Falla de solenoide: sin fuerza

Diseñé y construí un pequeño solenoide y... no ejerce ninguna fuerza sobre el perno de acero que estoy usando como émbolo. Podía mover libremente el émbolo hacia adelante y hacia atrás sin ninguna resistencia.

  • Estoy usando alambre de cobre de 0,2 mm con una capa de plástico.
  • La sección transversal de la bobina es de 15 mm x 3 mm (radio interior = 2,5 mm, radio exterior = 5,5 mm)
  • Calculé que podría conseguir unas 1125 vueltas en el solenoide con una resistencia de 14,7 ohmios. Para el solenoide real medí 11,7 ohmios.
  • El marco del solenoide está hecho de plástico.
  • El émbolo tiene un diámetro de 3 mm y el espacio entre la bobina y el émbolo es de 1 mm, de los cuales el 90 % debe ser de plástico y el 10 % de aire.
  • El radio total del solenoide es de 5,5 mm.
  • Apliqué 12V y el consumo total de corriente fue de 1.02A.
  • El solenoide se calentó después de 20 o 30 segundos, como era de esperar.

Puse los valores en esta calculadora: http://www.daycounter.com/Calculators/Magnets/Solenoid-Force-Calculator.phtml

  • = 1,02
  • norte = 1125
  • A = 95 mm2 (PI x 5,5 mm x 5,5 mm)
  • gramo = 1 mm

y da una fuerza de 78.598 N.

Claramente he hecho algo fundamentalmente mal, pero ¿qué?

¿Podría ser el perno de acero?

Busqué un sustituto de hierro pero no pude encontrar nada excepto clavos viejos con una gran conicidad.

¿Qué pasaría si probara un imán de neodimio de 3 mm de diámetro?

gracias andy

A mí me parece que el perno de acero no es magnético. ¿Has comprobado con tu imán de neodimio si el perno es atraído por él? Intenta usar algo que atraiga el imán. Como puede ver al final de esta página, estar hecho de acero no significa ser ferromagnético, y varios aceros inoxidables tienen una permeabilidad relativa diferente.
Parece que lo has hecho todo muy bien. Estoy de acuerdo, es probable que sea el perno. Pruebe el clavo para ver si se ha movido. Idealmente, encuentre algo que probablemente sea de acero o hierro con algo de óxido marrón para ayudar a confirmar que no es acero inoxidable. Clavos, tornillos, limas de uñas, pinzas baratas, ralladores de queso metálicos, destornilladores, limas, martillos, cortaalambres, alicates, lavadoras, coches, etc. son posibles candidatos para el acero o el hierro. Solo necesita algo para confirmar que el solenoide funciona un poco. Si lo mantienes suspendido como un péndulo, debería empujarse hacia el hierro o el acero.

Respuestas (2)

Ninguna fuerza suena como si el perno no fuera ferromagnético. Simplemente pruébelo con un imán y asegúrese de que esté fuertemente atraído. El acero inoxidable de la serie 400 es solo ligeramente ferromagnético y el acero inoxidable de la serie 300 es casi totalmente no magnético en condiciones normales.

Si siente que la fuerza está ahí (¿Luke?) pero es muy débil, tenga en cuenta que la calculadora que usó asume que el espacio total alrededor de la trayectoria magnética es de 1 mm. Si eso le parece imposible, considere las siguientes imágenes de aquí :

(g = 1 mm)

http://info.ee.surrey.ac.uk/Workshop/advice/coils/force.html

O este del mismo sitio:

http://info.ee.surrey.ac.uk/Workshop/advice/coils/force.html

Como puede ver, el material magnético del núcleo y la armadura forma un camino magnético que solo se ve interrumpido por un pequeño espacio de aire (sin contar los espacios libres mínimos necesarios para que la armadura pivote en la primera imagen o el émbolo se deslice la segunda imagen). La reluctancia total alrededor del camino se suma como la resistencia eléctrica, pero la reluctancia de los materiales ferromagnéticos es mucho menor que la del aire, por lo que dominan los espacios de aire.

Gracias. Estaba usando un perno de acero inoxidable de la serie 300. Cambiando a un "acero de aleación" y el perno se introduce rápidamente en el solenoide. Ahora el problema es que no tiene fuerza de sujeción.

¿Podría ser el perno de acero?

Esa sería mi conjetura. Si el perno es de acero inoxidable, es posible que no sea muy magnético. Vea si su imán de neodimio se siente atraído por el perno de acero.