Электромагнитные клапаны с фиксацией: конструкция с нулевой мощностью, выбор и размер

Стандартный электромагнитный клапан мощностью 6 Вт, работающий восемь часов в день, потребляет примерно 17,5 кВтч на клапан в год, а при использовании батареи или солнечной батареи эта цифра определяет размер панели и батареи. Электромагнитные клапаны с запиранием устраняют стоячий слив: один короткий импульс тока перемещает плунжер, постоянный магнит удерживает его на месте, и удерживающий ток падает до нуля.

Если вы задаете клапаны для контроллера орошения с батарейным питанием, удаленной линии подачи воды или газа, пожарной установки с питанием от солнечной энергии или фонтанной панели, питаемой от небольшого источника питания, конструкция с защелкой обычно является первой ветвью, которую следует оценить. Он меняет схему драйвера, обмотку катушки, сечение кабеля и логику контроллера, а не только корпус клапана.

0 Вт Удержание мощности после фиксации клапана

30-100 мс Типичная ширина импульса, необходимая для изменения состояния

2 Стабильные положения в настоящей бистабильной конструкции

IP68 Класс уплотнения доступен для эксплуатации в погружном положении

Что на самом деле делает электромагнитный клапан с фиксацией

Электромагнитный клапан с защелкой меняет положение, когда на него поступает кратковременный импульс тока, а затем остается в этом положении без удерживающего тока, поскольку постоянный магнит в магнитной цепи удерживает плунжер прижатым к полюсному наконечнику.

Определение. Электромагнитный клапан с защелкой представляет собой клапан с импульсным управлением и положением, удерживаемым магнитом. На катушку подается питание только во время переключения, поэтому клапан ведет себя как элемент памяти в контуре жидкости, а не как привод с постоянным питанием.

Обычный клапан прямого действия должен держать свою катушку под напряжением, чтобы удерживать плунжер против возвратной пружины. Именно эта пружина приводит к тому, что стандартные клапаны не закрываются или не открываются, а также из-за нее их эксплуатация от батареи становится дорогой. Версия с фиксацией заменяет пружинную фиксацию магнитной фиксацией, поэтому катушка работает только в течение тех нескольких миллисекунд, которые необходимы для перемещения плунжера.

Компромисс заключается в драйвере. Большинству бистабильных запирающих клапанов с одной катушкой для возврата требуется импульс обратной полярности, что означает Н-мост, реле изменения полярности или цепь разряда конденсатора. Двухкатушечные и трехпроводные варианты сбрасываются через вторую обмотку и работают с более простым драйвером за счет дополнительного проводника в кабеле.

Стандартный клапан, 6 Вт, питание 8 часов в день 17,5 кВтч

Запорный клапан, два импульса по 50 мс в день менее 0,01 кВтч

Годовая энергия на клапан, рассчитанная для непрерывного промышленного режима работы с учетом двух ежедневных переключений.

Бистабильные и моностабильные конструкции с фиксацией

Выберите бистабильную фиксацию, когда клапан должен удерживать любое положение неопределенное время, и моностабильную фиксацию, когда он должен вернуться в определенное положение без второго импульса. Это единственное решение определяет проводку катушки, архитектуру драйвера и поведение при отказе всего контура управления.

Различия в поведении двух семейств защелок для конструкции привода и панели управления.
Недвижимость	Бистабильная фиксация	Моностабильная фиксация
Состояние покоя	Удерживает последнюю заданную позицию	Возвращается в одно определенное положение
Метод сброса	Импульс обратной полярности или вторая катушка	Пружина, гидравлический распад или внутренний таймер
Требование к драйверу	H-мост или реле переключения полярности	Несимметричный драйвер, фиксированная полярность
Энергия за полный цикл	Два импульса	Один импульс
Поведение при потере мощности	Остается там, где он есть	Возвращается в исходное положение
Типичная обязанность	Орошение аккумуляторной батареи, дистанционное отключение, газопроводы	Смыв по времени, самозакрывающиеся краны, дозирование

30-100 мс достаточно для переключения большинства фиксирующих катушек при номинальном напряжении. Продление импульса увеличивает тепло обмотки без увеличения силы на плунжере, и это одна из наиболее частых причин перегорания катушек в полевых условиях.

