12V vs. 24V trubkový solenoid s push-pull obvodem: Jak vybrat správné napětí

Kapitola 1: Úvod

Výběr trubkového solenoidu typu push-pull pro průmyslové a automatizační aplikace zahrnuje mnoho bodů, ale jedním z nejdůležitějších je výběr vhodného napětí. Existují 2 druhy solenoidů pracujících se stejnosměrným napětím: 12 V a 24 V. Obě napětí mohou zajistit spolehlivý lineární pohyb, ale nejsou zaměnitelná.

12V trubkové solenoidy typu push-pull se široce používají v kompaktních zařízeních, systémech napájených z baterií, automobilových mechanismech, nízkonapěťových řídicích systémech atd. 24V verze se běžně používá v průmyslové automatizaci, strojích, rozvaděčích, ventilech, zámcích a dalších zařízeních, kde je klíčovým faktorem větší vzdálenost kabeláže. Jejich výkon však nezávisí na napětí, ale na parametrech, jako je síla, zdvih, odpor cívky, proud, pracovní cyklus, provozní teplota, napájení, dostupný prostor a požadovaná životnost. Tato příručka vysvětluje rozdíl mezi 12V a 24V trubkovými solenoidy a pomůže vám s výběrem napětí.

Kapitola 2: Co je to Trubkový solenoid s tlačným a tažným mechanismem?

Trubkový solenoid typu push-pull – Jedná se o lineární elektromagnetický aktuátor, který přeměňuje elektrickou energii na mechanický pohyb. Jeho konstrukce zahrnuje válcové těleso, elektromagnetickou cívku, pohyblivý píst, vratný mechanismus a elektrické svorky.

Elektrická cívka aktuátoru je napájena stejnosměrným napětím, které vytváří elektromagnetické pole. Magnetické pole táhne píst přímočaře do středu cívky. Aktuátor může být dále navržen jako tlačný, tahový nebo tlačně-tahový.

Trubkový tvar činí konstrukci pohonu kompaktní a válcovou, což usnadňuje integraci se stroji a automatizačními zařízeními.

Běžné aplikace jsou

Automatické dveře a zamykací mechanismy

Dávkovací stroje

Průmyslová odvětví s automatizačními roboty a zdravotnickým vybavením

Automobilový mechanismus.

Ovládání elektrických spínačů a solenoidových ventilů

Bezpečnostní zařízení.

Automatizační stroje

Manipulace se zařízením.

Volba napětí musí zohledňovat veškeré elektrické a mechanické požadavky, nejen samotné napětí.

Kapitola 3: Základní rozdíl mezi 12V a 24V trubkovými solenoidy

Základní rozdíl mezi 12V a 24V trubkovým push-pull solenoidem je napětí potřebné pro napájení cívky.

12V solenoid spotřebuje k provedení stejné práce přibližně dvakrát více proudu než 24V solenoid.

Například pokud solenoid spotřebuje 24 W:

Verze 12 V ~2 A, verze 24 V ~1 A

Přesný proud bude záviset na konstrukci cívky a jejím odporu, ale tento vztah bude užitečný pro návrh elektrického systému.

Vizualizace hustoty je užitečná pro pochopení fyzikálních vztahů mezi materiály. Volba napětí je především otázkou související s elektrickým návrhem. V tomto případě je relevantní vztah následující: s vyšším napětím lze přenášet stejný výkon s nižším proudem.

To může ovlivnit rozměry vodičů, konektorů, spínacích komponent, úbytek napětí a účinnost elektrického systému.

Kapitola 4: Kdy použít 12V trubkový solenoid

Pokud stroj používá 12V stejnosměrný napájecí systém, je lepší zvolit 12V trubkový solenoidový push-pull.

4.1 Zařízení napájená z baterií

Mnoho přenosných a mobilních zařízení používá 12V elektřinu. Při použití 12V solenoidu nebude nutné instalovat další měnič napětí.

Mezi příklady patří mobilní zařízení, automobilové mechanismy, zámky napájené z baterií a automatizační systémy.

4.2 12V řídicí systém

Pokud řídicí elektronika poskytuje stabilní 12V DC výstup, bude snazší integrovat systém s 12V pohonem.

Nebudete potřebovat další 24V napájecí zdroj ani DC-DC měnič jen pro solenoid.

4.3 Dráty s krátkou vzdáleností.

12V cívka má vysoký proud, ale u strojů s krátkou vzdáleností kabeláže to nebude problém.

4.4 Malý tvarový faktor

12V solenoidy jsou velmi vhodné pro malá zařízení s 12V napájecím systémem.

Každopádně byste měli vzít v úvahu proud cívky podle napájení a výstupu regulátoru.

