Расчет соленоида постоянного тока: Page not found | IAEA

Как спроектировать катушку соленоида постоянного тока?

Электромагнитный клапан становится важным элементом комплектного оборудования и бытового электроприбора. Электромагнитный клапан превращается в серию электротехнической продукции. Согласно системе питания, электромагнитный клапан можно разделить на электромагнитный клапан переменного тока, электромагнитный клапан постоянного тока, электромагнитный клапан с фиксацией; согласно заявкам, есть пневматический электромагнитный клапан и электромагнитный клапан для регулирования расхода, электромагнитный клапан для холодильного оборудования, паровой электромагнитный клапан, импульсный электромагнитный клапан; в зависимости от окружающей среды бывают электромагнитные клапаны общего типа, наружного типа и взрывозащищенные. Эта статья дает решение, как быстро спроектировать катушку соленоида? Катушка соленоида играет основную роль в электромагнитном клапане, в основном, качество соленоидной катушки определяет качество электромагнитного клапана. Конкретные шаги проектирования катушки соленоида, как показано ниже.

Подтвердите проектные требования

На основе соответствия двум основным свойствам, а также без изменений диаметра сердечника, размера затеняющей катушки, хода сердечника, только расчетных витков на катушку и диаметра проволоки. При номинальном рабочем напряжении, оригинальном формирователе катушки, нам необходимо подтвердить основные свойства, которых должна достичь катушка соленоида.

Конструкция и расчет

Оборотов на катушку, расчет

Расчет катушки соленоида: при изменении тока через катушку соленоида, чтобы электромагнитная сила оставалась неизменной, ампер-витки (IW) должны быть зафиксированы таким образом, чтобы количество витков на катушку составляло:

Вт ₂ = Вт ₁ × I1 / I2

Расчет плотности тока

Выберите две существующие электромагнитные катушки, которые в основном соответствуют требованиям. Например, есть катушка соленоида переменного тока 220 В, нагружающая постоянный ток и измеряющая его минимальное напряжение, нагрузка 1.1-кратное номинальное напряжение и измерьте повышение температуры, разница между минимальным рабочим напряжением и расчетным минимальным рабочим напряжением составляет более 30%, его повышение температуры составляет менее 30% по сравнению с расчетным. Расчет плотности тока формулируется следующим образом:

I _Дж = I / πr ²

r: радиус токоподвода; I: рабочий ток при номинальном напряжении.

Расчет силы постоянного тока на соленоиде

F = 62,8 × (IW) ² [πr ² / δ ² + g / μ _o (z / l _c ) ² ] × 10 ^{-8 [2]}

В соответствии с требованиями дизайна, мы можем получить, что значение в скобках является константой, поэтому мы устанавливаем его как k, окончательная формулировка показана ниже:

F = k (IW) ²

Из приведенной выше формулировки мы можем знать, что для сохранения катушки соленоида необходимо поддерживать значение IW.

1. Если минимальное рабочее напряжение двух выбранных катушек меньше проектных требований, превышение температуры также меньше проектных требований, мы выбираем существующую соленоидную катушку;
2. Если минимальное рабочее напряжение двух выбранных катушек больше проектных требований, повышение температуры также больше проектных требований, поэтому разработанная соленоидная катушка должна увеличивать значение диаметра провода и уменьшать количество витков на катушку;
3. Если минимальное рабочее напряжение одной выбранной катушки меньше проектных требований, повышение температуры больше проектных требований, а другая катушка противоположна, для диаметра проволоки следует использовать значение между значениями диаметра проволоки двух выбранных катушек; количество витков на катушку определяется таким же образом.

Тест основных свойств продукта

В связи с практической необходимостью конструкции катушки соленоида, для проверки параметров конструкции катушки соленоида необходимо провести некоторые испытания основных свойств. После того, как основные свойства достигают требований и каждое свойство катушки должно соответствовать промышленным стандартам.

Заключение

Благодаря конструкции, которую мы сделали выше, мы получаем быстрый способ конструировать соленоидную катушку. Новый тип конструкции соленоидной катушки отличается быстротой и удобством, а также высокой надежностью.Эта новая конструкция соленоидной катушки не только в основном сокращает время от проектирования до производства, но и снижает стоимость испытаний продукта. По результатам теста мы можем убедиться, что новый дизайн соответствует требованиям быстрого проектирования и параметризации.

Kaidi специализируется на производстве соленоидных катушек более 40 лет. Мы производим технологии и современное производственное оборудование. Соленоиды Rexroth, Yuken и Vickers – наши популярные продукты. Кроме того, мы также предоставляем индивидуальные соленоиды в соответствии с потребностями клиентов.

| TDS Co.

Элементы, которые необходимо учитывать для освобождения плунжера, следующие.
(1) Ток
(2) Ход
(3) Остаточная удерживающая сила (остаточный магнетизм)
(4) Возвратная нагрузка

Ниже приводятся подробные пояснения.
(1) Ток
1 、 Убедитесь, что ток не течет.
Независимо от направления тока (+ или -), даже при небольшом токе, тяговое усилие соленоида может стать больше, чем обратная нагрузка.

