Ensayos en actuadores electromagnéticos
Los ensayos de solenoides se utilizan en la investigación y el desarrollo de actuadores electromagnéticos, así como en la producción o durante la inspección de entrada de mercancías en las instalaciones del cliente.
No existen normas internacionales para ensayos de actuadores electromagnéticos que especifiquen la realización y evaluación de ensayos característicos en componentes de electroimanes. La norma alemana DINVDE 0580 describe los ensayos habituales de estos componentes. Estos incluyen también el ensayo de aislamiento, la medición de la resistencia de la bobina y el ensayo de conductividad.
¿Qué son los actuadores electromecánicos? Ensayo Curva fuerza-recorrido Curva fuerza-corriente Curva corriente-fuerza Máquinas de ensayos
¿Qué son los actuadores electromecánicos?
Los actuadores electromagnéticos son dispositivos que convierten la energía eléctrica en energía mecánica. En el proceso, la corriente eléctrica fluye a través de una bobina de excitación del electroimán, creando así un campo magnético. Esta fuerza de atracción actúa sobre el núcleo móvil y pone en marcha un movimiento mecánico.
Gracias a su diseño sencillo y su larga vida útil, los actuadores electromagnéticos ofrecen una amplia gama de soluciones para los requisitos técnicos más diversos. Su campo de aplicación abarca desde la ingeniería de automoción
y la ingeniería mecánica general hasta los sistemas de control hidráulico y neumático, la mecánica de precisión, los servicios de construcción y la tecnología médica.
Sus características más destacadas son una alta fiabilidad operativa, una larga vida útil, un buen rendimiento y una buena relación volumen/rendimiento. Las especificaciones para el desarrollo de actuadores electromagnéticos se basan en una multitud de condiciones marco: Comportamiento de la fuerza y el movimiento en función de la aplicación y las condiciones ambientales (temperatura, clima, protección contra explosiones), suministro de energía (tensión, corriente máxima) y disipación de energía (energía de desconexión), así como el espacio de instalación disponible.
Ensayo de actuadores electromagnéticos
Los ensayos de actuadores electromagnéticos se realizan con diversos fines.
- Ensayos en investigación y desarrollo
En el laboratorio de desarrollo se verifican las propiedades (curvas características) del actuador electromagnético simulado en el ordenador mediante prototipos y series de muestras y se realizan optimizaciones hasta que los valores característicos del electroimán cumplen los requisitos. Por regla general, aquí también se determinan los procedimientos de ensayo y los parámetros relevantes para el aseguramiento de la calidad. - Ensayo 100% integrado en la producción de los fabricantes de actuadores electromagnéticos
En la producción, la calidad de cada proceso de fabricación, de cada conjunto instalado (por ejemplo, la bobina excitadora), así como las propiedades que determinan la calidad del producto final, deben verificarse mediante ensayos normalizados. - Ensayo en entrada de mercancías de fabricantes de actuadores electromagnéticos
Inspección aleatoria de los valores característicos requeridos, así como aceptación de muestras iniciales.
Ensayo de la curva característica fuerza-recorrido (F/s)
El ensayo de la característica fuerza-recorrido (F/s) garantiza que se alcanza la fuerza nominal del solenoide con una carrera especificada y una corriente de excitación nominal fija (más o menos las tolerancias).
Con el uso de imanes proporcionales y de conmutación, se verifica la curva de fuerza-recorrido. Representa un ensayo funcional del actuador electromagnético y suele realizarse como ensayo final. Mediante esta línea característica se pueden reconocer las características funcionales principales. La curva característica de fuerza-recorrido nos da información sobre si el actuador genera la fuerza requerida a una corriente fija dentro de su campo de acción. La histéresis muestra la fricción resultante de la calidad de componentes mecánicos.
Secuencia del ensayo
- El componente se coloca en un dispositivo de sujeción y se conecta a la corriente.
- La bobina de excitación se excita con su corriente nominal. El inducido se desplaza hasta su posición final.
- La máquina de ensayos mueve el punzón a la velocidad Vv a una fuerza previa definida para encontrar el punto cero de recorrido. El canal de medición carrera (s) se pone a cero y se activa la adquisición de datos de medición. Se registran las magnitudes de medida fuerza, carrera y tiempo (opcionalmente corriente).
- A continuación, se empuja el inducido fuera de su posición final a una velocidad de ensayo definida y se devuelve a su posición final. Si se selecciona la opción "medición de la carrera" en la secuencia de ensayo, el inducido se desplaza con fuerza de bloqueo a velocidad de fluencia hasta el tope trasero en la última fase.
- El número de carreras de ensayo puede seleccionarse de forma variable. A cada carrera de ensayo se le asigna una corriente de excitación, que automáticamente el software de ensayo testXpert o manualmente, el operario. Los cuadros de diálogo correspondientes del software guían al operador.
