Соленоид как работает: Соленоиды АКПП. Что это? Описание Классификация, Проблемы, Болезни. – Электромагнитный (соленоидный) клапан — Википедия

Соленоид — Традиция

Рис. 1. Соленоид с однослойной намоткой. Образование магнитного потока в соленоиде. В центре по длине на оси соленоида магнитное поле практически однородно. Рис.2. Картина силовых линий магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом в форме стержня. Железные опилки на листе бумаги.

Солено́ид — (греч. solen — канал, и eidos — подобный) разновиднось катушки индуктивности. Обычно под термином «соленоид» подразумевается цилиндрическая обмотка из провода, длина которого значительно больше диаметра, магнитное поле направлено параллельно оси соленоида и однородно, причём его напряжённость пропорциональна силе тока и (приближённо) числу витков. Внешнее магнитное поле соленоида подобно полю стержневого магнита (см. рис.2).

[1]

Конструктивно длинные соленоиды выполняются в виде однослойной намотки (см. рис. рис.1), так и многослойной.

Если длина намотки значительно превышает её диаметр, то в полости соленоида при подаче в него электрического тока создаётся магнитное поле, близкое к однородному.

Также часто соленоидами называют электромеханические устройствами, исполнительными механизмами, обычно со втягиваемым ферромагнитным сердечником. В таком применении соленоид почти всегда снабжается внешним ферромагнитным магнитопроводом, обычно называемым ярмом.

Соленоид на постоянном токе[править]

Если длина соленоида намного больше его диаметра и не используется магнитный материал, то при протекании тока по обмотке внутри катушки создаётся магнитное поле, направленное вдоль оси, которое однородно и для постоянного тока по величине равно

[2]

\(B = \mu_0 n I\!\) (СИ (система единиц)),

\(B = \frac{4\pi}{c} n I\) (СГС),

где \(\mu_0 \) — магнитная проницаемость вакуума, \(n=N/l\) — число витков на единицу длины соленоида, \(N\) — число витков, \(l\) — длина соленоида, \(I\) — ток в обмотке.

Вследствие того, что две половины бесконечного соленоида в точке их соединения вносят одинаковый вклад в магнитное поле, магнитная индукция полубесконечного соленоида у его края вдвое меньше, чем в объёме. То же самое можно сказать о поле на краях конечного, но достаточно длинного соленоида[2]:

\(B_\mathrm{KP} = \frac {1}{2} \mu_0 n I\!\) (СИ (система единиц)).

При протекании тока соленоид запасает энергию, равную работе, которую необходимо совершить для установления текущего тока \(I~\). Величина этой энергии равна $$ E_\mathrm{coxp} = {{\Psi I} \over 2} = {{L I^2} \over 2},$$ где \(\Psi = N \Phi\) — потокосцепление, \(\Phi\) — магнитный поток в соленоиде, \(L\) — индуктивность соленоида.

При изменении тока в соленоиде возникает ЭДС самоиндукции, значение которой $$ \varepsilon = -L{dI \over dt}.$$

Индуктивность соленоида[править]

Индуктивность соленоида выражается следующим образом: $$L = \mu_0 n^2 V\! = \frac{\mu_0}{4\pi}\frac{z^2}{l}$$(СИ (система единиц)), $$L = 4\pi n^2 V\! = \frac{z^2}{l}$$(СГС),

где \(\mu_0 \) — магнитная проницаемость вакуума, \(n=N/l\) — число витков на единицу длины соленоида, \(N\) — число витков, \(V=Sl\) — объём соленоида, \(z=\pi dN\) — длина проводника, намотанного на соленоид, \(S=\pi d^2/4\) — площадь поперечного сечения соленоида, \(l\) — длина соленоида, \(d\) — диаметр витка.

Без использования магнитного материала магнитная индукция \(B\) в пределах соленоида является фактически постоянной и равна $$B = \mu_0 \frac{N}{l} I = \mu_0 n I,$$ где \(I\) — сила тока. Пренебрегая краевыми эффектами на концах соленоида, получим, что потокосцепление \(\Psi\) через катушку равно магнитной индукции \(B\), умноженной на площадь поперечного сечения \(S\) и число витков \(N\): $$\displaystyle \Psi = BSN = \mu_0N^2IS/l = \mu_0n^2VI = LI.$$ Отсюда следует формула для индуктивности соленоида $$\displaystyle L = \mu_0N^2S/l = \mu_0 n^2 V,$$эквивалентная предыдущим двум формулам.