2 、 Даже после отключения питания катушка генерирует противоэлектродвижущую силу из-за изменения тока, вызывая переходное явление.
Таким образом, текущий поток не будет нулевым в течение от нескольких до нескольких десятков миллисекунд.
В это время соленоид является магнитным и не возвращается, если обратная нагрузка меньше тягового усилия.

(2) Ход
Плунжер должен вернуться в исходное положение через некоторое время.
Когда ток для следующего рывка течет во время обратного движения, плунжер не может полностью вернуться, но будет вытянут.

(3) Остаточная удерживающая сила (остаточный магнетизм)
Магнетизм остается в металлических частях соленоидов даже после того, как протекающий ток становится равным нулю, что является остаточным магнетизмом, создающим удерживающую силу.
Когда остаточная удерживающая сила превышает возвратную нагрузку, плунжер не возвращается.
Если монтажная часть соленоида сделана из железа, остаточная удерживающая сила станет еще больше из-за его остаточного магнетизма.

(4) Возвратная нагрузка
Возвратная нагрузка должна быть больше, чем (1) и (3), и особое внимание требуется для сценариев и ② ниже.
① Если ожидается трение между плунжером и его направляющей трубой или механическое трение, в зависимости от ориентации соленоида при работе в горизонтальном направлении.
② Если соленоид установлен в приложении таким образом, чтобы его обратная нагрузка была меньше из-за того, что направление силы тяжести плунжера и направление обратной нагрузки различны.

Анализ влияния магнитного поля соленоида в системе передачи азимута

Согласно анализу факторов, влияющих на точность магнитооптической модуляции, описанной в принципе системы, известно, что решение статической Магнитное поле заключается в изучении магнитного поля в соленоиде.В этом разделе в основном описывается изучение размера, направления и распределения компонентов магнитного поля. Основываясь на исследовании статического магнитного поля соленоида, можно продолжить изучение магнитного поля соленоида, возбуждаемого переменным током.

Теоретический вывод магнитного поля

Устанавливается однослойный соленоид с тонкой плотно намотанной проволокой. Его радиус \ (a \), длина \ (2b \), количество витков \ (N \), приложен ток \ (I \), а плотность катушки определяется как \ (n = N / 2b \). Центр соленоида берется за начало координат, а центральная ось берется за ось \ (z \), чтобы установить цилиндрическую систему координат \ (\ left ({r, \ varphi, z} \ right) \), как показано на рис. 2. Положительное направление оси \ (z \) и направление тока в катушке удовлетворяют соотношению правой спирали. Учитывая замкнутую обмотку, линейный ток эквивалентен поверхностному току по цилиндрической поверхности.

Принципиальная схема катушки соленоида.{\ prime} {\ mathbf {z}}}}}}}} \ right]. \\ \ end {собрано} $$

(10)

где \ (D \) – модуль векторной траектории, \ (\ mu_ {0} \) – проницаемость вакуума. На основании уравнения. Используя уравнение (10), можно получить компоненты магнитного поля соленоида в трех направлениях.

1. 1.

   Осевой компонент

Осевая составляющая магнитного поля соленоида

$$ B_ {z} \ left ({r, \ varphi, z} \ right) = \ frac {{\ mu_ {0} nIa}} {4 \ pi } \ int_ {- \ pi} ^ {\ pi} {\ text {d}} \ theta \ int _ {{z_ {1}}} ^ {{z_ {2}}} {\ frac {a – \ cos \ theta} {{D ^ {3}}} {\ text {d}} z ^ {\ prime}} = \ frac {{\ mu_ {0} nI}} {2 \ pi} \ left [{f_ {z } \ left ({r, z – z_ {2}} \ right) – f_ {z} \ left ({r, z – z_ {1}} \ right)} \ right], $$

(11)

где, \ (f_ {z} \ left ({r, t} \ right) = \ frac {t} {{\ sqrt {\ left ({r + a} \ right) ^ {2} + t ^ {2}}}} \ left [{\ frac {r – a} {{r + a}} \ prod \ left ({h, g} \ right) – {\ text {K}} \ left (g \ right)} \ right] \) и \ (g = \ sqrt {\ frac {4ar} {{\ left ({r + a} \ right) ^ {2} + t ^ {2}}}} \), и \ (h = – \ frac {4ar} {{\ left ({a + r} \ right) ^ {2}}} \). {2}}}} \).{\ prime} = 0, $$

(13)

Это видно из Ур. (11) и (12) что выражения осевой составляющей \ (B_ {z} \) и радиальной составляющей \ (B_ {r} \) являются независимыми функциями от \ (\ varphi \). поэтому их также можно записать как \ (B_ {z} \ left ({r, z} \ right) \) и \ (B_ {r} \ left ({r, z} \ right) \), что полностью отражает цилиндрическую симметрию соленоида. Как видно из уравнения. Согласно формуле (13), в магнитном поле соленоида отсутствует окружная составляющая, поскольку в модели используется эквивалент однородного цилиндрического поверхностного тока, который эквивалентен наложению множественных кольцевых токов в осевом направлении.У тока есть составляющая в окружном направлении \ (\ varphi \), но не в осевом направлении \ (z \). Окружное магнитное поле, создаваемое осевой составляющей тока, следует учитывать, когда шаг соленоида очевиден, но применение такого соленоида редко.

