تفاوت شیر برقی (سولنوئید ولو) AC و DC
در ابتدایی ترین سطح، عملکرد شیر برقی (سولنوئید ولو) DC نسبتاً ساده است ، شیر برقی ممکن است دارای انرژی باشد، که به نیروی مغناطیسی تولید شده توسط شیر برقی اجازه میدهد بر مقاومت فنر غلبه کند و آرمیچر را به سمت مرکز سیم پیچ حرکت دهد، یا بدون انرژی، اجازه دهد. نیروی فنر برای عقب راندن آرمیچر به موقعیت شروع.
با شیر برقی AC، تئوری عملکرد کمی پیچیده تر است. جریان AC را میتوان با استفاده از شکل موج سینوسی تقریبی کرد. در نتیجه، دو بار در هر دوره، جریان دارای یک تلاقی صفر است، به این معنی که جریانی که از سیم پیچ در آن نقطه از زمان عبور می کند برابر با صفر است.
از آنجایی که نیروی مغناطیسی تولید شده توسط شیر برقی نسبت مستقیمی با جریان عبوری از سیم پیچ برقی است، نیروی فنر برای مدت کوتاهی، دو بار در هر دوره، بر نیروی تولید شده توسط شیر برقی غلبه خواهد کرد. این مشکلی است که به صورت لرزش آرمیچر ظاهر میشود که صدای زمزمه تولید میکند و میتواند باعث ایجاد فشار روی اجزای شیر برقی شود. برای جلوگیری از این مشکل، یک حلقه رسانای ساده، به نام حلقه سایه، در نزدیکی سیم پیچ در اطراف آرمیچر نصب می شود. حلقه سایه معمولا از مس ساخته می شود. وظیفه حلقه سایه بان ذخیره انرژی میدان مغناطیسی و آزادسازی آن با اختلاف فاز 90 درجه است.
اثر حلقه سایهانداز این است که در حالی که میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیمپیچ اولیه به سمت صفر کاهش مییابد، میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط حلقه سایهانداز به اوج خود میرسد و به طور موثر شکاف دامنه میدان مغناطیسی را در هنگام عبور از صفر پر میکند و ارتعاشات را از بین میبرد. اکثر شیرهای برقی که میتوانند با ولتاژهای مختلف سیم پیچ استفاده شوند دارای یک حلقه سایه انداز داخلی هستند.
اگر کثیفی در اطراف آرمیچر جمع شود، اثر حلقه سایه ممکن است محدود شود و راه حل دیگری لازم باشد. نمونه ای از راه حل دیگر استفاده از یک مدار الکترونیکی است که جریان شیر برقی را فیلتر می کند، به طوری که هیچ عبوری از صفر وجود ندارد. این مدار را میتوان در خود سیم پیچ شیر برقی تعبیه کرد یا میتوان آن را به صورت خارجی ساخت. معمولاً با استفاده از دیودهای یکسو کننده و خازن فیلتر در توپولوژی یکسو کننده تمام موج اجرا می شود.
استفاده از سیم پیچ AC با جریان DC و بالعکس در سولنوئید ولو
در برخی موارد، سیم پیچ هایی که برای جریان AC درجه بندی شده اند، میتوانند با منابع تغذیه DC و بالعکس استفاده شوند. با این حال، محدودیت هایی وجود دارد که باید در نظر داشت.
استفاده از سیم پیچی که برای جریان متناوب نامگذاری شده با منبع DC امکان پذیر است، اما ولتاژ (و جریان) باید محدود باشد در غیر این صورت ممکن است شیر برقی بسوزد. دلیل این امر این است که در رژیم AC، سیم پیچ ها یک واکنش القایی دارند که با مقاومت الکتریکی سیم پیچ جمع می شود. در نتیجه امپدانس یک سیم پیچ در رژیم AC چندین برابر بیشتر از رژیم DC است. به عنوان مثال، استفاده از شیر برقی 24 VAC با منبع تغذیه 24 ولت DC به احتمال زیاد به شیر برقی آسیب می رساند، زیرا جریان موثری که از شیر برقی عبور می کند با ولتاژ DC بسیار بیشتر است.
متاسفانه هیچ عامل ثابتی برای کاهش ولتاژ منبع تغذیه وجود ندارد. جریان موثر باید در رژیم AC اندازه گیری شود و آن جریان باید به عنوان هدف برای رژیم DC نیز تعیین شود. برخی از راههای رسیدن به آن هدف کاهش ولتاژ تغذیه یا استفاده از مقاومت محدودکننده جریان است.
محصول پیشنهادی: شیر برقی دو راهی یو نی دو | SOLENOID
استفاده از سیم پیچی با جریان DC با منبع تغذیه AC، خطر ارتعاشات را به همراه دارد زیرا شیرهای برقی DC ممکن است حاوی حلقه سایه یا مدار یکسو کننده نباشند. این ارتعاشات ممکن است با فشار دادن بر اجزاء در طول زمان به شیر برقی آسیب برساند و میتواند به سطح سر و صدا در اتاق کمک کند. این را میتوان با استفاده از یک مدار یکسو کننده تمام موج خارجی با یک فیلتر خازنی حل کرد.
مشکل دیگر این است که جریان موثر در این حالت چندین برابر کمتر خواهد بود و نیروی مغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ ممکن است به اندازه کافی بزرگ نباشد که آرمیچر را از وضعیت استراحت خود حرکت دهد. راه حل این است که از ولتاژ بزرگتر استفاده کنید تا جریان موثر با جریان نامی شیر برقی مطابقت داشته باشد.
