¿Permite una válvula solenoide un tiempo de funcionamiento continuo durante períodos muy prolongados?

Parece la misma pieza que la serie de válvulas solenoides CDK 4F0/1/2/3 .

No hay límite de ciclo de trabajo en las bobinas enumeradas en la hoja de datos. Sería muy inusual que no fueran calificados continuamente. Tenga en cuenta que son solenoides: operados por piloto en lugar de solenoides directos, por lo que tendrán una potencia bastante baja: 1.8 W según la hoja de datos. Debería poder sostener su mano sobre la bobina cuando hayan estado encendidas durante una hora.

Corriente de arranque y corriente de mantenimiento

Tenga en cuenta que los modelos de CA tienen una corriente de arranque más alta que la corriente de mantenimiento. Esto se debe a que la inductancia de la bobina aumenta a medida que el solenoide entra en la bobina. Mayor inductancia significa mayor impedancia y menor corriente. Dado que la CC no se ve afectada por la inductancia después del tiempo de aumento de encendido inicial, la corriente de arranque y la corriente de mantenimiento están determinadas únicamente por la resistencia de la bobina.

Como resultado de lo anterior, los solenoides alimentados por CA (y relés/contactores) tienen una ventaja de ahorro de energía incorporada sobre la CC. Sin embargo, la muy amplia adopción de 24 V como voltaje de suministro de sistemas de control industrial estándar significa que vivimos con la penalización de energía.

Truco de reducción de potencia del solenoide de CC

Solo porque salió en los comentarios...

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Figura 1. Un circuito economizador de energía para un relé o solenoide de CC. El voltaje total se aplica a la bobina inicialmente a través de su propio contacto normalmente cerrado (NC), pero a medida que se energiza, la conexión directa se interrumpe y la alimentación de la resistencia de caída de voltaje se hace cargo.

operación piloto

Tengo una pregunta más que podría estar un poco fuera de tema. Intenté quitar la parte de conexión del solenoide que estaba sujeta por dos tornillos. Todo lo que pude ver, aparte de los dos orificios para tornillos, fueron 3 orificios pequeños. Pensé que estas válvulas de solenoide en realidad tenían algunas "válvulas" que se abrían bajo el campo magnético cuando se activaban. Me sorprendió bastante cuando noté que el interior del solenoide solo tiene 3 orificios y cómo se controla. Cuando intenté conectarme a una CC de 24 V, no vi ningún movimiento visible aparte del clic. ¿Tienes alguna idea de cómo podría estar funcionando?

Figura 2. Animación de electroválvula 5/2. Fuente: ZDSPB.com .

Explicación

Figura 3. Anotado para referencia con texto a continuación.

Esta válvula tiene cinco puertos (1) a (5) y dos posiciones (izquierda y derecha). Por lo tanto, válvula 5/2.

• La presión se aplica en (1) y sale en (2) cuando el solenoide está apagado y (3) cuando está encendido.
• (4) y (5) son los puertos de escape. Tener dos hace que el diseño del carrete (11) sea muy simple.
• (6) es el solenoide. Esto mueve el actuador (7). Tenga en cuenta que esto es pequeño y requiere poca energía para moverlo en comparación con un solenoide de acción directa que movería el carrete (11) directamente y tendría que superar la resistencia del sello, etc.
• Cuando el piloto está apagado, el aire de la red de (1) a través de (8) se alimenta a (10) para impulsar el carrete hacia la derecha, la posición normal. La salida (3) se activará mientras que la salida (2) se ventila en (5).
• Cuando se energiza el solenoide, el actuador piloto (7) se mueve hacia la derecha para cerrar el aire a (10) y ventilar el lado izquierdo del carrete (11) en (13) hacia el escape (4). La presión de la red en (12) luego mueve el carrete (11) hacia la izquierda, el puerto (2) se energiza y el puerto (3) se descarga en (4).
• Tenga en cuenta que mientras se aplica presión de aire energizado a ambos extremos del carrete, el área de la superficie en (10) es mayor que en (12), por lo que el carrete se mueve hacia la derecha.

Todo eso para responder a su pregunta: la división entre el bloque principal y la sección piloto en su válvula puede ser un poco diferente a la animación. Lo más probable es que los tres agujeros sean:

• El suministro de aire de red al piloto (8).
• El propio piloto, para empujar la bobina (10).
• El escape piloto (13).

Tenga en cuenta que hay muchas variaciones ingeniosas de estas válvulas. Algunos pueden simplemente usar el resorte en (12) y no tener asistencia de aire piloto. En algunos, el solenoide mueve un diminuto diafragma de goma suave para permitir que entre aire (10).

Figura 4. La parte inferior de la válvula piloto.

