¿Los solenoides exhiben EMF como motores?

Acabo de comprar algunos solenoides de máquina de pinball y estaba experimentando con ellos; La resistencia de CC es de aproximadamente 30 ohmios, actúan a aproximadamente 30 voltios y se mantienen a aproximadamente 6. Intenté controlarlos con relés de 10 A y descubrí que el relé a veces se enganchaba aunque tenía diodos de retorno, así que miré el solenoide. voltaje con alcance. Un lado del solenoide está conectado al suministro positivo a través de un relé y un fusible PTC; El otro lado está conectado a tierra. El alcance está directamente a través del solenoide.

Parece que cuando el solenoide está activo, el voltaje sube a más de +200 voltios. No es el voltaje inverso que aparecería al liberar un solenoide sin diodo de retorno: voltaje directo. Supongo que la bobina está magnetizando efectivamente la bala, y que cuando la bala se mueve hacia la bobina genera EMF de regreso; Debido a que la bobina está cruzando más líneas de fuerza cuando se acerca a la bala, el EMF posterior no está limitado al voltaje de activación como lo estaría con un motor convencional. ¿Tal retroceso EMF implicaría que la corriente del solenoide estaría cayendo a cero durante la carrera? ¿Es este comportamiento típico de los solenoides?

Si tal comportamiento es típico para los solenoides, parecería que toda la energía "útil", excepto la que podría ser necesaria para mantener el solenoide (si se desea), se impartiría antes de que la corriente cayera a cero, y uno podría reducir el consumo de energía. enormemente viendo el uso actual. Supongo que si los factores mecánicos impiden que la babosa se mueva rápidamente, la corriente podría no caer completamente a cero, pero observar si la derivada de la corriente se vuelve positiva-negativa-positiva aún debería proporcionar una "desconexión óptima" identificable punto. ¿Hay algún circuito de solenoide que explote esto? Ciertamente, los contactos de fin de viaje podrían ayudar a proporcionar ese comportamiento, pero estos agregan complejidad mecánica. ¿Son prácticas las soluciones totalmente electrónicas?

solenoid back-emf

— Super gato
fuente

Todas las bobinas y todos los dispositivos que usan bobinas tienen EMF posterior. Es solo el efecto secundario de tener una bobina. La babosa ni siquiera necesita ser magnetizada para que esto funcione.

— AndrejaKo

El efecto que describe es inusual pero potencialmente tiene sentido. No he escuchado que esto suceda y una rápida gárgola a través de las páginas de Internet no proporciona ninguna indicación de que sea un efecto aceptado. Tendría que confiar en que la armadura se atraiga más sólidamente de lo necesario para que entre en un modo en el que " costa "a casa si la unidad se eliminó en la mitad del trazo. Verifique su circuito con cuidado, verifique los resultados numéricos, use un scopt para asegurarse de no engañarse a sí mismo. Patente :-) :-)

— Russell McMahon

@AndrejaKo: un inductor que recibe energía inicialmente caerá un voltaje igual al voltaje aplicado hasta que la corriente comience a fluir un tiempo infinitesimal más tarde; Supongo que uno podría volver a llamar a EMF. Sin embargo, un inductor que no se mueve tendrá corriente que aumenta monotónicamente siempre que el voltaje aplicado sea positivo. Intentar reducir la corriente en un inductor de este tipo hará que la caída de voltaje sea negativa. Mi pregunta es si es típico que el voltaje directo en un solenoide exceda el voltaje de suministro, y si esto puede explotarse al controlarlos.

— supercat

Esta es una pregunta muy similar a esta , y su respuesta también podría ayudarlo.

— Cerin

@Cerin: No noté nada en esa pregunta, respuesta o entrada de blog vinculada, que mencionara si el movimiento de la babosa afectó el comportamiento del solenoide, que era el detalle en el que estaba particularmente interesado. ¿Hubo algo que me perdí? ?

