Ensaio de solenóide
O ensaio de solenóide é utilizado na pesquisa e no desenvolvimento de atuadores eletromagnéticos e também na produção ou no controle de entrada de mercadorias nas instalações de clientes.
Para o ensaio de solenóide não existem normas internacionais as quais definem a execução e avaliação de ensaios de curvas características em componentes de eletromagneto. A norma alemã DINVDE 0580 descreve os ensaios comuns nesses componentes. Os ensaios também incluem o ensaio de isolamento, a medição da resistência da bobina e o ensaio de condutibilidade.
O que são atuadores eletromagnéticos? Ensaio Curva característica de força e curso Curva característica de força e corrente Curva característica de corrente e curso Máquinas para ensaios de materiais
O que são atuadores eletromagnéticos?
Atuadores eletromagnéticos são equipamentos os quais transformam energia elétrica em energia mecânica. Nesse processo, a corrente elétrica passa pela bobina de excitação do eletromagneto e gera um campo magnético. Esta força de atração atua sobre o núcleo móvel e desencadeia um movimento mecânico.
Em virtude de sua estrutura simples e seu longo ciclo de vida, atuadores eletromagnéticos oferecem grande espaço para diferentes soluções e aplicações técnicas. Seus setores de aplicação vão da tecnologia automotiva
e da engenharia mecânica em geral, passando pelos controles hidráulicos e pneumáticos, tecnologia de mecânica fina e tecnologia predial até a engenharia médica.
As características de destaque são a alta segurança operacional, o longo ciclo de vida, o bom grau de eficácia e a boa relação de volume/desempenho. Uma série de condições secundárias constituem as indicações para o desenvolvimento de atuadores eletromagnéticos: Comportamento de força e movimento em dependência da finalidade de uso e das condições ambientais (temperatura, clima, proteção contra explosão), alimentação de força (tensão, corrente máx.) e dissipação de energia (energia de desligamento) assim como o espaço de instalação disponível.
Ensaio de atuadores eletromagnéticos
O ensaio de atuadores eletromagnéticos é realizado para diferentes finalidades.
- Ensaios em Pesquisa & Desenvolvimento
No laboratório de desenvolvimento, as características (curvas características) do atuador eletromagnético simuladas no computador são verificadas por meio de protótipos e séries de modelo e otimizações são realizadas até que os valores característicos do eletromagneto estejam em conformidade com os requisitos. Aqui são normalmente também definidas as sequências de ensaio e as características relevantes para a Qualidade Assegurada. - Ensaio 100% integrado na fabricação nos fabricantes de atuadores eletromagnéticos
Na produção devem ser comprovadas por meio de ensaios padronizados a qualidade de cada um dos processos de produção e de cada um dos conjuntos de componentes instalados (por ex. bobina de excitação) assim como as características relevantes para a qualidade do produto final. - Controle de entrada de mercadorias nas instalações de clientes dos fabricantes de eletromagnetos
Verificação aleatória dos valores característicos exigidos assim como aceitação de amostragem inicial.
Ensaio de curva característica de força e curso (F/s)
O ensaio da curva característica de força e curso (F/s) assegura que a força nominal do solenóide, com um curso pré-definido e com corrente de excitação nominal fixa (acrescentadas ou descontadas as tolerâncias), seja alcançada.
A curva característica de curso e força é testada em ímãs proporcionais e de comutação. Esta constitui um teste de funcionamento em atuadores eletromagnéticos e é utilizada principalmente como teste final. Através desta curva característica são identificadas as características de funcionamento principais. A curva característica de curso e força fornece informação sobre se o atuador possui a força exigida dentro da sua área de operação, com uma corrente ajustada de forma fixa. A histerese fornece informações sobre o atrito que resulta da qualidade das peças mecânicas.
Sequência de ensaio
- O componente é inserido no dispositivo de travamento e conectado à força de alimentação.
- A bobina de excitação será excitada pela corrente nominal dele. A âncora se desloca para sua posição final.
- A máquina para ensaios de materiais desloca o pistão de ensaio com a velocidade Vv para uma pré-carga definida para encontrar o ponto zero do curso. O canal de medição curso (s) será zerado e a aquisição do valor de medição será ligada. As grandezas de medição força, curso e tempo (opcionalmente corrente) serão registradas.
- Na sequência, a âncora será empurrada com uma velocidade de ensaio definida para fora de sua posição final e reconduzida à sua posição final. Quando a opção “medição de curso“ foi selecionada na sequência de ensaio, a âncora será conduzida na última fase para força de blocagem, à velocidade de fluência, até o batente traseiro.
- O número de cursos de ensaio pode ser selecionado de forma variável. A cada um dos cursos de ensaio é atribuído uma corrente de excitação a qual é ajustada automaticamente pelo software de ensaios testXpert ou manualmente pelo usuário. Os correspondentes diálogos de software conduzem o usuário.