Kapitola 5: Kdy zvolit 24V trubkový solenoid?

24V push-pull solenoid je obvykle trubkového typu používaného v průmyslových zařízeních.

5.1 Automatizace v průmyslu

24V DC se široce používá v řídicích systémech PLC, senzorech, relé a průmyslových řídicích komponentách. Proto lze 24V trubkové solenoidy snadno začlenit do stejného řídicího systému.

5.2 Zvětšené délky kabelů

24V cívka poskytuje stejný výkon s nižším proudem než 12V cívka, a proto může být výhodnější v případě relativně dlouhých kabelových vzdáleností.

Nižší proud pomáhá snížit úbytek napětí a umožňuje použití menších vodičů.

5.3 Nižší požadavky na proud

Předpokládejme, že pohon vyžaduje 30 W:

12V 30W ÷ 12V = 2.5A 24V 30W ÷ 24V = 1.25 A 24V verze spotřebuje pro stejný výkon přibližně poloviční proud.

Bude to užitečné při výběru kabelů, konektorů, spínačů, relé a řídicí elektroniky.

5.4 Rozvaděče pro průmysl

Pokud stroj používá napájení 24V DC, bude snazší zvolit 24V trubkový solenoidový push-pull.

Kapitola 6: Má 24V větší výkon než 12V?

Ne. Ne tak docela.

Toto je jeden z nejdůležitějších faktorů, které je třeba zvážit při porovnávání napětí solenoidů.

24V solenoid není dvakrát silnější než 12V solenoid. Tažná síla závisí na mnoha faktorech, jako například

Návrh induktoru

otáčky za minutu (RPMS)

Odpor cívky

A teď

Magnetický obvod

Materiál pístu

Průměr pístu

Vzduchová mezera – Zdvih

Design těla

Pracovní teplota

6.1 Aplikované napětí

Dobře navržený 12V trubkový solenoidový push-pull proto může mít stejnou nebo vyšší tažnou sílu než špatně navržený 24V model.

Vždy porovnávejte výrobek výrobce z hlediska napětí, křivky síly, zdvihu, proudu, spotřeby energie a pracovního cyklu – nejen napětí.

Napětí, proud a výkon

Základní vztah mezi elektřinou je

6.2 Výkon = Napětí * Proud, tedy Proud = Výkon / Napětí

Takže pokud je potřebný výkon konstantní, pak zvýšení napětí sníží proud.

Stejně jako tento:

Napájení Proud 12 V Proud 24 V

6 W 0.50 A 0.25 A 12 W 1.00 A 0.50 A 24 W 2.00 A 1.00 A 36 W 3.00 A 1.50 A

Toto jsou zjednodušené verze čísel. Proud solenoidu by měl být vždy vztažen ke specifikacím jednotlivých cívek.

Tento rozdíl může být důležitý při konstrukci velkoobjemových automatických strojů s mnoha solenoidy.

6.3 Pracovní a tepelná spotřeba

Dalším faktorem je tvorba tepla.

Trubkový solenoid typu push-pull přeměňuje elektrickou energii na magnetickou a mechanickou. Část elektrické energie se však v cívce přeměňuje na teplo.

Během nepřetržitého provozu solenoidu se může teplota cívky výrazně zvýšit.

Než si vyberete 12V nebo 24V, zvažte tyto aspekty:

Pravidelná/přerušovaná doprava

Provozní cyklus

Teplota prostředí

Energie cívky

Maximální teplota cívky „Požadovaná frekvence provozu“

Chlazení

Solenoid s 25% pracovním cyklem by se neměl používat v nepřetržitém režimu.

Některé aplikace vyžadují vysokou tažnou sílu s vysokým rozběhovým proudem, následovanou nízkým přídržným proudem. Taková konstrukce pomáhá snižovat spotřebu tepla a energie.

Kapitola 7: Zkontrolujte zdroj napájení

Nejjednodušší pravidlo výběru by se dalo formulovat takto:

Pokud je to možné, zkuste získat napětí solenoidu, které odpovídá vašemu stejnosměrnému napájení.

Pokud má váš stroj napájení 12V stejnosměrným proudem, pak je dobrou volbou 12V trubkový solenoidový push-pull.

Pro stroj se standardním průmyslovým napájením 24 V DC je 24V solenoid snadnou volbou.

Nesprávný výběr napětí povede ke špatnému výkonu.

Pokud se pokusíte přivést 12 V k 24V solenoidu, magnetická síla nemusí stačit; solenoid se může pohybovat pomalu, nemusí urazit celý zdvih nebo se ani nemusí začít pohybovat.