Характеристики распределения магнитного поля в приосевой области

Помимо расчета величины точечного магнитного поля, иногда необходимо учитывать распределение общего магнитного поля в определенном пространстве. Например, в системе магнитооптической модуляции, когда установлен магнитооптический материал, требуется, чтобы он был сначала соосен с соленоидом, а затем в центре соленоида. В это время свет, излучаемый лазером, распространяется вдоль центральной оси, проходит через магнитооптическое стекло и образует тонкую оптическую колонну длиной в стекло. Диапазон действия оптической колонны – это эффективная область взаимодействия магнитного поля и света, которая называется параксиальной областью.При исследовании магнитного поля в параксиальной области его размер и распределение анализируются на основе осевой и радиальной составляющих.

1. 1.

   Осевое магнитное поле

Установка \ (r = {0} \), основанная на симметрии соленоида, можно увидеть, что радиальная составляющая магнитного поля на оси равна нулю, то есть \ (B_ {r} \ left ({0, z} \ right) = 0 \), и учитывается только осевая составляющая. {2}}}}} \ right), $$

(14)

Уравнение (14) представляет собой выражение магнитного поля на оси соленоида, которое распределено по оси \ (z \), имеет только компоненты \ (z \) и связано с радиусом \ ( a \) и полудлины \ (b \) соленоида. Когда выполняется \ (b \ gg a \), уравнение (14) сокращается до

$$ B_ {z} \ left ({0, z} \ right) \ приблизительно \ mu_ {0} nI = B _ {\ infty}. $$

(15)

Уравнение (15) является выражением магнитного поля бесконечного соленоида.Здесь магнитное поле на центральной оси связано только с плотностью катушки и током, а магнитное поле равно \ (\ mu_ {0} nI \). Следует отметить, что бесконечной длины не существует, но для длинного прямого соленоида с \ (b> {10} a \) очень удобно анализировать магнитное поле бесконечной длины.

Для удобства обсуждения соотношение сторон \ (m \) определено как \ (m = b / a \). Ток \ (I = {2} {A} \), плотность катушки \ (n = {1000} \), длина соленоида \ ({2} b = {\ text {10 см}} \) и радиус \ ( а = {0} {\ текст {. 5 см}} \), \ ({1} {\ text {.0 cm}} \), \ ({2} {\ text {.0 cm}} \) и \ ({4} {\ text {.0 cm}} \) взяты, а \ (r = {0} \) установлено. Размер и распределение \ (B_ {z} \) показаны на рис. 3.

Распределение компоненты \ (B_ {z} \) на оси, когда \ (b \) постоянна и \ (а \) меняется.

Из рис. 3 видно, что при постоянной длине соленоида \ (b \) осевое магнитное поле \ (B_ {z} \) внутри соленоида увеличивается с уменьшением радиуса \ (a \) , а магнитное поле вне соленоида уменьшается.Чем меньше радиус \ (a \), тем стабильнее магнитное поле в среднем сечении \ (\ left ({- L / 2 \ (L \) – длина магнитооптической среды.

1. 2.

   Радиальное магнитное поле

Радиус соленоида \ (a = {\ text {1 см}} \), полудлина \ (b = {5} \, {\ text {cm}} \), плотность катушки \ ( n = {1000} \), текущий \ (I = {\ text {2 A}} \) и компоненты \ (z_ {1} \) и \ (z_ {2} \) уравнения. (12) с \ (- b \) и \ (b \) взяты отдельно.Берутся разные значения \ (r (r

Как видно из рис. 4, когда \ (r = {0} \), составляющая \ (B_ {r} \) на центральной оси равна нулю. Когда \ (r \) не равно нулю, есть составляющая \ (B_ {r} \), а в пределах радиуса соленоида радиальная составляющая \ (B_ {r} \) увеличивается с увеличением расстояние \ (г \). Характеристики распределения в направлении \ (z \) следующие.С увеличением координат \ (z \) значение \ (B_ {r} \) сначала увеличивается от нуля, а затем уменьшается до нуля, и есть максимум на обоих концах соленоида \ (z = \ pm b \), но значение \ (B_ {r} \) намного меньше, чем значение \ (B_ {z} \), особенно для диапазона внутренней средней части \ (\ left ({- L / 2 < z

Распределение \ (B_ {r} \) для различных условий \ (r \).

Можно сделать вывод, что радиальной составляющей магнитного поля часто пренебрегают и при анализе магнитного поля в соленоиде учитывают только осевую составляющую. Этот вывод может принести большое удобство для реального анализа и расчета, а ошибку, вызванную упрощением, можно не учитывать.