(1) y (2) serán el suministro de presión de la válvula piloto y la transmisión al carrete. ¿Como sabemos? Debido a que (3) no tiene empaque de sello y el único lugar donde las fugas no importan es en el escape, entonces (3) debe ser el puerto de escape (13) en la Figura 3.

Realmente depende del modelo.

Algunos pueden tener una corriente de activación y una corriente de retención. El último tipo tendría que activarse inicialmente con más energía para realizar el "movimiento" y luego mantenerse allí con menos fuerza. Esa información estará en la hoja de especificaciones. Sin embargo, me sorprendería si este solenoide necesitara tal manejo. Cosas como esta generalmente se controlan mediante interruptores y relés mecánicos simples.

Si no tiene una hoja legible pero tiene la unidad en sí, puede probarla con la carga completa y ver si se calienta.

Por cierto: un problema general con las unidades de corriente de retención es que una interrupción de la energía puede hacer que se desconecte y, aunque el controlador aún esté activado en el modo de corriente baja, la unidad no volverá a la posición de activación. Dependiendo de su aplicación, eso puede o no ser un problema.

La mayoría estarán clasificados para servicio continuo, algunos pueden estar clasificados solo para servicio intermitente. Te lo dirá en la hoja de datos.

El factor limitante será el aumento de temperatura de las bobinas, no el cuerpo de la válvula. Puede estimar fácilmente la temperatura de la bobina midiendo la resistencia de la bobina cuando está fría y nuevamente más tarde cuando está caliente. El cobre tiene un tempco de aproximadamente 0,4%/C, o 10% para un aumento de 25C. Sería feliz haciendo funcionar las bobinas hasta un aumento de 50 ° C, o un 20% muy medible en la resistencia de la bobina.

Al igual que los relés, esperaría que una válvula solenoide pudiera mantenerse por debajo de su corriente de activación. Si encuentra que se calienta demasiado con el uso continuo, puede experimentar para ver qué corriente más baja lo mantendrá y ejecutarlo justo por encima de eso, en lugar de a 24v todo el tiempo.

Muchos solenoides podrán soportar cierto nivel de corriente momentáneamente y un nivel más bajo de corriente continuamente. Además, en la mayoría de las aplicaciones, la cantidad de corriente que se debe alimentar a un solenoide extendido para llevarlo a su posición será mayor que la cantidad que se debe alimentar a uno retraído para mantenerlo.

Poniendo estos dos factores juntos, la forma de obtener el máximo rendimiento de un solenoide es típicamente impulsarlo con una corriente alta inicialmente y luego cambiar a una corriente más baja (ya sea reduciendo el voltaje o ciclando la fuente de voltaje encendiendo y apagando rápidamente suficiente para que la corriente del solenoide no suba y baje demasiado).

Los ensamblajes que usan solenoides para algún propósito (por ejemplo, abrir una válvula) generalmente solo necesitarán una cierta cantidad de fuerza y ​​pueden usar solenoides que pueden mantener el nivel asociado de corriente indefinidamente. Si la eficiencia energética es una preocupación, puede ser práctico impulsar dichos ensamblajes con una corriente inicial alta pero reducir la corriente una vez que estén retraídos. Los ensambles donde esto es práctico a menudo especificarán una corriente de retención además de la corriente de activación. Una pequeña advertencia es que algunos conjuntos incluyen una bobina de activación de alta corriente y una bobina de retención de corriente más baja, y cambian automáticamente entre ellas mediante un contacto de detección de posición. Dichos conjuntos generalmente deben funcionar con un voltaje constante no modulado.

Cuando conduzco solenoides, normalmente uso circuitos de "golpe y retención". Esto se debe a que la mayoría de los fabricantes especificarán sus bobinas para que se calienten como humo en sus superficies, es decir, casi hirviendo / calientes al tacto. Gran parte del equipo médico en el que trabajo se vería afectado negativamente por esto, y también se están quedando sin suministros ACDC de calidad que no sufren interrupciones. Supercat y Trevor mencionaron esto y es una preocupación válida. Sin embargo, si está diseñando una PCB y está interesado en colocar un circuito como este, consulte el DRV103 de TI:

https://www.digikey.com/product-detail/en/texas-instruments/DRV103H/DRV103H-ND/390444

Puede ajustar la duración del "golpe" con un pasivo, el ciclo de trabajo de "retención" con otro pasivo, y también obtiene una indicación de circuito abierto y sobrecarga a través de un pin de falla. No es perfecto para todas las implementaciones, pero si desea obtener información sobre la carga desde el nivel de la PC y una temperatura de funcionamiento reducida del solenoide, esta es una excelente manera de obtenerla.