Il termine freno a solenoide si riferisce a un gruppo di meccanismi di frenatura che si basano su un solenoide elettrico per la loro attuazione. Il meccanismo del freno è solitamente costituito da due o più ganasce del freno che vengono spinte contro l’elemento rotante da collegamenti azionati da solenoide. I freni a solenoide vengono generalmente utilizzati per rallentare e arrestare le apparecchiature rotanti, compresi i tamburi del verricello, le vasche di lavaggio domestiche e le ruote dei veicoli. Esistono due tipi fondamentali di installazioni di freni a solenoide: uno che esercita una pressione di frenata quando viene applicata l’alimentazione e l’altro quando l’alimentazione viene interrotta. I freni a solenoide possono essere utilizzati da soli o in combinazione con freni meccanici.
Un solenoide elettrico è costituito da una bobina di filo avvolto attorno a un nucleo cavo con all’interno uno stantuffo metallico caricato a molla. Quando una corrente elettrica viene fatta passare attraverso la bobina, crea un campo elettromagnetico che attira lo stantuffo nel nucleo. Quando viene tolta l’alimentazione alla bobina, la molla spinge nuovamente fuori lo stantuffo. Questa conversione della forza elettromagnetica in movimento lineare è alla base del funzionamento di un freno a solenoide. Tipicamente lo stantuffo agisce attraverso una serie di collegamenti che muovono una serie di ganasce del freno contro qualsiasi cosa debba essere rallentata o fermata.
Questi set di scarpe variano notevolmente nel design a seconda dell’applicazione. Gli argani a tamburo come quelli utilizzati nelle operazioni di estrazione sotterranea utilizzano una serie di ganasce del freno semitonde che vengono premute contro il collare di frenatura sul tamburo. Altri freni a solenoide tirano un disco piatto rivestito di materiale per freni contro una flangia simile per arrestare la rotazione. I sistemi di collegamento impiegati differiscono anche con alcuni meccanismi di freno a solenoide che non utilizzano collegamenti fisici. Questi sistemi si basano invece su un collare caricato a molla che viene tirato contro un rivestimento del freno sulla faccia del solenoide.
Il funzionamento complessivo dei freni a solenoide rientra in due categorie fondamentali: accensione e spegnimento. I freni all’accensione si basano sull’azionamento del solenoide per esercitare le forze frenanti. I sistemi di spegnimento esercitano una forza frenante quando l’alimentazione viene interrotta e si rilasciano solo quando viene applicata l’alimentazione al solenoide. I sistemi di spegnimento sono spesso utilizzati sui montacarichi da miniera verticali che trasportano personale come misura di sicurezza contro le interruzioni di corrente.
I freni a solenoide sono spesso inclusi come backup di sicurezza per i sistemi di frenatura meccanica. Una di queste applicazioni è il blocco del freno di retromarcia sui rimorchi. Questi sistemi utilizzano il segnale della luce di retromarcia per attivare un solenoide che disinnesta i freni del rimorchio durante la retromarcia. Molti veicoli dispongono anche di sistemi di frenatura a solenoide che bloccano i freni fino al momento in cui il motore è in funzione. Ciò impedisce ai veicoli pesanti fermi e incustoditi di iniziare a muoversi inavvertitamente.