Cuộn Dây Van điện Từ

Bấm để đánh giá bài viết này! [Tổng: 0 Phản hồi: 0]

Van điện từ và van bi điện là hai dòng van điều khiển điện được sử dụng rất phổ biến hiện nay. Cuộn dây van điện từ và bộ truyền động điện là các bộ phận chính để chuyển hóa năng lượng điện thành hoạt động đóng mở cho van. Bài viết hôm nay chúng tôi sẽ giới thiệu đến các bạn về nguyên lý của cuộn dây trong van điện từ, cách lựa chọn dòng điện cho phù hợp. So sánh sự khách biệt của cuộn dây so với bộ truyền động của van bi điện.

1. Nguyên lý hoạt động của cuộn dây
2. Sự khác biệt giữa cuộn dây van điện từ AC và DC
3. Lựa chọn cuộn dây van điện từ AC và DC
4. Các dạng cuộn dây van điện từ phổ biến hiện nay
   1. Cuộn dây van điện từ 220V AC 
   2. Cuộn hút van điện từ 24V DC

Nguyên lý hoạt động của cuộn dây

Cuộn dây van điện từ là thành phần quan trọng nhất được sử dụng trong van để kiểm soát dòng chảy của lưu chất. Nó chuyển hóa dòng điện AC và DC thành chuyển động thẳng đứng. Cuộn dây như tên của nó, bao gồm một cuộn xoắn được quấn quanh một hình trụ rỗng ở giữa. Trong hình trụ có một piston được làm bằng vật liệu nhiễm từ như sắt hoặc thép.

Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây, nó tạo ra một từ trường, từ trường này hút piston lên. Vì phần piston được kéo về phía tâm của cuộn dây bất kể cực tính của dòng điện, nên cần một lực ngược chiều để đưa phần ứng về vị trí bắt đầu khi cuộn dây không được cấp điện. Khi đó ta sử dụng một cơ chế lò xo phản hồi. Trong điều kiện lý tưởng, để kích hoạt van điện từ, lực tạo ra bởi điện từ phải lớn hơn lực tổng hợp của lò xo, áp lưc lưu chất, cũng như lực ma sát.

Piston được nâng lên, một cổng nhỏ mở ra cho phép lưu chất đi qua van. Dòng chảy qua van có thể được kiểm soát bằng cách cấp điện hoặc khử năng lượng cho cuộn dây. Mặc dù có một số loại van điện từ khác nhau về cấu tạo cơ học của chúng , nhưng ý tưởng cơ bản về bộ truyền động điện từ hoạt động trên bề mặt điều khiển vẫn giống nhau trong tất cả các loại van điện từ.

Cực tính của các tiếp điểm điện không quan trọng với van điện từ AC và DC. Với van điện từ AC, điều này có thể rõ ràng vì dù sao thì dòng điện cũng chuyển đổi cực tính hai lần mỗi chu kỳ. Với van điện từ DC, lý do là dòng điện đi qua cuộn dây tạo ra một nam châm điện tạo ra một lực hấp dẫn trên phần ứng. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây, phần ứng sẽ luôn bị kéo về phía cuộn dây, bất kể tiếp điểm và cực tính của dòng điện.

Sự khác biệt giữa cuộn dây van điện từ AC và DC

Hoạt động của cuộn dây van điện từ DC rất đơn giản. Cuộn dây được cung cấp năng lượng, cho phép lực từ được tạo ra vượt qua sức cản của lò xo và di chuyển phần ứng về phía trung tâm của cuộn dây, hoặc khử năng lượng, cho phép lực của lò xo để đẩy phần ứng trở lại vị trí ban đầu.

Với cuộn dây điện AC, lý thuyết hoạt động phức tạp hơn một chút. Dòng điện xoay chiều có thể được tính gần đúng bằng cách sử dụng dạng sóng hình sin. Kết quả là, hai lần trong một chu kỳ, dòng điện có điểm cắt bằng không, nghĩa là dòng điện chạy qua cuộn dây tại thời điểm đó bằng không.

Vì lực từ được tạo ra bởi cuộn dây điện từ tỷ lệ thuận với dòng điện chạy qua cuộn dây điện từ, lực lò xo sẽ ​​thắng lực do cuộn dây điện từ tạo ra trong một khoảng thời gian ngắn, hai lần trong một khoảng thời gian. Đây là sự cố biểu hiện như sự rung động của phần piston, tạo ra tiếng ồn và có thể gây ra rung động cho các thành phần van điện từ. Để tránh vấn đề này, một vòng dẫn điện đơn giản, được lắp đặt gần cuộn dây xung quanh phần ứng. Vòng thường được làm từ đồng. Chức năng của vòng là tích trữ năng lượng từ trường và giải phóng nó lệch pha 90 độ.