Valores característicos en el diagrama fuerza-recorrido
Para los valores de referencia carrera S1 a Sn se determinan las fuerzas F1 bis Fn en ambas direcciones de movimiento del inducido. Para obtener la histéresis en los valores de referencia carrera, se determina la diferencia de las dos fuerzas que se encuentran en la misma referencia de carrera. Opcionalmente, se puede determinar la mayor histéresis Hmax dentro de un rango dado, así como la longitud de la carrera.
Gracias al ajuste de hasta cuatro bandas de tolerancia, pueden fijarse los límites superior e inferior de la curva característica de la fuerza electromagnética. Esto puede utilizarse, por ejemplo, como detección de bueno/malo en el control de producción.
Ensayo de la curva característica fuerza-corriente (F/I)
El ensayo de la curva característica fuerza-corriente garantiza que se alcance la fuerza necesaria con una corriente especificada en una carrera fija.
En los imanes proporcionales se determina principalmente la curva característica fuerza-corriente, que nos da información sobre si el actuador llega con la fuerza requerida a una posición fija dentro de un área de corriente definida. La línea característica ideal representa una relación lineal entre fuerza y corriente alrededor del punto de acción.
Secuencia del ensayo
- El componente se coloca en un dispositivo de sujeción y se conecta a la corriente.
- La bobina se excita con una corriente pequeña para que el inducido se desplace a su posición final.
- La máquina de ensayos se desplaza a una fuerza inicial definida con el émbolo de ensayo a la velocidad Vv para encontrar el punto cero de recorrido. El canal de medición carrera (s) se pone a cero. Se desconecta la corriente.
- La máquina de ensayos mueve el inducido del imán no excitado hasta una posición de carrera definida. Se conecta la memoria de valores medidos. Se registran las magnitudes fuerza, corriente, carrera y tiempo.
- La corriente aumenta hasta la corriente nominal a una velocidad gradual definida y vuelve a cero a la misma velocidad.
Valores característicos en el diagrama fuerza-corriente
Para los valores de referencia corriente I1 a In se determinan las fuerzas F1 bis Fn en ambas direcciones de movimiento de la corriente. Con los valores de referencia F1 a Fn, se determinan las corrientes I1 a In. Para obtener la histéresis en los valores de referencia corriente, se determina la diferencia de las dos fuerzas que se encuentran en la misma referencia de corriente.
Gracias al ajuste de hasta cuatro bandas de tolerancia, pueden fijarse los límites superior e inferior de la curva característica de la fuerza electromagnética. Esto puede utilizarse, por ejemplo, como detección de bueno/malo en el control de producción.
Ensayo de la curva característica corriente-recorrido
Con el uso de imanes proporcionales y de conmutación, se verifica la curva de corriente-recorrido. El imán, alimentado con una corriente predefinida, presiona contra un muelle de precisión de características lineales o contra un peso y debe realizar una carrera definida.
Máquinas de ensayos adecuadas para el ensayo electromagnético
- El servoactuador electromecánico es ideal para integrar el ensayo electromagnético en líneas de montaje totalmente automáticas, híbridas y manuales como módulos de ensayo en línea o de final de línea..
- La zwickiLine (bastidor de carga de una columna) se utiliza como máquina de ensayos autónoma en el desarrollo, así como en líneas de montaje manuales o híbridas.
- La AllroundLine incorpora un bastidor de ensayo de dos columnas y se usa para el ensayo electromagnético a fuerzas elevadas, tanto en el desarrollo como en la producción.
Dispositivos de control de corriente
Para controlar el solenoide con una corriente de excitación, ZwickRoell utiliza de serie dispositivos de control PWM o de corriente continua. Los controladores de corriente suministrados por el cliente o las tarjetas de control con entrada de tensión de control también pueden integrarse en el sistema de ensayos y controlarse a través del PC de la máquina de ensayos de materiales.
Generalmente, se controla a través de una señal analógica (0-10 V) que se emite a través de un módulo de E/S. Este módulo E/S también puede generar rampas de corriente. Los parámetros se ajustan en el software de ensayos testXpert.
Software de ensayos testXpert para el ensayo electromagnético
Con testXpert tiene acceso a un software de ensayos de eficacia probada que le permite realizar ensayos complejos de curvas características de fuerza-carrera y fuerza-corriente. El cliente tiene acceso libre y universal a la parametrización de la secuencia de ensayo, incluido el número de ciclos, la carrera de trabajo, la velocidad, el tiempo de retención, la fuerza de bloqueo, la corriente del solenoide y los rangos de tolerancia de los límites superior e inferior.
Con la opción ampliable adicionalmente «Definición libre de etapas», el usuario puede parametrizar libremente las secuencias de ensayo.