Соленоид на переменном токе[править]

При переменном токе соленоид создаёт переменное магнитное поле. Если соленоид используется как электромагнит, то на переменном токе величина силы притяжения изменяется. В случае якоря из магнитомягкого материала направление силы притяжения не изменяется. В случае магнитного якоря направление силы меняется. На переменном токе соленоид имеет комплексное сопротивление, активная составляющая которого определяется активным сопротивлением обмотки, а реактивная составляющая определяется индуктивностью обмотки.

Соленоиды постоянного тока чаще всего применяются как поступательный силовой электропривод. В отличие от обычных электромагнитов обеспечивает большой ход. Силовая характеристика зависит от строения магнитной системы (сердечника и корпуса) и может быть близка к линейной.

Соленоиды приводят в движение ножницы для отрезания билетов и чеков в кассовых аппаратах, язычки замков, клапаны в двигателях, гидравлических системах и проч. Один из самых известных примеров — «тяговое реле» автомобильного стартёра.

Соленоиды на переменном токе применяются в качестве индуктора для индукционного нагрева в индукционных тигельных печах.

Что такое соленоиды в АКПП, как их проверить и заменить?

Для чего нужны соленоиды в АКПП

Соленоид АКПП – это электромагнитный клапан-регулятор, выполняющий работу по закрытию и открытию масляного канала. Его работа управляется ЭБУ, который посылает непрерывные электрические импульсы с определённой частотой. Соленоид осуществляет контроль над давлением масла на конкретные связки сцепления, быстро переключая передачи, или снимает блокировку гидравлического трансформатора. Соленоид АКПП отвечает за управление режимами коробки передач.

Интересный факт! Первые соленоиды для АКПП были разработаны в США в 80-х и устанавливались на автомобили Крайслер – их внешний вид остался до сегодняшнего дня неизменным, устанавливаются на джипы и пикапы.

Соленоид по своей конструкции достаточно прост. Металлический стержень, который обвит спиралью с постоянным током. Он внутри подвижен и под влиянием тока движется от конца спирали к началу, с помощью пружины, перекрывая или открывая поток масла. Эта конструкция характерна для современных АКПП и удобна тем, что в случае сбоев с электроснабжением пружина автоматически срабатывает и перекрывает масло.

Где находятся соленоиды

Соленоид, или же электроклапан, по общим правилам находится в гидроблоке — гидравлической клапанной плите.

В гидроблоке он вставлен в канал, где скрепляется с ним с помощью болта или специальной прижимной пластины. С другого конца он присоединяется с помощью шлейфа, или штекера электропроводки к блоку управления автоматики.

Соленоид АКПП отвечает за передачу сигналов между гидравлической и электрической системами. Он с помощью своих функций объединяет их. И часто это объединение дает сбои, которые определяет компьютер.

В АКПП располагается не менее 4-х соленоидов. Их количество зависит от сложности схемы и количества ступеней.

Кабель и шлейф ЭБУ часто являются причинами поломки соленоидов, поэтому подвергаются замене так же быстро, как и соленоид.

Типы соленоидов

Первыми соленоидами, предназначенными именно для автоматических коробок, были on-off соленоиды достаточно простой конструкции и с простыми функциями. Такого типа соленоиды работали по принципу: «открыть» и «закрыть». Стержень, с помощью тока, бегущего по обмотке, ходил по каналу и выполнял функцию on/off.

Ещё один прекрасный тип соленоидов – соленоид «электромагнитный клапан» Это совершенное ноу-хау для своего времени. Он, фактически является гидравлическим клапаном. Разработчики подарили ему собственный канал для масла и шариковый клапан, который открыва

За что отвечают соленоиды в АКПП — Auto-Self.ru

Автоматическая трансмиссия представляет собой сложный комплекс, который включает в себя как механику и электронику, так и гидравлику. Именно благодаря слаженной и точной работе всех компонентов, механизмов и устройств АКПП реализована возможность плавного и своевременного переключения передач в автоматическом режиме.

Одним из важных составляющих любой современной коробки — автомат является соленоид АКПП (еще упрощенно называется соленоид гидроблока). От работы соленоидов напрямую зависит не только исправность  АКПП, но и срок службы всего агрегата. Далее мы рассмотрим, за что отвечают соленоиды в АКПП, какие вид соленоидов бывают, а также как работает данный элемент.

