Solenoid motor voor tuintractortje

Daar valt, net als bij stappenmotoren nog wel wat aan te doen door de boel netjes met een stroombron te voeden. Bij stappenmotoren is het (tegenwoordig) gebruikelijk om bijvoorbeeld 3.5V steppers met 12V of 24V te voeden.

Anyway. dus: Ja de inducite speelt een rol en zal een bovengrens aan het aantal wikkelingen tot gevolg hebben. Andere praktische grenzen zorgen voor een ondergrens. Maar in het midden van de range, kan je wel wat "spelen" zonder dat je direct in de problemen komt.

Als bij de TS z'n spoel niet warm wordt onder continue spanning bij 12V dan kan hij de spanning verhogen of de draad dikker maken. In beide gevallen, totdat de maximum werk-temperatuur bereikt wordt.

Omdat "spanning verhogen" voor iemand met een regelbare voeding een fluitje van een cent is, lijkt me dat makkelijker. Mogelijk is "herwikkelen met dikker draad" voor de TS makkelijker.

Dan kan TS vast ook nog wel ergens een labvoeding regelen...

Misschien accu's die je bij schakelt ook een optie..

Spog2,

Het bezit van een regelbare labvoeding zie ik ook wel als een voordeel. Nadat je me woensdag jl. wees op de aanbieding heb ik contact genomen; ik weet nog niet hoe het gaat aflopen.

Maar veel liever nog probeer ik samenwerking te vinden met iemand die al zo'n labvoeding heeft, en er ook mee kan omgaan.

Even een andere invalshoek:

Een paar jaar geleden heb ik een elektrisch werktuigdragertje gemaakt waar ik ook mee kon maaien.

Aandrijving met sleepkabel vanuit het stopcontact.
Ook milieuvriendelijker dan accu's (Bij John Deere zijn ze er ook mee bezig)

Dat kan nu voor mijn tractortje ook. Dan heb ik 230 volt aan boord om de spoelen voor de solenoid te voeden.

Steenbergen is 1 dorp verder. Kom maar lenen.

Voor mijn nieuwe spoel heb ik dikker wikkeldraad nodig. Iemand op het forum die mij dat kan leveren?
Ik zou het leuk vinden om het te kopen bij iemand die meedenkt over het ontwerp van het motortje.

Laat eerst eens de berekening zien waaruit blijkt dat je een dikker draad nodig zou hebben?

Die berekening kan ikzelf niet maken.
Wel kan ik mijn proefopstelling opschalen met grotere diameter van de spoel, dikkere wikkeldraad en hoger voltage.

Powerflux gaat mij de HP labvoeding 36 V 10 A sturen.

Die had je bij mij zo kunnen lenen dus.. Dorpje verder, maar daar reageerde je niet op.

Wel opletten met de HP 6433B voeding als je die ooit voor andere projecten zou gebruiken. De stroombegrenzing van dat ding laat nogal te wensen over...
https://www.youtube.com/watch?v=8u021gQCsF0

Voor een solenoid geen probleem, maar voor meer gevoelige elektronicaprojecten zou ik deze toch afraden.

Op 15 mei 2022 10:43:49 schreef m.bouwer:
Die berekening kan ikzelf niet maken.

Kan je hier wat mee? Of wordt je helemaal ongelukkig van deze sommen?
(Als je vertelt hoeveel meter en draaddiameter je nu op de spoel hebt kunnen we je helpen.)
P.S.: Ik gebruik x en * door elkaar voor vermenigvuldigen zie ik; heb geen tijd meer om het netter te doen. Sorry.

De basis formule is: R * A = L * ρ Dan is R = L * ρ / A
Soortelijke weerstand ρ koper 0,017x10^-6 Ωm
(= 0,017/1.000.000 Ohm x meter)

0,5mm draad heeft een doorsnedeoppervlak A van 0,196mm2 = 0,196x10^-6 m2 = A

Dan heeft één meter een weerstand R = L * ρ / A = 1m * 0,017x10^-6 Ωm / (0,196x10^-6 m2) = 0,05 Ω.

De weerstand per meter van een andere draaddiameter D (in mm) dan 0,5mm vind je door die 0,05 Ω te vermeningvuldigen met (0,5/D)x(0,5/D).

Als je weet wat voor draaddiameter je nu hebt, en hoeveel meter draad er op zit kan je de weerstand R berekenen door die eerder berekende weerstand per meter te vermeinigvuldigen met de totale meters lengte.

Als je gelijkstroom 12V had kan je nu uitreken hoeveel Ampere er door heen gaat: I = 12Volt/R

De warmteontwikkeling is: I*I*R. En dat moet geleverd worden door je trafo van 12V*4A = 48Watt.

[Helaas is je trafo wisselstroom, hier stokt het.
Die wisselstroom moet gelijkgericht worden en afgevlakt met een condensator om bruikbare gelijkstroom te hebben.
Voor wisselstroom zou je met de zelfinductie moeten rekenen, dat wordt hopeloos ingewikkeld: het is toerenafhankelijk ook nog eens faseafhankelijk van het net. Er zit voor jouw toepassing niets praktisch bruikbaars in zitten.]