ملاحظات طراحی شیر برقی (سولنوئید ولو) AC در مقایسه با DC
در حالت ایدهآل، زمانی که یک شیر برقی از حالت OFF به حالت ON میرود، شیر برقی در ابتدا باید نیروی بیشتری تولید کند تا بتواند بر کشش فنر همراه با فشار هیدرولیکی که بر روی شیر وارد میشود، غلبه کند. پس از برقراری جریان، نیروهای هیدرولیکی وارد بر مکانیزم شیر کاهش مییابد و شیر برقی میتواند نیروی تولید شده را به منظور کاهش مصرف برق و گرمایش کاهش دهد.
شیر برقی AC این رفتار ایده آل را بیشتر از شیر برقی DC دنبال می کند. در شیر برقی DC، هنگامی که شیر برقی روشن می شود، جریان به طور مجانبی به سمت مقدار معینی بسته به مقاومت سیم پیچ افزایش می یابد. این به معنای جریان اولیه کمتر است (و نیروی اولیه کمتر که منجر به باز شدن آهستهتر دریچه میشود). هنگامی که دریچه باز می شود، جریان جریان در یک مقدار ثابت باقی می ماند که بزرگتر از مقدار مورد نیاز برای باز نگه داشتن شیر است. در نتیجه، شیر برقی DC بدون هیچ مدار خارجی مقدار قابل توجهی از توان را در حالت باز هدر میدهد.
برای مدارهای AC، امپدانس یک سیم پیچ با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود:
در فرمول فوق Z امپدانس، R مقاومت الکتریکی سیم پیچ، j ثابت برابر با جذر -1 است که در این معادله اثر جابجایی فاز 90 درجه دارد، f فرکانس و L است. اندوکتانس سیم پیچ است. در ابتدا، شکاف هوا بزرگ است و در نتیجه اندوکتانس سیم پیچ کوچک است که منجر به امپدانس کوچکتر و جریان بزرگتر از طریق شیر برقی می شود. جریان بزرگتر برابر است با نیروی مغناطیسی بالاتر روی آرمیچر.
محصول پیشنهادی: سولنوئید ولو IMI برند NORGREN
با باز شدن دریچه، شکاف هوا کوچکتر و کوچکتر می شود و امپدانس سیم پیچ به سرعت افزایش می یابد و جریان عبوری از سیم پیچ کاهش می یابد. کاهش جریان از طریق سیم پیچ منجر به کاهش مصرف برق و هدر رفتن حرارت می شود. به همین دلیل، شیر برقی AC یک نوک اولیه در جریان ایجاد می کند که باز شدن سریعتر و قدرتمندتر شیر را امکان پذیر می کند. به محض باز شدن شیر، جریان کاهش می یابد که مصرف برق را کاهش میدهد.
اگرچه شیر برقی AC ذاتاً در مصرف انرژی کارآمدتر است، اما با برخی از معایب احتمالی همراه است. یکی از آنها افت توان ناشی از جریان های گردابی است که در اثر القای الکترومغناطیسی در آرمیچر ایجاد می شود. اشکال دیگر خطر ارتعاش است که با استفاده از شیرهای برقی مهندسی شده که از حلقه های سایه انداز مناسب استفاده می کنند، میتوان آن را کاهش داد.
علاوه بر این، سیستمهای کنترل مدرن تمایل دارند رابط آسانتری با خروجیهای DC فراهم کنند، بنابراین استفاده از شیر برقی AC با این سیستمها میتواند دست و پا گیرتر باشد و نیاز به استفاده از رلههای اضافی دارد.
شیر برقی DC را میتوان با استفاده از مدارهای خارجی کارآمدتر کرد که میتوانند جریان سیم پیچ را به گونه ای شکل دهند که برای باز کردن شیر یک جریان اولیه لازم باشد. هنگامی که دریچه باز می شود، جریان را میتوان به سطح جریان تعمیر و نگهداری کاهش داد، که فقط کافی است با کشیدن آرمیچر در برابر کشش فنر، شیر را به طور قابل اعتماد باز نگه دارید.
محصول پیشنهادی: سولنوئید ولو IMI برند NORGREN
این مدارهای خارجی میتوانند به سادگی اتصال سیم پیچ به صورت سری با اتصال موازی یک مقاومت و یک خازن باشند. در چنین مداری، شارژ خازن از طریق سیم پیچ، یک جریان اولیه سیم پیچ را ایجاد می کند. پس از شارژ شدن خازن، مقاومت محدود کننده جریان تمام جریان را عبور میدهد. نقطه ضعف چنین رویکرد سادهای این است که مقداری از توان برای گرم کردن مقاومت محدودکننده جریان هدر میرود.
روش های بسیار پیچیده تری وجود دارد که شامل منابع تغذیه سوئیچ شده است که جریان قابل برنامه ریزی را به سیم پیچ ارائه میدهد. این منابع تغذیه ممکن است با شیرهای برقی AC و DC و منبع تغذیه کار کنند. آنها اطمینان حاصل می کنند که یک سنبله باز شدن خوب دریچه و کاهش مصرف برق در حالی که شیر باز است، منجر به راندمان بهتر برق، گرمایش کمتر و عمر طولانی شیر برقی می شود.
سخن آخر :
اگر نیاز به خرید انواع شیربرقی یا سولنوئید ولو دارید همین امروز برای دریافت مشاوره فنی رایگان و استعلام قیمت با ما در تماس باشید.