Где запорные клапаны выигрывают, а где они терпят неудачу

Запорные клапаны выигрывают там, где клапан остается в одном состоянии в течение нескольких часов или дней, а электроэнергии недостаточно; они проигрывают там, где клапан должен модулировать, быстро переключаться или переходить в безопасное положение при исчезновении питания.

Сильная посадка

Батарейные или солнечные контроллеры с ограниченным энергетическим бюджетом
Линии, которые остаются открытыми в течение нескольких часов или дней
Удаленные объекты, где застрявшая катушка не должна истощать аккумулятор.
Подземные или погружные установки с герметичными теплообменниками

Плохая посадка

Пропорциональные или модулирующие контуры управления
Контроллеры, которые не могут менять полярность или управлять второй катушкой.
Быстрая езда на велосипеде, при которой накапливается энергия импульса
Любой режим, требующий гарантированного пружинного возврата.

Проверка покупки. Прежде чем приступить к проектированию драйвера, попросите указать четыре числа: сопротивление катушки, номинальное импульсное напряжение, минимальную ширину импульса при этом напряжении и энергию на срабатывание в миллиджоулях. Поставщик, который не может указать все четыре, не может помочь вам подобрать батарею или разрядный конденсатор, и вы обнаружите пробел во время ввода в эксплуатацию.

Brass AL-LC Pulse Latching Solenoid Valve

Латунный импульсный электромагнитный клапан AL-LC с защелкой При выборе драйвера и требований к давлению обратите внимание на латунный импульсный/запирающий клапан AL-LC на предмет маломощного режима работы с автоматическим сбросом, стандартного соединения DIN43650 и минимального напряжения 3,3 В постоянного тока. Посмотреть продукт →

Размеры, материалы и выбор катушки

Выбор размера запорного клапана начинается с перепада давления, который должен преодолеть плунжер, а не с диаметра трубы, и заканчивается параметрами катушки, которые фактически может обеспечить ваш контроллер.

Подтвердите перепад давления

Запорные клапаны прямого действия открываются при нулевом перепаде, поэтому они доминируют в линиях аккумуляторного орошения и дозирования. Версии с пилотным управлением требуют примерно от 0,5 до 1 бар для надежного открытия, но пропускают гораздо больший поток на ватт змеевика, поэтому они подходят для более крупных линий со стабильным давлением на входе.

Выберите материал корпуса

Латунь покрывает воду и нейтральные среды при давлении примерно до 16 бар. Нержавеющая сталь 304 подходит для питьевой воды, высоких температур и слабоагрессивных жидкостей. Армированный нейлон, ПВХ, ХПВХ и ПТФЭ работают с кислотами, рассолом и хлором, где любой металл на пути смачивания подвергается коррозии.

Подключите катушку к контроллеру

Контроллеры аккумуляторов и солнечных батарей обычно подают напряжение от 9 до 12 В постоянного тока; промышленные панели обычно используют напряжение 24 В постоянного тока или выпрямленного переменного тока. Считайте сопротивление катушки и минимальную ширину импульса вместе, поскольку катушка с более низким сопротивлением требует более сильного драйвера, но более короткого импульса.

Проверьте путь сброса

Проверьте, как возвращается клапан: обратная полярность от Н-моста, второй катушки или пружины. Проверьте весь контур на стенде с реальной длиной кабеля, прежде чем клапан уйдет в землю.

Катушка, потребляющая ток 0,5 А при напряжении 12 В в течение 50 мс, потребляет около 0,3 Дж на одно срабатывание. Два срабатывания в день в течение всего поливного сезона составляют менее одного ватт-часа, поэтому запорные клапаны стали выбором по умолчанию для управления жидкостью от солнечной батареи и аккумулятора.