Магнитное поле многослойного соленоида

В практических приложениях для увеличения магнитного поля и получения большего угла фарадеевского вращения часто используются многослойные соленоиды без увеличения выходной мощности сигнала модуляции и объема соленоид.Согласно закону Био – Савара и принципу суперпозиции магнитных полей, магнитное поле многослойного соленоида можно рассматривать как суперпозицию магнитных полей нескольких однослойных соленоидов, но толщина многослойной катушки не может здесь можно проигнорировать. Итак, эквивалентный радиус должен быть введен для замены предыдущего радиуса. {2}}}}} \ right) \ cdot N_ {c}.$$

(16)

где \ (N_ {c} \) – количество слоев катушки, а \ (a _ {{\ text {d}}} = (a_ {2} – a_ {1}) / \ ln (a_ {2} / a_ {1}) \) – эквивалентный радиус, где \ (a _ {{1}} \) – внутренний диаметр катушки, а \ (a _ {{2}} \) – внешний диаметр катушки. Фактически, магнитное поле многослойного соленоида похоже на магнитное поле однослойного соленоида. Для анализа магнитного поля вблизи оси существует только множественная связь.

В «Принципе системы» магнитооптическая система модуляции, представленная в принципе системы, использует многослойный соленоид, и его основные параметры: длина соленоида \ ({2} b = {\ text {10 см} } \), внутренний диаметр катушки \ (a _ {{1}} = {3} {\ text {.5 см}} \), внешний диаметр \ (a _ {{2}} = {4} {\ text {. 0 см}} \), количество слоев \ (N_ {c} = {5} \) и плотность катушки \ (n = {1000} \). Генератор сигналов подключен к усилителю мощности для вывода возбуждения постоянного тока (DC); напряжение возбуждения равно \ ({\ text {5 V}} \), а магнитное поле в каждой позиции на оси соленоида измеряется гауссметром, чтобы обеспечить точность измерения и позиционирования, деревянная линейка используется для точного измерения, как показано в таблице 1.

Положение в таблице 1 представляет собой расстояние между точкой измерения и центром соленоида, а положительное и отрицательное значение означает, что положение измерения находится с обеих сторон и симметрично относительно центра. Измерения 1, 2 и 3 представляют собой три цикла измерения. Порядок точек измерения – от нуля вправо (положительное направление) до тех пор, пока координата не станет положением \ (13 \, {см} \), а затем от отрицательного направления нуля.Конкретное место и значение измерения показаны в Таблице 1. Наконец, в качестве окончательного результата измерения берется среднее значение трех измерений.

Согласно формуле. (16) и данные в таблице 1, расчет показан на рис. 5.

Магнитное поле на центральной оси.

Сплошная синяя линия на рис. 5 представляет кривую, полученную из теоретической модели, а маленький красный треугольник – измеренное значение в нескольких точках в таблице 1. Наблюдая за данными и числовыми кривыми в таблице, можно увидеть, что напряженность магнитного поля в центре является наибольшей. По мере удаления от центра магнитное поле становится меньше. Когда положение равно \ (z = \ pm {\ text {5 cm}} \) на обоих концах соленоида, амплитуда магнитного поля составляет почти половину от центрального значения, а когда положение равно \ (z = \ pm {\ text {15 см}} \) на конце соленоида магнитное поле почти равно нулю. Измеренные точки данных хорошо согласуются с теоретической кривой, которая показывает возможность использования этого метода для расчета магнитного поля многослойного соленоида.

Следовательно, без учета других факторов, обычно сначала можно изучить однослойный соленоид, а затем можно рассчитать магнитное поле многослойного соленоида с помощью принципа суперпозиции и метода эквивалентного радиуса, что может упростить решение. магнитного поля и подходит для большинства случаев.

Электромагнитные клапаны переменного или постоянного тока

Предполагая, что диаметр кабеля электромагнитного клапана 2,5 мм2, максимальное сопротивление кабеля постоянному току 7,41 Ом / км, расстояние передачи по кабелю составляет 650 м, а номинальная мощность выбранного электромагнитного клапана составляет 10 Вт (максимальное сопротивление постоянному току кабель и данные о номинальной мощности электромагнитного клапана можно найти по продукту руководство по эксплуатации). Шаги расчета следующие.

1.Расчет рабочего тока электромагнитного клапана
P = IV _S
I = P / V _S = 10/24 = 0,416 A

См. Формулу
I – Рабочий ток электромагнитного клапана (А)
P – Номинальная мощность электромагнитного клапана (Вт)
В _S – Напряжение источника питания (В)

2. Расчет падения напряжения на кабеле
L = 650 м × 2 = 1,3 км
R = 1,3 × 7,41 = 9,63 Ом
V = IR = 0,416 × 9.63 = 4. 0V

См. В формуле
L – Длина кабеля туда и обратно (м)
R – Сопротивление кабеля (Ом)
V – Падение напряжения на кабеле (В)

Таким образом, напряжение питания электромагнитного клапана составляет
V _S – V = 24 – 4,0 = 20,0 В

Пока минимальное рабочее напряжение электромагнитного клапана составляет не менее 20,0 В, электромагнитный клапан может нормально работать.