Tác dụng của vòng đệm từ trường là trong khi từ trường do cuộn sơ cấp tạo ra giảm dần về 0, thì từ trường tạo ra bởi vòng che nắng đạt cực đại, lấp đầy hiệu quả khoảng trống trong biên độ từ trường trong quá trình cắt ngang bằng không, loại bỏ dao động. Hầu hết các van điện từ có thể được sử dụng với các điện áp cuộn dây khác nhau đều có vòng được tích hợp sẵn.

Lựa chọn cuộn dây van điện từ AC và DC

Điều kiện lý tưởng khi van điên từ hoạt động từ Tắt sang Bật, đó là ban đầu van phải tạo ra nhiều lực hơn để thắng lực căng lò xo kết hợp với áp lực lưu chất tác động đĩa van. Khi đã có dòng chảy qua van, áp lực lưu chất tác động lên đĩa van từ đó giảm điện năng tiêu thụ để hút piston lên.

Các solenoid AC tuân theo điều kiện lý tưởng này hơn so với các solenoid DC. Trong các cuộn dây điện một chiều, khi bật điện trở, dòng điện tăng tiệm cận tới một giá trị nhất định tùy thuộc vào điện trở suất của cuộn dây. Điều này chuyển thành dòng điện ban đầu thấp hơn (và lực ban đầu thấp hơn dẫn đến việc mở van chậm hơn). Khi van mở, dòng điện hút vẫn ở một giá trị không đổi lớn hơn mức cần thiết để giữ cho van mở. Kết quả là, các solenoid DC không có bất kỳ mạch bên ngoài nào sẽ lãng phí một lượng điện năng đáng kể ở trạng thái mở.

Đối với mạch điện xoay chiều, trở kháng của cuộn dây được tính theo công thức sau:

Z=R+j2πfLZ=R+j2πfL

trong đó Z là trở kháng, R là điện trở của cuộn dây, j là hằng số bằng căn bậc hai của -1, trong phương trình này có tác dụng dịch pha 90 độ, f là tần số và L là độ tự cảm. của cuộn dây. Lúc đầu, khe hở không khí lớn và kết quả là độ tự cảm của cuộn dây nhỏ, dẫn đến trở kháng nhỏ hơn và dòng điện qua điện từ lớn hơn. Dòng điện lớn hơn bằng lực từ trên phần ứng cao hơn.

Khi van mở, khe hở không khí ngày càng nhỏ và trở kháng của cuộn dây tăng nhanh, làm giảm dòng điện qua cuộn dây. Giảm dòng điện qua cuộn dây dẫn đến giảm điện năng tiêu thụ và nhiệt lượng lãng phí. Do đó, các solenoid AC tạo ra dòng điện tăng vọt ban đầu, cho phép mở van nhanh hơn, mạnh hơn. Ngay khi van mở, dòng điện giảm xuống, làm giảm điện năng tiêu thụ.

Các dạng cuộn dây van điện từ phổ biến hiện nay

Cuộn dây van điện từ 220V AC 

Cuộn dây 220AC hay còn gọi là cuộn hút van điện từ 220v là dạng coil sử dụng điện áp phổ biến trong dân dụng hiện nay. Với việc sử dụng điện áp 220v nên nó có thể lắp đặt ở rất nhiều hệ thống khác nhau nhờ nguồn điện sẵn có.

Tuy nhiên, cuộn coi 220v AC có nhược điểm là khi hoạt động tao nên rung giật. Ban đầu, do thiết kế nên có sự rung lắc nhưng lõi van chưa mòn nên vẫn làm kín được. Sau một thời gian, lõi van mòn thì sự rung lắc và dao động khiến lõi van không kín khi bịt nên xảy ra sự rò rỉ. Ngoài ra, khi làm việc, cuộn coil cũng tạo ra các âm thanh gây độ ồn lớn.

Cuộn hút van điện từ 24V DC

Đây dạng coil phổ biến thứ 2 trên thị trường hiện nay. Được sử dụng trong các hệ thống đòi hỏi độ an toàn cao, để giảm thiêu nguy cơ cháy nổ do chập điện. Dạng van vơi coil  24v mang lại sự ổn định khi hoạt động, đồng thời van cũng không bị rung động hay phát ra tiếng ồn khi hoạt động.

Ngoài ra, các hệ thống điều khiển hiện đại có xu hướng cung cấp giao tiếp dễ dàng hơn với nguồn DC. Do đó, việc sử dụng nguồn AC với các hệ thống này có thể cồng kềnh hơn và yêu cầu sử dụng thêm rơ le.