Plastic AL Series Latching Solenoid Valve

Пластиковый запирающийся электромагнитный клапан серии AL Рассмотрим этот пластиковый запорный клапан серии AL для управления аккумулятором или солнечной жидкостью; его встроенный драйвер и интерфейс DIN43650 упрощают проверку импульсов малой мощности и проверку полевой проводки. Посмотреть продукт →

Stainless Steel Pulse Latching Solenoid Valve

Импульсный запирающий электромагнитный клапан из нержавеющей стали Рассмотрите этот импульсный/запирающий клапан SS304 для маломощного сбора пыли или управления орошением, где кратковременное питание и конструкция SS304 подходят для удаленных установок с батарейным питанием. Посмотреть продукт →

Проверки при вводе в эксплуатацию и устранении неисправностей

Большинство жалоб на блокировку клапана в полевых условиях связаны с драйвером, проводкой или синхронизацией импульсов, а не с самим корпусом клапана, поэтому прежде чем открывать клапан, проработайте электрический путь.

Подавайте импульс на катушку только до тех пор, пока указано в таблице данных. Удерживание фиксирующей катушки под напряжением за пределами номинальной ширины увеличивает нагрев без увеличения силы.
Проверьте полярность перед первым импульсом. Обратная полярность переводит бистабильный клапан с одной катушкой в противоположное положение и вообще ничего не делает с моностабильной катушкой с фиксированной полярностью.
Убедитесь, что драйвер может обеспечить бросок. Если напряжение питания падает ниже номинального импульсного напряжения, плунжер остается наполовину перемещенным, и клапан может дребезжать.
Прислушайтесь к одному твердому щелчку. Жужжащая катушка обычно указывает на слишком длинный импульс или на драйвер переменного тока, питающий катушку фиксации постоянного тока.
В версиях с пилотным управлением проверьте пилотное отверстие. Мусор там блокирует открытие, даже если катушка и драйвер проверены идеально.

Ссылка на поле. Краткий обзор шести неисправностей, которые мы чаще всего наблюдаем в запирающих клапанах, включая неисправности привода и заклинивание плунжеров, собран в эти заметки по устранению неисправностей электромагнитного клапана с фиксацией , которые сопоставляют каждый симптом с измерениями, которые вы можете провести на месте.

Часто задаваемые вопросы о фиксирующих электромагнитных клапанах

Чем фиксирующий электромагнитный клапан отличается от стандартного?

Стандартному электромагнитному клапану для удержания открытого положения требуется постоянный ток, а в клапане с защелкой для удержания положения используется постоянный магнит после импульса длительностью примерно от 30 до 100 мс. Удерживающая мощность падает до нуля, но контроллер должен быть способен выдавать определенный импульс, а не постоянный выходной сигнал.

Какой длительности должен быть импульс переключения?

Используйте минимальную ширину импульса, указанную для катушки при вашем напряжении питания, плюс небольшой запас на падение напряжения в кабеле. Удлинение импульса сверх того, что требуется в таблице данных, не делает переключение клапана более надежным; он только нагревает обмотку.

Может ли запорный клапан работать от простого таймера включения и выключения?

Только в том случае, если клапан двухкатушечного или трехпроводного типа, где работает общая линия плюс один коммутируемый проводник на каждое направление. Бистабильные клапаны с одной катушкой требуют смены полярности, что означает Н-мост, реверсивное реле или цепь разряда конденсатора в контроллере.

Запорные клапаны не открываются или не закрываются при отключении питания?

Они остаются на последней заданной позиции, что предсказуемо, но не безопасно. Если важно гарантированное закрытое положение, выберите вместо него моностабильную конструкцию с пружинным возвратом или стандартный нормально закрытый клапан.

Если в вашей спецификации все еще отсутствуют четыре номера катушек, этот пробел стоит закрыть в первую очередь. Посмотреть полную версию Диапазон запирающего и импульсного электромагнитного клапана чтобы сравнить варианты из латуни, пластика и нержавеющей стали по импульсному напряжению, сопротивлению катушки, размеру отверстия и классу уплотнения, прежде чем приступать к проектированию драйвера.