3. Колебания напряжения в блоке питания

Следует отметить, что в этом случае напряжение питания блока питания напряжение питания 24 В и находится в идеальном состоянии. Собственно, на выходе устройство источника питания постоянного тока будет в определенной степени колебаться. Если это коэффициент учитывается, напряжение питания электромагнитного клапана будет меньше 20,0 В.

Предполагая, что колебания выход устройства питания постоянного тока (нерегулируемый источник питания) ± 5%, в случае -5% он пересчитывается следующим образом.

В _Smin = 24 × (1 – 5%) = 22,8 В
I = 10 / 22,8 = 0,438 А
V = IR = 0.438 × 9,63 = 4,22 В

См. В формуле
V _Smin – наименьшее напряжение питания (В)

Итак, наименьшее напряжение питания для электромагнитного клапана:
V _Smin – V = 22,8 – 4,22 = 18,58 В

В это время минимальное рабочее напряжение электромагнитного клапана должно быть не менее чем 18,58 В, чтобы электромагнитный клапан мог нормально работать.

Поиск причины перегорания катушки соленоида

Иногда катушка электромагнитного клапана может перегореть из-за дефекта при ее изготовлении. Но обычно причина может быть связана с каким-либо ненормальным состоянием либо в условиях эксплуатации машины, на которой установлен клапан, либо в необычных условиях окружающей среды. Это становится очевидным, если выгорание должно произойти более одного раза в одном и том же месте змеевика.

Контрольный список для электромагнитных клапанов переменного тока
Перегорание чаще встречается на клапанах с катушками переменного тока, чем на клапанах с катушками постоянного тока, из-за высокого пускового тока. До тех пор, пока якорь на соленоиде не сможет втянуть и закрыть воздушный зазор в магнитной петле, ток часто в 5 раз превышает установившийся или удерживающий ток после установки якоря.Бросок тока примерно такой же, как ток удержания на электромагнитном клапане постоянного тока.

1. Катушка не соответствует рабочему напряжению
Неправильное соответствие между источником электрического тока и номинальными характеристиками катушки иногда является причиной ее сгорания:

1. Слишком высокое напряжение. Рабочее напряжение не должно быть более чем на 10% выше номинального напряжения катушки. Чрезмерное напряжение вызывает чрезмерный ток катушки, что приводит к ее перегреву.
2. Слишком низкое напряжение. Рабочее напряжение не должно быть более чем на 10% ниже номинального значения катушки. Низкое напряжение снижает механическое усилие соленоида. Он может продолжать потреблять пусковой ток без возможности втягивания.

Испытание низкого напряжения должно проводиться путем измерения напряжения непосредственно на проводах катушки, когда соленоид находится под напряжением и его якорь заблокирован в открытом состоянии, поэтому он потребляет пусковой ток. Подайте питание на соленоид на время, достаточное для снятия показаний напряжения. Также снимите показания холостого хода, когда соленоид отключен от питающих проводов.Разница более чем на 5% между этими двумя показаниями указывает на чрезмерное сопротивление в цепи проводки или недостаточную вольт-амперную емкость управляющего трансформатора, если он используется.

1. Частота. Работа катушки 60 Гц на частоте 50 Гц заставляет катушку потреблять ток выше нормального. Работа катушки 50 Гц на частоте 60 Гц приводит к тому, что катушка потребляет ток меньше номинального, и она может сгореть из-за невозможности втягивания.

2.Перекрытие подачи питания
На некоторых двойных электромагнитных клапанах, если оба соленоида находятся под напряжением одновременно и удерживаются в этом состоянии в течение короткого времени, последняя катушка, на которую будет подаваться напряжение, сгорит из-за чрезмерного пускового тока, что примерно в 5 раз. удерживающий ток.

Соленоид может сгореть, если оба соленоида находятся под напряжением
одновременно на двойном соленоидном клапане, построенном
как этот, в котором соленоиды механически
соединены с противоположными концами общего золотника.

Состояние перегорания, описанное выше, возникает только на двойных соленоидных клапанах, где два соленоида соединены ярмом с противоположными концами общего золотника, как показано на рисунке. Если каждый соленоид может немедленно закрыть свой магнитный зазор, ни один из них не сгорит при одновременном включении питания.

Особое внимание следует уделить конструкции электрической цепи, чтобы оператор из-за несчастного случая не мог подать питание на оба соленоида одновременно.

Даже при правильной конструкции схемы и схемах блокировки реле с заедающими контактами или медленным срабатыванием может быть ответственным за кратковременное перекрытие подачи питания в каждом цикле и возможное сгорание катушки.Простое устройство для обнаружения этого состояния описано в техническом описании конструкции 18 .