Соленоиды коробки — автомат: назначение и принцип работы

Итак, соленоид АКПП является особым электромеханическим клапаном-регулятором (краном), который способен открывать и закрывать масляный канал гидроблока, по которому циркулирует рабочая жидкость (трансмиссионное масло ATF).

Управляет работой соленоидов ЭБУ АКПП. Контролер посылает на устройство управляющие электроимпульсы в соответсвтии с прописанными алгоритмами, а также с учетом фактических показаний многочисленных датчиков. В результате блок управления через соленоиды управляет работой АКПП, включает и выключает передачи, изменяет режимы, регулирует охлаждение коробки автомат и т.д.

На момент появления первых автоматов коробка оснащалась простейшим механическим клапаном, однако в дальнейшем механику вытеснили соленоиды. Их главным преимуществом является точность, высокая скорость и повышенная надежность.

  • Устройство соленоида АКПП достаточно простое. Его конструкция предполагает наличие магнитного стержня, в котором имеется медная обмотка. Если просто, когда на обмотку подается электрический ток, это заставляет перемещаться магнитный стержень в направлении движения масла.

Если напряжение меняется, стержень смещается в противоположную сторону. Также соленоид имеет возвратную пружину, усилие которой позволяет улучшить качество его закрытия и повысит скорость и точность срабатывания.

Устанавливаются соленоиды в каналах гидроплиты. Если канал открыт, масло без ограничений проходит по каналу, перенаправляясь к различным элементам самой коробки или попадает в маслоприемник, чтобы охладиться.  

Как уже было сказано выше, управляет работой таких клапанов ЭБУ. Контроллер подключается к клапану посредством шлейфа. Отметим, что часто проблемы возникают именно по причине повреждений шлейфа соленоида, а не самого клапана.

С учетом таких особенностей гидроблок зачастую устанавливается снизу КПП (реже гидроблоки ставят слева или справа). Нижнее расположение позволяет обеспечить доступ к клапанам и самой гидроплите, что дает возможность осуществлять ремонт, замену соленоидов и т.д. без демонтажа КПП и серьезной разборки коробки автомат.

  • Идем далее. Сегодня сами соленоиды могут отличаться по конструкции, видам и типам. Самые простые решения на старых АКПП являются обычным электромеханическим клапаном, который работает по принципу открытие/закрытие.

Дальнейшее развитие привело к появлению устройства со стальным сердечником и шариковым клапаном. Решение стало более эффективным, однако слабым местом принято считать низкую надежность и сложность конструкции.

По этой причине немногим позже были созданы трехканальные соленоиды. Устройство позволяет эффективно регулировать давление, а также перенаправлять масло к различным деталям коробки или в систему охлаждения. При этом конструкция соленоида данного типа отличается повышенной надежностью.  

Следующим этапом стало создание «умного» соленоида, который способен оптимизировать работу гидроблока. Речь идет о соленоидах-регуляторах, работающих по принципу вентиля. Такое устройство способно не только открывать и закрывать канал для подачи масла, но и осуществлять открытие/закрытие на ту или иную величину.

В результате можно гибко и динамично изменять объем подаваемого масла. Клапан открывается по сечению в штоке, а управление основано на разных импульсах, которые ЭБУ подает на магнитный сердечник. Сегодня можно встретить версии электрических клапанов-соленоидов, которые имеют 3, 4 или даже 5 каналов. При этом конструкция стала проще и одновременно надежнее.

Использование таких устройство позволило увеличить общий срок службы гидроблока, поломки клапанной плиты по причине выхода из строя соленоидов свелись к минимуму, намного менее актуальной стала проблема износа каналов гидроблока.  

Еще клапана гидроблока делятся по назначению (например, соленоид давления АКПП, соленоид EPC, LPC, соленоид контроля линейного давления, соленоид ТСС, shift соленоид и т.д.). Группа EPC и LPC отвечает за линейное давление, ТСС управляет блокировкой ГДТ,  тогда как shift solenoid (линейный шифтовик) обеспечивает переключение передач.

Неисправность соленоидов АКПП: основные поломки и причины

Сегодня в автоматических коробках соленоиды достаточно надежны и рассчитаны на большой срок службы. Однако данные устройства также могут давать сбои или полностью выходить из строя по ряду определенных причин.

Прежде всего, естественный износ затрагивает механические элементы указанной детали. Также скопление грязи и масляных отложений, металлической стружки, которая образуется в результате износа самой АКПП, на металлическом сердечнике приводит к тому, что шток теряет подвижность.

