Esta publicação apresenta os resultados de um estudo técnico sobre os solenoides utilizados em máquinas de costura para calçados das marcas Jack, Garudan e Impex. Embora a análise tenha sido conduzida com essas marcas específicas, os resultados obtidos são aplicáveis a solenoides com características equivalentes, independentemente do fabricante.
Análise
Com objetivo de solucionar um problema recorrente relacionado à queima e perda de força dos solenoides utilizados em máquinas de costura, realizamos um estudo baseado nas características elétricas para observar o desempenho e as condições elétricas durante o funcionamento. Baseado em relatos de fornecedores, clientes e parceiros, os problemas iniciaram quando os solenoides passaram a ter uma resistência elétrica de 4,2Ω e posteriormente de 3,2Ω, uma resistência inferior aos modelos anteriores que tinham uma resistência de 5Ω.
Ao iniciar os testes foram identificadas as características e valores das grandezas elétricas do solenoide de 3,2Ω, conforme a tabela abaixo. Em seguida a solenoide foi instalada em máquina para medições dos sinais e valores das grandezas elétricas em operação. A figura 1 ilustra o comportamento das grandezas elétricas, no qual é possível perceber que houve uma distorção na forma de onda, alguns milissegundos após o acionamento.
Tabela 1 - Solenoide 3,2 Ω
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Resistência |
3,2 Ω |
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Impedância |
20,6 mH |
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Tensão |
24V |
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Corrente Máx. |
7,5 A |
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Corrente Modulada (200Hz / 30%) |
3,55 A |
Na figura 1 é possível observar que a amplitude da tensão reduz em torno de 35% após alguns milissegundos após o acionamento. Isto ocorre devido ao elevado consumo de corrente, isto é, a corrente inicial de 7,5A é superior à capacidade de corrente que o circuito eletrônico é capaz de fornecer. Nota-se que no momento que a modulação por largura de pulso inicia, a amplitude da tensão retorna ao patamar inicial porque o tempo de ciclo ativo da modulação é de 30% do período de modulação.
O princípio de modular a tensão antes de ser aplicada no solenoide é um recurso técnico para minimizar o consumo de corrente enquanto o solenoide está acionado, além de aumentar a vida útil do solenoide, garante que o circuito eletrônico que aciona o mesmo não seja danificado por sobrecorrente e sobre aquecimento.
Figura 1 - Solenoide de 3,2Ω ohms em funcionamento.
Com base nos resultados observados, foi utilizada a estrutura mecânica de um solenoide de 3,2Ω e utilizado o mesmo carretel para rebobinar o solenoide, porém com uma resistência elétrica de 5,0Ω. Após remontar o conjunto mecânico, foram realizadas novas medições das grandezas elétricas para análise, apresentadas na tabela 2.
Tabela 2 – Solenoide de 5,0Ω em funcionamento.
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Resistência |
5,0 Ω |
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Impedância |
30,8 mH |
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Tensão |
24V |
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Corrente Máx. |
4,6 A |
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Corrente Modulada (200Hz / 30%) |
2,05 A |
A solenoide com as novas características também foi instalada em máquina para testes e medições. A Figura 2 ilustra o comportamento durante o funcionamento onde já é possível perceber a melhora no funcionamento. Ao ser acionado a solenoide permanece durante aproximadamente 150ms com a tensão máxima e após, é iniciada a modulação da tensão em 30% do período. Não há mais a queda de tensão percebida anteriormente porque a corrente máxima consumida passou de 7,5A para 4,6A, assim como para a tensão modulada, que manteve a mesma amplitude, mas também reduziu em praticamente 40%.
Figura 2 - Solenoide de 5,0 Ω em funcionamento.
Conclusão
O estudo realizado apresentado neste documento teve como objetivo elucidar problemas recorrentes em máquinas de costuras industriais que utilizam solenoides para fazer o acionamento mecânico do pé calcador. Os resultados obtidos representam uma redução de consumo de 40% no consumo, que proporciona uma melhora de desempenho e funcionamento do circuito eletrônico e do solenoide.