3. Слишком быстрое переключение между циклами
Поскольку пусковой ток может в 5 раз превышать ток удержания, стандартная катушка переменного тока на соленоиде с воздушным зазором может перегреться и сгореть, если потребуется слишком частое переключение. Избыточное тепло, выделяемое во время пусковых периодов, не может уйти достаточно быстро. Постепенное нагревание внутри обмотки катушки может со временем повредить изоляцию катушки.

Приложения с высокой цикличностью можно грубо определить как те, в которых соленоид должен быть запитан более 5-10 раз в минуту.В этих случаях следует использовать конструкции соленоидов, погруженных в масло. Проведение тепла через масло, окружающее обмотку, позволяет катушке работать при более низкой температуре.

На предприятиях, где имеется контрольно-измерительная аппаратура, термопара может быть размещена на поверхности обмотки в двух идентичных клапанах того типа, который будет использоваться. Один клапан может непрерывно работать в течение нескольких часов с предложенной частотой цикла, в то время как другой постоянно находится под напряжением. Разница в температуре поверхности двух катушек более чем на несколько градусов указывает на необходимость использования соленоидов, погруженных в масло.

4. Высокие электрические переходные процессы
Если ток для электромагнитных клапанов берется непосредственно из линии питания, питающей большие индуктивные устройства, такие как электродвигатели, переключение этих двигателей может вызвать переходные процессы высокого напряжения, которые могут нарушить изоляцию. катушек электромагнитного клапана. Для «короткого замыкания» этих переходных процессов поперек каждой катушки должен быть установлен «тиреектор». Тиректоры доступны в промышленных предприятиях электроснабжения.

5.Грязь в масле или в атмосфере
Небольшие твердые частицы, застрявшие под якорем соленоида, могут помешать ему полностью прижаться к сердечнику, в результате чего ток катушки останется выше обычного в течение периода выдержки. Убедитесь, что пылезащитные колпачки соленоидов плотно прилегают к месту для защиты от пыли, оседающей из воздуха.

Мелкие частицы грязи в масле могут оседать на поверхности катушки, приклеенные «лаком», циркулирующим в масле, или сам лак может вызвать чрезмерное сопротивление катушки и чрезмерный ток катушки. «Лак» образуется в системах, в которых допускается нагревание масла до слишком высокой температуры. Тепло ускоряет нежелательные химические реакции. Снизьте температуру масла с помощью теплообменника.

6. Условия окружающей среды
Чрезмерно высокие или аномально низкие температуры окружающей среды, воздействию которых соленоид подвергается продолжительное время, могут вызвать его перегорание.

1. Высокая температура. Изоляция катушки может быть повреждена, и один слой провода может замкнуться на следующий слой. Тепловой экран или перегородка обеспечат некоторую защиту от излучаемого тепла.Высокотемпературные соленоиды или соленоиды, погруженные в масло, являются лучшей защитой от тепла, проводимого через металлические поверхности или от окружающего высокотемпературного воздуха.
2. Низкая температура. Низкие температуры окружающей среды вызывают повышение вязкости масла, что может привести к перегрузке электромагнитного клапана (см. Пункт 9). Механические части клапана или конструкции соленоида могут деформироваться, что приведет к заеданию золотника клапана и сгоранию катушки соленоида. Используйте масло, более подходящее для низких температур, или используйте масляный или высокотемпературный змеевик, чтобы выдерживать большую нагрузку, вызванную аномально низкой температурой окружающей среды.

7. Тупиковое обслуживание
Циркуляция жидкости через электромагнитный клапан помогает отводить электрическое тепло. Некоторые клапаны зависят от потока жидкости, чтобы предотвратить накопление чрезмерного тепла, и если они используются в тупике, когда соленоид остается под напряжением в течение длительного времени без потока жидкости, катушка может сгореть из-за этого эффекта, возможно, в сочетании с другими проблемами.

8. Атмосферная влажность
Высокая влажность в сочетании с часто меняющейся температурой окружающей среды может вызвать коррозию металлических частей конструкции соленоида, в результате чего якорь будет тянуть или заедать катушку. Влажность также имеет тенденцию к повреждению стандартных соленоидных катушек, вызывая короткое замыкание в обмотке.

Замена на формованные катушки или соленоиды, погруженные в масло. Держите защитные крышки соленоидов плотно на месте и, возможно, закройте отверстия электрических проводов после установки проводки.

9. Чрезмерный поток через клапан
Падение давления через золотник соленоидного клапана прямого действия, вызванное потоком жидкости, создает дисбаланс сил, который заставляет золотник двигаться в осевом направлении.Этот феномен описан в техническом паспорте № 18 .

При проектировании схемы будьте очень осторожны, чтобы не перегрузить такой клапан, если он превышает номинальный расход, указанный производителем. Его следует снизить при использовании жидкостей с высокой вязкостью или жидкостей с высоким удельным весом (огнестойкие жидкости и т. Д.).