Результат — после прогрева жидкости ATF соленоид начинает подклинивать, АКПП работает со сбоями, в ряде случаев коробка автомат падает в аварию и т.д. Для решения проблемы требуется замена или промывка соленоидов. Параллельно возникает необходимость чистить гидроблок или всю АКПП. Специалисты кроме обычной  чистки растворителями применяют очистку ультразвуком. Ультразвуковая чистка позволяет избежать необходимости демонтировать коробку передач.Рекомендуем также прочитать статью о том, когда менять масло в автоматической коробке передач. Из этой статьи вы узнаете о том, когда рекомендуется замена масла в АКПП, а также что влияет на сроки замены трансмиссионной жидкости в автомате.

Если автомобиль эксплуатируется активно, то к 200-250 тыс. км. изнашивается сам соленоид, детали плунжера, входное отверстие. В таком случае масло начинает течь, появляются проблемы в работе АКПП и охлаждении масла в коробке автомат. Если соленоид разборной, можно заменить изношенные элементы, если же деталь цельная, тогда потребуется полная замена соленоида.

Поделитесь с друзьями в соц.сетях:

Facebook

Twitter

Google+

Telegram

Vkontakte

Соленоид — Википедия

Соленоид с однослойной намоткой. Образование магнитного потока в соленоиде. В центре по длине на оси соленоида магнитное поле практически однородно.

Солено́ид (от греч. solen — канал, труба и eidos — подобный) — разновидность катушки индуктивности. Обычно под термином «соленоид» подразумевается цилиндрическая обмотка из провода, причём длина такой обмотки многократно превышает её диаметр.

Конструктивно длинные соленоиды выполняются как в виде однослойной намотки (см. рис.), так и многослойной.

Если длина намотки значительно превышает диаметр намотки, то в полости соленоида при подаче в него электрического тока порождается магнитное поле, близкое к однородному.

Также часто соленоидами называют электромеханические исполнительные механизмы, обычно со втягиваемым ферромагнитным сердечником. В таком применении соленоид почти всегда снабжается внешним ферромагнитным магнитопроводом, обычно называемым ярмом.

Бесконечно длинный соленоид — это соленоид, длина которого стремится к бесконечности (то есть его длина много больше его поперечных размеров).

Соленоид на постоянном токе

Если длина соленоида намного больше его диаметра и не используется магнитный материал, то при протекании тока по обмотке внутри катушки создаётся магнитное поле, направленное вдоль оси, которое однородно и для постоянного тока по величине равно[1]:

B=μ0nI{\displaystyle B=\mu _{0}nI} (СИ) (1),{\displaystyle \qquad (1),}

B=4πcnI{\displaystyle B={\frac {4\pi }{c}}nI} (СГС) (2),{\displaystyle \qquad (2),}

где μ0{\displaystyle \mu _{0}} — магнитная проницаемость вакуума, n=N/l{\displaystyle n=N/l} — число витков на единицу длины соленоида, N{\displaystyle N} — число витков, l{\displaystyle l} — длина соленоида, I{\displaystyle I} — ток в обмотке.

Вследствие того, что две половины бесконечного соленоида в точке их соединения вносят одинаковый вклад в магнитное поле, магнитная индукция полубесконечного соленоида у его края вдвое меньше, чем в объёме. То же самое можно сказать о поле на краях конечного, но достаточно длинного соленоида[1]:

BKP=12μ0nI{\displaystyle B_{\mathrm {KP} }={\frac {1}{2}}\mu _{0}nI} (СИ) (3).{\displaystyle \qquad (3).}

При протекании тока соленоид запасает энергию, равную работе, которую необходимо совершить для установления текущего тока I{\displaystyle I}. Величина этой энергии равна

Ecoxp=ΨI2=LI22(4),{\displaystyle E_{\mathrm {coxp} }={{\Psi I} \over 2}={{LI^{2}} \over 2}\qquad (4),}

где Ψ=NΦ{\displaystyle \Psi =N\Phi } — потокосцепление, Φ{\displaystyle \Phi } — магнитный поток в соленоиде, L{\displaystyle L} — индуктивность соленоида.

При изменении тока в соленоиде возникает ЭДС самоиндукции, значение которой

ε=−LdIdt(5){\displaystyle \varepsilon =-L{dI \over dt}\qquad (5)}.