Als je nu 2 draden (van de halve lengte) parallel wikkelt in dezelfde spoelruimte kan je 2x zoveel stroom door de spoel jagen als je het voltage halveert. Het is precies hetzelfde als een 1,4x zo dikke draad nemen.
Natuurlijk kan je ook meer dan 2 draden naast elkaar leggen om de spoel aan te passen op het beschikbare voltage.

Als je met je regelbare voeding hebt uitgevogeld wat het geschikte voltage is zou je nu moeten kunnen uitrekenen wat voor draad je bij een ander voltage nodig hebt.

Spog2,

Dank voor je inbreng.

Maar graag wil ik een paar dingen naar voren brengen waarvan ik denk dat ze hier bij het maken van het solenoid motortje spelen:

--De proefopstellingen die ik tot nog toe in elkaar geflanst heb dienden om meer inzicht te krijgen en om te komen tot een serieus ontwerp.

--Bij de laatste opstelling was er een doorgaande beweging van de plunjer door de cilinder en mat ik bij opgaande en neergaande beweging telkens ongeveer 1 kg maximaal.

--Maar aan een kracht van 1 kg heb je helemaal niks!!
Voor een bruikbare motor moet dat veel en veel meer worden.

Mijzelf lukt het niet om de berekening te maken van de nieuwe 1 cilinder proefopstelling, maar ik zou willen uitgaan van de volgende uitgangspunten:

100 Watt bij 500 toeren/min. en een slag van 80 mm.
Dat vergt per omwenteling 2 x een maximale kracht F.

In de formule voor de krachtberekening van de solenoid rollen er dan verschillende aantallen windingen uit bij verschillende voltages en diktes van de wikkeldraad.

Wellicht is het dan mogelijk om een goede keuze te maken voor een hogere spanning, een dikke wikkeldraad die niet zo gauw warm wordt, een aantal windingen, een plunjerdiameter enz.

Nou dan is het gemiddelde moment dus M = P/ω = 1,82Nm.
Maar dan doen we alsof het een electromotor is.

Misschien is het handiger om de te verrichten arbeid per slag uit te rekenen.
Bij 500/min duurt 1 slag duurt 0,12 sec.
P = Fgem x slag / 0,12 = 100W en de slag is 0,08m

Dan wordt de gemiddelde kracht Fgem = 100x0,12/0,08 = 150N
De te verrichten arbeid per magneetslag wordt 150N x 0,08m = 12 Nm = 12 Joule energie.
Check: 12Nm leveren we 500/60 per seconde, en dan is het vermogen... 12x500/60=100 Watt.

Dan moeten we nog even een magneetsysteem vinden die dat kan leveren.
Lever svp even een tekeningetje welke vorm je in gedachten had.

Ik zit er niet mee zo in, maar ik meen dat je de arbeid per slag kan vinden door de magnetische energie tussen gesloten magnetisch circuit en verwijderde ijzerkern te bepalen. Voor dat magneetcircuit moet jij de principeschets leveren.

Gaan we even uit van een REDmagnetics model dan is de zwaarste ITS-LZ 3869-Z

Volgens mij mag je bij jouw toepassing rekenen met inschakelduur 50% (rode lijn).
Die zou per slag van 20mm leveren: ~20N x 0,02 = 0,4 Joule

Nemen we eens aan dat de slagenergie schaalt met het volume.
Dat moet dan 12/0,4 =30 maal zo groot worden. Dan komt neer op een magneet die ca 3x zo lang en dik is als die ITS-LZ 3869-Z.
En jij wou slag 80mm. Als je de ITS-LZ 3869 een factor 4 opschaalt kom je volgens mij aardig in de buurt bij wat je wilt.
De grootse van Magnetic sensor systems haalt volgens mij hooguit 8Nm per slag en verdraagt dan maar 10% inschakelduur. Het moet dus nog wat groter.
En/maar... om zo'n blok ijzer 500/min op en neer te laten gaan kon wel eens moeilijk worden.

Het idee is dat de krukas draait omdat vanuit ODP de plunjer een beetje aangetrokken wordt, en de spoel ingaat.
Bij die beweging gaat de kracht naar maximaal tot er evenwicht is.
Op dat moment moet de spanning eraf.

Het vliegwiel brengt de plunjer verder naar BDP.
In BDP moet de spanning er weer op en de plunjer wordt weer een beetje de spoel ingetrokken en gaat naar beneden in de spoel.

Bij evenwicht moet de spanning er weer af en de plunjer gaat weer door naar ODP.