Контрольный список для электромагнитных клапанов постоянного тока
Электромагнитные клапаны переменного тока гораздо чаще используются в промышленных установках, но в некоторых случаях соленоиды постоянного тока могут иметь особое преимущество. Переменный ток можно пропускать через двухполупериодный выпрямитель для получения постоянного тока. Возможно, потребуется добавить фильтрующий конденсатор, чтобы устранить дребезг или гудение.

1. Пусковой ток. На соленоидах постоянного тока пусковой ток равен току удержания. Поэтому некоторые из ранее описанных условий перегорания могут не применяться.
2. Быстрый цикл. Из-за низкого пускового тока электромагнитные клапаны постоянного тока обычно могут переключаться с более высокой скоростью, чем электромагнитные клапаны переменного тока, без перегрева и сгорания катушки.
3. Повторяемость. Время переключения клапана с соленоидом постоянного тока точно повторяется от цикла к циклу. На клапанах переменного тока время переключения может варьироваться в каждом цикле в зависимости от состояния сетевого тока в момент подачи питания на клапан – максимальное, минимальное или промежуточное.
4. Контакты концевого выключателя. Соленоиды постоянного тока обычно сгорают контакты переключателя быстрее, чем соленоиды переменного тока. Энергия, накопленная в индуктивности катушки, должна рассеиваться при отключении катушки, вызывая дугу на контактах переключателя при их размыкании.Большую часть этой энергии можно безопасно рассеять, подключив диод через катушку, при этом положительный диод подключен к положительной стороне напряжения катушки. Диод должен быть рассчитан как минимум на 2–3-кратное напряжение питания постоянного тока.

Конденсатор, подключенный к контактам переключателя на соленоидах переменного или постоянного тока, помогает поглощать выделяемую энергию. Наилучшее значение емкости может быть определено опытным путем, либо путем наблюдения за интенсивностью дуги, либо путем измерения скачка напряжения с помощью осциллографа при испытании различных конденсаторов.

Чтобы уменьшить искрение переключателя, конденсатор может быть подключен к контактам
, или диод может быть подключен к катушке.

© 1990, компания Womack Machine Supply Co . Эта компания не несет ответственности за ошибки в данных, а также за безопасную и / или удовлетворительную работу оборудования, разработанного на основе этой информации.

Разница между электромагнитными клапанами постоянного и переменного тока

Назначение катушки соленоида – преобразование электрической энергии в поступательное движение.

Принцип

Электромагнитный клапан – это устройство с электрическим управлением. Клапан состоит из медной проволоки, намотанной вокруг полой формы, которая представляет собой электрическую катушку с подвижным ферромагнитным сердечником, также называемым плунжером, расположенным в ее центре.

В исходном положении поршень закрывает небольшое отверстие. Пропуская ток через катушку, линии магнитного потока превращают поршень в электромагнит.

Генерируемое магнитное поле оказывает направленное вверх усилие на поршень, открывающий отверстие.

На следующем изображении показаны различные части электромагнитного клапана.

Типы соленоидов

Электромагнитные клапаны доступны с двумя типами мощности.

• Соленоид с питанием от переменного тока
• Соленоид с питанием от постоянного тока

Соленоид переменного тока в сравнении с соленоидом постоянного тока

Рабочий шум

• Если есть зазор между подвижным и неподвижным стальными сердечниками соленоида переменного тока, катушка соленоида нагревается, и даже катушка может перегореть.

• В случае соленоида постоянного тока его возбуждающий ток остается постоянным независимо от зазора между подвижным и неподвижным железными сердечниками. Следовательно, между подвижным и неподвижным стальными сердечниками может быть предусмотрен амортизирующий материал, чтобы минимизировать рабочие шумы.

Требования к питанию

• Электромагнитные клапаны с приводом от переменного тока сравнительно больше по размеру. Потребляйте более высокие уровни мощности для относительно медленного действия.

• В то время как в электромагнитных клапанах постоянного тока используются небольшие твердотельные компоненты, обеспечивающие быстрое срабатывание компактных устройств.

• Электромагнитным клапанам переменного тока требуется сильный пиковый ток для открытия клапана. Как только клапан открывается, ток падает до уровня, достаточного для удержания поршня на месте, чтобы клапан оставался открытым и работающим. Это помогает снизить общее энергопотребление.

• Электромагнитным клапанам постоянного тока для работы требуется постоянный стабильный ток, что приводит к высокому потреблению электроэнергии по сравнению с электромагнитными клапанами переменного тока.

Жужжащий шум

• Соленоиды постоянного тока не издают гудения.

• Соленоиды переменного тока генерируют жужжащий шум из-за пульсирующей силы притяжения. Жужжание указывает на то, что плунжер не полностью установлен. Если гудение разрешено, это приведет к перегреву змеевика и, в конечном итоге, к перегоранию.

Возбуждающий ток

• Возбуждающий ток соленоида переменного тока изменяется в зависимости от хода.

• В случае соленоида постоянного тока ток возбуждения определяется только сопротивлением катушки постоянному току и является постоянным независимо от хода.Тепло, выделяемое сопротивлением току в обмотке катушки, является постоянным и слабым независимо от положения плунжера.