Индуктивность соленоида

Индуктивность соленоида выражается следующим образом:

L=μ0n2V=μ04πz2l{\displaystyle L=\mu _{0}n^{2}V\!={\frac {\mu _{0}}{4\pi }}{\frac {z^{2}}{l}}} (СИ) (6),{\displaystyle \qquad (6),}
L=4πn2V=z2l{\displaystyle L=4\pi n^{2}V\!={\frac {z^{2}}{l}}} (СГС) (7),{\displaystyle \qquad (7),}

где μ0{\displaystyle \mu _{0}} — магнитная проницаемость вакуума, n=N/l{\displaystyle n=N/l} — число витков на единицу длины соленоида, N{\displaystyle N} — число витков, V=Sl{\displaystyle V=Sl} — объём соленоида, z=πdN{\displaystyle z=\pi dN} — длина проводника, намотанного на соленоид, S=πd2/4{\displaystyle S=\pi d^{2}/4} — площадь поперечного сечения соленоида, l{\displaystyle l} — длина соленоида, d{\displaystyle d} — диаметр витка.

Без использования магнитного материала магнитная индукция B{\displaystyle B} в пределах соленоида является фактически постоянной и равна

B=μ0NlI=μ0nI(8),{\displaystyle B=\mu _{0}{\frac {N}{l}}I=\mu _{0}nI\qquad (8),}

где I{\displaystyle I} — сила тока. Пренебрегая краевыми эффектами на концах соленоида, получим, что потокосцепление Ψ{\displaystyle \Psi } через катушку равно магнитной индукции B{\displaystyle B}, умноженной на площадь поперечного сечения S{\displaystyle S} и число витков N{\displaystyle N}:

Ψ=BSN=μ0N2IS/l=μ0n2VI=LI(9).{\displaystyle \displaystyle \Psi =BSN=\mu _{0}N^{2}IS/l=\mu _{0}n^{2}VI=LI\qquad (9).}

Отсюда следует формула для индуктивности соленоида

L=μ0N2S/l=μ0n2V(10),{\displaystyle \displaystyle L=\mu _{0}N^{2}S/l=\mu _{0}n^{2}V\qquad (10),} эквивалентная предыдущим двум формулам.

Соленоид на переменном токе

При переменном токе соленоид создаёт переменное магнитное поле. Если соленоид используется как электромагнит, то на переменном токе величина силы притяжения изменяется. В случае якоря из магнитомягкого материала направление силы притяжения не изменяется. В случае магнитного якоря направление силы меняется. На переменном токе соленоид имеет комплексное сопротивление, активная составляющая которого определяется активным сопротивлением обмотки, а реактивная составляющая определяется индуктивностью обмотки.

Применение

Соленоиды постоянного тока чаще всего применяются как поступательный силовой электропривод. В отличие от обычных электромагнитов обеспечивает большой ход. Силовая характеристика зависит от строения магнитной системы (сердечника и корпуса) и может быть близка к линейной.

Соленоиды приводят в движение ножницы для отрезания билетов и чеков в кассовых аппаратах, язычки замков, клапаны в двигателях, гидравлических системах и пр. Один из самых известных примеров — «тяговое реле» автомобильного стартёра. Большое распространение соленоиды получили в энергетике, найдя широкое применение в приводах высоковольтных выключателей.

Соленоиды на переменном токе применяются в качестве индуктора для индукционного нагрева в индукционных тигельных печах.

Примечание

  1. 1 2 Савельев И. В. (1982), с. 148–152.

Источники

  • Савельев И. В. Курс общей физики. — Т. 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика.

См. также

Ответы@Mail.Ru: для чего нужен соленоид?

Это электрическое втягивающее устройство, применяется от стартера до блокировки дверей и открытия багажника. Электромагнитные клапаны / соленоиды/ применяются для дистанционного управления потоками рабочей среды.

для стартера, чтоб его провернуть

а че поиском не ? Соленоид – это катушка индуктивности в виде намотанного на цилиндрическую поверхность изолированного проводника, по которому течёт электрический ток. Электрический ток в обмотке создает в окружающем пространстве магнитное поле соленоида. существует не обязательно на втягивающей стартера….

Для втягивания бендикса в стартере. Это просто электромагнит.

Нужен для изменения сопротивления. Где его надо менять — там и ставят…

Если не ошибаюсь, вроде электро-водушный клапан, как-то так примерно

Вообще соленоид это электромагнит у которого под действием электрического поля стержень совершает поступательные движения стержня. Стартер он не проворачивает, а в роли электромуфты соединяющей стартер с маховиком вполне может работать. Может соврал!!!

по простецки-МАГНИТ, а если втягиваться, символов не хватит?

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о