cerca de 30 volts e a capacidade é de cerca de 6. Tentei controlá-los com relés 10A e descobri que o relé a às vezes trava em arco, mesmo que eu tenha diodos flyback, então olhei para o solenóide tensão com um escopo. Um lado do solenóide é conectado à alimentação positiva via relé e um fusível PTC; o outro lado está aterrado. O escopo é diretamente através do solenóide.

Parece que quando o solenóide está ativo a tensão voa acima de +200 volts. Não é a tensão reversa que apareceria ao liberar um solenóide sem diodo de retorno - tensão direta. Eu diria que a bobina está efetivamente magnetizando a lesma e que, quando a lesma se move para a bobina, gera CEM de volta; Como a bobina está cruzando mais linhas de força quando se aproxima da lesma, a EMF traseira não se limita à tensão de condução, como seria com um motor convencional. Será que tal EMF de volta implica que a corrente do solenóide estaria caindo a zero durante o curso? Esse comportamento é típico para os solenóides?

Se esse comportamento for típico para solenóides, parece que toda a energia "útil", exceto o que pode ser necessário para reter o solenóide (se desejado), será transmitida antes que a corrente caia para zero e é possível reduzir o consumo de energia enormemente, observando o uso atual. Eu acho que se os fatores mecânicos impedirem que a lesma se mova rapidamente, a corrente pode não cair até zero, mas observar a derivada da corrente passar positivo-negativo-positivo ainda deve fornecer um "desligamento ideal" identificável ponto. Existem circuitos driver solenóide que exploram isso? Certamente os contatos no final da viagem podem ajudar a fornecer esse comportamento, mas eles aumentam a complexidade mecânica. As soluções totalmente eletrônicas são práticas?

solenoid back-emf supercat
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Todas as bobinas e todos os dispositivos que usam bobinas têm EMF de volta. É apenas o efeito colateral de ter uma bobina. A lesma nem precisa ser magnetizada para que isso funcione.

precisa saber é o seguinte

O efeito que você descreve é incomum, mas potencialmente faz sentido. Eu nunca ouvi falar disso e uma rápida gárgula nas páginas da Internet não fornece nenhuma indicação de que seja um efeito aceito. Precisaria confiar na atração da armadura mais solidamente do que o necessário, para que ela entre em um modo em que " costa "para casa se a unidade foi removida no meio do curso. Verifique seu circuito com cuidado, verifique os resultados numéricos, use um escopo para ter certeza de que não está se enganando. Patente IT :-) :-)

Russell McMahon

@AndrejaKo: Um indutor energizado reduz inicialmente a tensão igual à tensão aplicada até que a corrente comece a fluir um tempo infinitesimal mais tarde; Acho que se poderia chamar isso de EMF. Um indutor sem movimento, no entanto, terá uma corrente que aumenta monotonicamente enquanto a tensão aplicada for positiva. Tentar reduzir a corrente nesse indutor fará com que a queda de tensão fique negativa. Minha pergunta é se é típico que a tensão direta em um solenóide exceda a tensão de alimentação e se isso pode ser explorado ao controlá-los?

Supercat3

Esta é uma pergunta muito semelhante a esta e sua resposta também pode ajudá-lo.

Cerin

@Cerin: Eu não notei nada nessa pergunta, resposta ou entrada de blog vinculada, que mencionasse se o movimento da lesma afetava o comportamento do solenóide, que era o detalhe pelo qual eu estava particularmente interessado. Havia algo que eu sentia falta ?

Supercat

Respostas:

Pode haver algum pequeno efeito EMF nas costas quando a lesma se move. No entanto, duvido seriamente que isso esteja causando a alta tensão no fechamento. Pode haver outros efeitos:

Os contatos do relé retornam. Isso significa que o solenóide será desconectado várias vezes, mesmo durante uma operação geral "ligada". Essas desconexões curtas que ocorrem após a acumulação de alguma corrente podem causar alta tensão por um curto período de tempo.
Toque. Existe uma capacidade inevitável no sistema através da bobina. Quando a bobina é ligada, é como energizar um circuito de tanque. Em condições ideais, isso pode tocar até o dobro da tensão de entrada, especialmente com o ressalto do contato. Na prática, a resistência DC de um solenóide é geralmente substancial o suficiente para amortecer o sistema suficientemente bem, e os R e L do solenóide dominam.
Não está realmente lá. O escopo pode estar mostrando coisas que realmente não estão acontecendo nos transientes e especialmente com um aterramento ruim da sonda.

Não sei exatamente o que está acontecendo, exceto que sou bastante cético quanto ao fato de que a EMF está realmente indo para 200 V. Também não gosto que o fusível PTC esteja em série para testar essas coisas. Tente fazer um curto-circuito e ver o que isso faz. Tente também colocar um diodo reverso imediatamente em frente ao solenóide, não na outra extremidade de um fio ou no outro lado do fusível PTC. Este deve ser um diodo rápido.

Olin Lathrop
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Eu esperaria que o retorno do contato do relé causasse a EMF direta, em vez de voltar a EMF. Eu não tinha pensado em capacitância causando toque; isso parece ser uma possibilidade definida. Eu tenho um diodo de 300V diretamente entre os terminais do solenóide, mas provavelmente não é terrivelmente rápido. Eu poderia dar um curto-circuito no fusível do PTC, mas não acho que isso teria muito efeito. O terra do osciloscópio é anexado ao condutor solenóide negativo e a ponta ao positivo. Mesmo se houvesse algum efeito de "transformador", o número de voltas na bobina deveria diminuir a "volta" do loop do clipe de terra.

Supercat 03/04

Eu estava olhando as coisas um pouco mais, e parece estar relacionado ao salto de contato. Parece um pouco estranho que o toque oscilasse muito mais acima do suprimento do que abaixo, e talvez o movimento da lesma tenha desempenhado algum papel, mas não acho que esse efeito pareça confiável. Três dos quatro dígitos têm contatos que abrem quando o solenóide está ativo; Eu gostaria de uma abordagem que pudesse funcionar de maneira uniforme nos quatro dígitos, mas acho que minha melhor aposta é conseguir três dígitos trabalhando com os contatos e depois encontrar um contato para o quarto.

supercat

Isso é chamado de transitório. Os transitórios são causados por mudanças repentinas nos campos.

A energia está sendo armazenada no campo magnético. A tensão é causada pela alteração no campo magnético ao longo do tempo. Se você conectar ou desconectar o circuito, o campo mudará, causando tensão. Esse transiente pode ser armazenado em um capacitor para uso posterior. Passar o ferro por um condutor não gera eletricidade. Alterar um campo com relação ao tempo será.

Um capacitor é o mesmo. Ele armazena energia no campo dielétrico. Amperagem é a taxa de variação no campo elétrico. Quanto mais rápida a descarga, maior a corrente.

Kuragari
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Mover um pedaço de ferro não magnetizado através de um campo não gera eletricidade, mas mover um pedaço de ferro magnetizado através de um campo gera. Quando um solenóide é energizado, eu esperaria que o ferro fosse magnetizado como conseqüência e que essa magnetização pudesse causar uma corrente à medida que ele se move, mas não tenho idéia de qual é o comportamento real. Conceitualmente, eu esperaria que a lesma em movimento gere um fluxo de corrente oposto à tensão, mas não tenho idéia do comportamento real.

supercat 5/11