Время работы

• Время срабатывания соленоида постоянного тока постоянно, независимо от частоты. Это потому, что он управляется постоянным током.

• Время работы соленоида переменного тока непостоянно и зависит от частоты работы, что также влияет на накопление тепла в катушке.

Срок службы

Срок службы соленоида постоянного тока в значительной степени зависит от степени механического износа между подвижным железным сердечником и направляющей (трубой).

Скользящая часть или секция направляющей проходят специальную обработку для продления срока службы.

Желаемая сила притяжения

С соленоидом постоянного тока сила притяжения, идентичная действительной нагрузке, может быть обеспечена путем изменения формы сопрягаемой части подвижного и неподвижного стальных сердечников.

Автор: Р. Джаган Мохан Рао

Читать дальше:

Электромагнитные клапаны и клапаны высокого давления Clark Cooper

Общая информация о катушках

Clark-Cooper использует различные соленоиды или «катушки» для удовлетворения требований к рабочим характеристикам наших клапанов во всех областях применения.Критерии для соленоида включают источник питания переменного или постоянного тока, напряжение, перепад давления на клапане (требуемое тяговое усилие), рейтинг NEMA, рабочий цикл, специальные соединения, температуру жидкости и окружающей среды и даже длину проводов.

Рабочий цикл:
Наши клапаны спроектированы с катушками, которые могут находиться под напряжением неограниченное время без перегрева. Однако соленоиды с питанием от переменного тока имеют ограничения по частоте подачи питания на них из-за высоких пусковых токов.Слишком частое открытие и закрытие клапана с помощью соленоида переменного тока может привести к перегреву змеевика, особенно при высокой температуре жидкости / газа. Некоторые версии наших соленоидов имеют цепи, которые принимают питание переменного тока и преобразуют его в постоянный ток. Их можно часто менять, не рискуя перегореть. Обязательно обсудите частоту открытия / закрытия вашего клапана при покупке.

Инкапсулированный:
Наши соленоиды обладают отличной устойчивостью к влаге и проникновению твердых частиц.Имеются сертификаты.

Полярность и подключение:
Соленоиды, поставляемые Clark Cooper, не требуют подключения проводов с соблюдением определенной полярности. К любому проводу можно подавать линейное напряжение. Если есть 3 провода, зеленый провод заземлен.

Установка:
Выключатель всегда должен быть установлен в горячей ноге цепей на 120 вольт. Когда обе ножки горячие, например, цепи на 240 или 480 вольт, предпочтительнее использовать двухполюсный переключатель.Если используется однополюсный переключатель, проводка должна иметь высококачественную изоляцию, поскольку даже незначительные токи утечки могут вызвать проблемы с заеданием. При подключении двигателя к пускателю со ступенчатым управлением на обмотку должно быть немедленно подано полное напряжение.

Катушки легко снимаются с клапанов. Катушку можно повернуть наверху любого клапана, чтобы при необходимости расположить провода отведений.

Потребляемая мощность:
«Реальная мощность», измеряемая в ваттах, – это фактические потери работы и тепла.Если умножить на время, получится количество энергии, за которое вам выставляет счет ваша коммунальная компания. Для цепей постоянного тока активная мощность = В постоянного тока * I постоянного тока. Для цепей переменного тока это:
Типичный мультиметр не может измерять ватт, если напряжение и сила тока не равны постоянному току. Мультиметр измеряет среднеквадратичное напряжение и среднеквадратичный ток. Когда вы подключаетесь к стене, чтобы получить 120 В переменного тока, это RMS.

«Полная мощность» измеряется в вольтах * амперах. Он используется для определения размеров проводов, автоматических выключателей, предохранителей и т. Д.для схемы. Для цепей постоянного тока расчет снова прост: V * A = VDC * I DC. Для цепей переменного тока:

ВА = В _СКЗ x I _СКЗ

«Коэффициент мощности» = Вт / (В * А). От нуля до 1.0. Мощность, потребляемая устройством, всегда меньше или равна вольт-амперам. Это происходит из-за емкости или индуктивности устройства, делающего цепь «реактивной». Устройство может потреблять значительный вольт * ампер и не работать и не нагреваться. Коэффициент мощности, близкий к значению 1,0, указывает на эффективную настройку.

«Гудение» или болтовня:
Дребезжание часто является признаком того, что плунжер (якорь) не находится в полном контакте с полюсным наконечником в магнитном поле, создаваемом соленоидом переменного напряжения. Такая простая вещь, как кусок тефлоновой ленты, застрявшей внутри клапана, может вызвать вибрацию с частотой, равной подаваемой мощности переменного тока (60 Гц). Соленоид в этом случае будет тянуть более высокую силу тока, чем разрешено для использования в установившемся режиме, и в конечном итоге сгорит.Другие физические повреждения деталей также могут возникать из-за гудения, гудения или стука. Если вы слышите гудение клапана, отключите питание и обратитесь в Clark-Cooper за технической помощью. Решение может быть таким простым, как очистка клапана.