Een tekeningtje svp. Zo met potlood en papier met doorsnedes en maten erbij en dat scan je dan en zet je hier neer.
Mag natuurlijk ook met de computer getekend. Bijvoorbeeld met https://solvespace.com/index.pl Het is slechts 7MB groot, je hebt het zo geïnstalleerd. Het gemakkelijkste CAD programma voor dit soort werk. Als je eenmaal een principetekening met aan elkaar gerelateerde maten hebt kan je de afmetingen in alle richtingen varieren met de muis.
En je kan er dingen mee laten bewegen!

In mijn proefopstelling 3 heb ik een uitvoering met dubbelwerkend solenoid gemaakt.
Met werking zoals ik beschreef in mijn post van 23:03:38

De spoel is hier 30 mm lang en de slag is 80 mm.
De plunjer is 23 mm diam.

Gewoon sterk opschalen denk ik.

Ik kan niet zien hoe het ijzer circuit er van binnen uit ziet. Het lijkt op een vaste lange buis waarom heen koper gewikkeld zit. Door die buis beweegt een korte klont ijzer, de zuiger.
Als ik me niet vergis werk jij toe naar iets anders dan waar ik van uit ga.
Ik meen dat het ijzercircuit van rondom gesloten naar open moet gaan. In jouw opzet zie ik die zuiger steeds in het zelfde ijzercircuit bewegen. Hij komt niet buiten die blanke ijzeren (of was dat RVS?) buis.

De cilinder is RVS van ongeveer 30 mm lang.
Daaromheen zit de spoel (30 mm lang) en opgesloten in het cilindrische huis.

De stalen plunjer is 100 mm lang.

In BDP steekt de plunjer 60 mm boven de cilinder uit.

Bij 12 volt meet ik nu een trekkracht van 957 gram (als de plunjer omhoog beweegt)
en drukkracht: 1599 gram (als plunjer omlaag beweegt)

Als weerstand van de spoel meet ik nu 7,6 ohm.
Ampèrage is nu 1,6 en ik begrijp dat dat voor meer kracht hoger moet worden (maar max. 3 Ampere)

Daarom wil ik de wikkeldraad in 3 stukken kappen (met elk een weerstand van 2,53 ohm) en de spoel opnieuw wikkelen met 3 draden naast elkaar
Het ampèrage wordt dan 3 bij 7,6 volt.

Daarna kan ik de trek- en drukkracht weer meten.

Weerstand van de spoel is hoog met 1/3 zit je op ca 2 ohm. 2 ohm is een redelijk waarde op 10V heb je dan 5A en 50W in de spoel.
Welke dikte wikkeldraad gebruik je dat lijkt dan toch aan de dunnen kant te zijn.?

[Bericht gewijzigd door benleentje op woensdag 18 mei 2022 22:17:43 (23%)

Voor heel kort zal het wel werken. Maar zo'n 50W aan warmte wegwerken in een spoeltje gaat niet lang goed...

Op 18 mei 2022 21:38:30 schreef m.bouwer:
[bijlage]
Daarna kan ik de trek- en drukkracht weer meten.

de spoel opsplitsen of herwikkelen met x draden parallel geeft precies dezelfde performance maar bij een andere spanning en stroom. Je kan de performance er niet hoger mee krijgen.... aangenomen dat je voeding voor het testen ingesteld kan worden op de juiste spanning en stroom.

Overwegingen:

Steeds lees ik dat de stroomsterkte bepalend is voor de kracht die de solenoid kan leveren. Wellicht mag de stroomsterkte gezien de inschakelduur dan hier wel hoger worden dan 3 Ampère.

Door wikkelen met deze draden (0,5 mm) parallel krijg je toch een lagere weerstand en kan je naar een hoger voltage?

Wat kan ik doen om de performance van deze proefopstelling hoger te krijgen?

De "natuurkunde" bepaalt hoeveel kracht je krijgt.

De natuurkunde boeit het alleen maar hoeveel stroom x omwentelingen de spoel rond gaan.

Gebruik je 1 draad die 1000x rond de spoel gewikkeld zit en stuur je daar met 12V voeding 3A doorheen, dan ziet de natuurkunde 3000 Ampere-rondjes, en elektrisch kost je dat 12V * 3A = 36W.

Knip je deze draad in drieen en sluit je ze parallel aan, dan kan je er 9A doorheenjassen bij 4V. Da's nog steeds 36W en (9a*333.3=) 3000 ampere-rondjes.

Maar als het je lukt om 3000A 1x rond te laten gaan of 1mA 3 miljoen keer, het maakt niet uit voor de natuurkunde. Alleen praktsiche problemen bepalen dat 3000A onhandelbaar dikke bedrading nodig heeft buiten de spoel. En 3 miljoen rondjes krijg een onhandelbaar hoge spanning en de isolatie gaat relatief meer ruimte innemen.

Dus voor experimenteren met "hoe krachtig kan ik dit volume spoel maken" maakt het zolang je spanning en stroom handelbaar zijn niet uit wat je kiest.

[Bericht gewijzigd door rew op donderdag 19 mei 2022 11:10:45 (33%)

o.k.
Maar kun je zeggen hoe ik verder moet om een solenoide te maken die veel en veel krachtiger is?