Valores característicos no diagrama força-curso
Com os valores de referência de curso S1 até Sn, as forças F1 até Fn serão determinadas nos dois sentidos de movimento da âncora. Para obter a histerese nos valores de referência de curso será apurada a diferença das duas forças na mesma referência de curso. Opcionalmente podem ser determinados a maior histerese Hmáx. dentro de um range indicado assim como o comprimento de curso.
Por meio da colocação de até quatro faixas de tolerância podem ser definidos limites superiores e limites inferiores para a curva característica da força eletromagnética. Isso pode ser aplicado por ex. como identificação bom/ruim no controle da produção.
Ensaio de curva característica de força e corrente (F/I)
O ensaio de curva característica de força e corrente assegura que a força necessária seja alcançada com um curso fixo e uma corrente pré-definida.
A curva característica de força e corrente é predominantemente examinada com ímãs proporcionais e fornece informação sobre se o atuador possui a força necessária dentro de uma gama de corrente, em uma posição de armadura definida. A curva característica ideal é uma relação linear entre força e corrente ao redor do ponto de operação.
Sequência de ensaio
- O componente é inserido no dispositivo de travamento e conectado à força de alimentação.
- A bobina de excitação é excitada por uma pequena corrente de modo que a âncora se desloca para sua posição final.
- A máquina para ensaios de materiais desloca o pistão de ensaio com a velocidade Vv para uma pré-carga definida para encontrar o ponto zero do curso. O canal de medição curso (s) será zerado. A corrente será desligada.
- A máquina para ensaios de materiais desloca a âncora do imã não excitado para uma posição de curso definida. A memória de valor de medição será ligada. As grandezas de medição de força, corrente, curso e tempo serão registradas.
- A corrente será aumentada de forma constante a uma velocidade definida de aumento da corrente até a corrente nominal e na sequência reduzida na mesma velocidade até o ponto zero da corrente.
Valores característicos no diagrama força-curso
Com os valores de referência de corrente I1 até In, as forças F1 até Fn serão determinadas nos dois sentidos de movimento da corrente. Com os valores de referência F1 até Fn serão determinadas as correntes I1 até In. Para obter a histerese nos valores de referência de corrente será apurada a diferença das duas forças na mesma referência de corrente.
Por meio da colocação de até quatro faixas de tolerância podem ser definidos limites superiores e limites inferiores para a curva característica da força eletromagnética. Isso pode ser aplicado por ex. como identificação bom/ruim no controle da produção.
Ensaio de curva característica de corrente e curso:
A curva característica de corrente e força é testada em ímãs proporcionais e de comutação. O solenóide exposto a uma corrente pré-definida empurra contra uma mola de precisão de característica linear ou contra um peso e deve gerar o curso definido.
Máquinas para ensaios de materiais adequadas para o ensaio de solenóide
- O atuador eletromecânico para ensaios é especialmente adequado para a integração do ensaio de solenóide em linhas de montagem totalmente automáticas, hibridas ou manuais como módulos de ensaio tipo In-Line ou End-of-Line.
- A zwickiLine (estrutura mecânica de coluna única) é utilizada com bancada de ensaio tipo Stand-Alone no desenvolvimento assim como em linhas de montagem manuais ou híbridas.
- A AllroundLine é uma estrutura mecânica de duas colunas e é utilizada para forças grandes no desenvolvimento e na produção para o ensaio de solenóide.
Equipamentos de regulagem da corrente
Para o acionamento do solenóide por meio de uma corrente de excitação, a ZwickRoell utiliza equipamentos de regulagem de corrente PWM ou DC por padrão. Também equipamentos de regulagem de corrente dos próprios clientes ou cartões de controle com entrada de tensão de controle podem ser integrados no sistema de ensaio e acionados a partir do PC da máquina para ensaios de materiais.
O acionamento é normalmente feito via sinal análogo (0-10 V) emitido por meio de um módulo I/O. O módulo I/O também consegue gerar current ramps. A parametrização é feita no software de ensaios testXpert.
Software de ensaios testXpert para ensaio de solenóide
Com o testXpert está à disposição um software de ensaios comprovado que torna bem fácil a execução de ensaios complexos de curva característica de força e curso e de curva característica de força e corrente. De forma livre e universal os clientes podem parametrizar na sequência de ensaio por ex. o número de ciclos, o curso de trabalho, a velocidade, o tempo de espera, a força de blocagem, a corrente do solenóide assim como faixas de tolerâncias como limites superior e inferior.
Com a opção “Livre definição de níveis“ adicionalmente ampliável podem ser executadas sequências de ensaio livremente parametrizadas.