— supercat

Respuestas:

Podría haber un pequeño efecto de EMF en la espalda cuando la bala se mueve. Sin embargo, dudo seriamente que eso sea lo que está causando el alto voltaje al cerrar. Puede haber otros efectos:

Los contactos del relé rebotan. Eso significa que el solenoide se desconectará varias veces incluso durante una operación general "activada". Estas breves desconexiones que ocurren después de que se haya acumulado algo de corriente pueden causar alto voltaje por un corto tiempo.
El sonar. Hay una capacidad inevitable en el sistema a través de la bobina. Cuando se enciende la bobina, es como energizar un circuito de tanque. En condiciones ideales, esto podría sonar hasta el doble del voltaje de entrada, especialmente con rebote de contacto. En la práctica, la resistencia DC de un solenoide suele ser lo suficientemente sustancial como para amortiguar el sistema lo suficientemente bien, y dominan la R y la L del solenoide.
Realmente no está ahí. El alcance puede estar mostrando cosas que realmente no están sucediendo en los transitorios y especialmente con una mala conexión a tierra de la sonda.

No sé qué está sucediendo exactamente, excepto que soy bastante escéptico de que el EMF realmente vaya a 200 V. Tampoco me gusta que el fusible PTC esté en serie para probar estas cosas. Intenta acortarlo y ver qué hace eso. También intente colocar un diodo inverso inmediatamente a través del solenoide, no en el otro extremo de un cable o en el otro lado del fusible PTC. Esto debería ser un diodo rápido.

— Olin Lathrop
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Esperaría que el rebote del contacto del relé causara EMF directo, en lugar de EMF posterior. No había pensado en que la capacitancia causara zumbidos; eso parece una posibilidad definitiva. Tengo un diodo de 300V directamente entre los terminales del solenoide, pero probablemente no sea terriblemente rápido. Podría cortocircuitar el fusible PTC, pero no creo que eso tenga mucho efecto. La toma de tierra está unida al cable del solenoide negativo y la punta al positivo. Incluso si hubiera algún efecto de "transformador", el número de vueltas en la bobina debería eclipsar el único "giro" del bucle de tierra.

— supercat

Estaba mirando las cosas un poco más, y parece estar sonando en relación con el rebote de contacto. Parece un poco extraño que el timbre se eleve mucho más arriba del suministro que debajo, y tal vez el movimiento de la babosa jugó un papel, pero no creo que ningún efecto parezca confiable. Tres de los cuatro dígitos tienen contactos que se abren cuando el solenoide está activo; Me gustaría un enfoque que pudiera funcionar de manera uniforme para los cuatro dígitos, pero creo que mi mejor opción es conseguir que tres dígitos funcionen con los contactos, y luego encontrar un contacto para el cuarto.

— supercat

Esto se llama transitorio. Los transitorios son causados por cambios repentinos en los campos.

La energía se almacena en el campo magnético. El voltaje es causado por el cambio en el campo magnético con el tiempo. Si conecta o desconecta el circuito, el campo cambia causando un voltaje. Este transitorio se puede almacenar en un condensador para su uso posterior. Mover el hierro más allá de un conductor no generará electricidad. Cambiar un campo con respecto al tiempo lo hará.

Un condensador es lo mismo. Almacena energía en el campo dieléctrico. El amperaje es la tasa de cambio en el campo eléctrico. Cuanto más rápida sea la descarga, mayor será la corriente.

— Kuragari
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Mover una pieza de hierro no magnetizada a través de un campo no generará electricidad, pero mover una pieza de hierro magnetizada a través de un campo sí lo hará. Cuando un solenoide se energiza, esperaría que el hierro se magnetizara como consecuencia, y que tal magnetización podría causar que produzca una corriente a medida que se mueve, pero no tengo idea de cuál es el comportamiento real. Conceptualmente, esperaría que la bala en movimiento genere un voltaje opuesto al flujo de corriente, pero no tengo idea del comportamiento real.

— supercat