Nepřetržité napájení 24 V do 12V cívky bude mít za následek nadměrný proud a přehřátí.

Před testováním je tedy nutné zkontrolovat jmenovité napětí.

Kapitola 8. Zvažte zapojení a pokles napětí

S rostoucí délkou kabelu se zvyšuje úbytek napětí.

12V systém má menší napěťovou rezervu než 24V systém. Například pokles 1V je přibližně

Napájení 12V 8.3%

Napájení 24 V 4.2 %

V některých průmyslových aplikacích může být 24V trubkový solenoidový push-pull tolerantnější k problémům s poklesem napětí.

Obzvláště výhodné je, pokud je solenoid instalován ve vzdálenosti několika metrů od rozvaděče.

Správné dimenzování kabelu je ale stále důležité.

Kapitola 9: 12 V nebo 24 V – rychlé srovnání

Kapitola 10: Výběr správného napětí

5 kroků pro výběr trubkového solenoidového push-pull:

Krok 1. Stanovte možné napětí.

Zjistěte výstupní napětí vašeho stroje (12 V DC, 24 V DC atd.).

Krok 2: Určete potřebnou sílu

Vypočítejte minimální výslednou tažnou sílu během pracovního zdvihu.

Nikdy nevybírejte solenoid na základě jeho maximální jmenovité síly.

Krok 3. Připravte se na mrtvici.

Zjistěte, jak velký pohyb potřebujete. Síla solenoidu obvykle závisí na poloze pístu.

Krok 4: Zkouška pracovního cyklu

Pracuje solenoid nepřetržitě (zapnuto/vypnuto) nebo vždy (zapnuto)?

Konstrukce cívky se může výrazně lišit v závislosti na pracovním cyklu (10 %, 25 %, 50 % nebo 100 %).

Krok 5: Porovnání úplných specifikací

Jmenovité napětí

Síla tahu nyní,

Tlačná síla

Zatáhněte za sílu

Pracovní cyklus.

Teplota cívky za provozu

Frekvence provozu

Montáž a rozměry

Typ konektoru

Průměrná životnost

Nejlepší trubkový solenoid typu push-pull je ten, který splňuje všechny požadavky vaší aplikace.

Kapitola 11. Mohu provozovat 12V solenoid na 24V systému?

Ano, ale ne přímo do 24V.

Budete potřebovat vhodný budič napětí nebo měnič, abyste snížili napětí dodávané do cívky.

24V trubkový solenoidový push-pull může také fungovat v 12V systému s pomocí vhodného měniče napětí nebo budiče v elektrickém systému.

Ale dodatečný měnič napětí systém zkomplikuje a zvýší jeho cenu. Obvykle je lepší, pokud najdete solenoid, který odpovídá nativnímu napětí stroje.

12V nebo 24V – co je lepší?

Už žádné napětí.

Zvolte 12V, pokud:

Stroj je napájen stejnosměrným napětím 12 V.

Aplikace je napájena z baterie.

Délky kabelů jsou krátké.

Dodávaný regulátor poskytuje potřebný proud.

Hlavní aplikací jsou malá mobilní zařízení.

Zvolte 24V, pokud:

Stroj je řízen průmyslovým řídicím systémem 24V.

Délky kabelů jsou delší.

Aktuální spotřeba je menší.

Více akčních členů pracuje současně.

Je vyžadována integrace průmyslové automatizace/PLC.

Ve většině aplikací průmyslové automatizace je pohodlnější systém 24 V DC. 12 V je lepší volbou pro bateriové napájení a automobilové aplikace.

Závěrečný kontrolní seznam pro výběr Trubkový solenoid Push-Pull

Před objednáním si prosím ověřte specifikace u výrobce solenoidu:

Je cívka na 12V nebo 24V DC?

Jaký je provozní proud?

Jaký je výkon cívky?

Jaká je síla tlačení a tahu?

Jaký je specifikovaný zdvih?

Co je to pracovní cyklus?

Provozní teplota? Jaká je maximální?

Jaká je očekávaná životnost?

Je síla aplikována při zdvihu?

Chcete si přizpůsobit cívku pro váš zdroj napájení?

Pokud máte náročné aplikace, vyžádejte si vzorek a otestujte pohon v reálných podmínkách zatížení, napětí, teploty, zdvihu a pracovního cyklu.

Kapitola 12: Často kladené otázky k 12V nebo 24V trubkovému solenoidu typu push-pull

1. Co je to 12V vs. 24V trubkový solenoid s push-pull funkcí?

Hlavní rozdíl je v jmenovitém napětí, při kterém bude pracovat. 12V trubkový solenoidový push-pull (napájení 12V DC) a 24V verze (napájení 24V DC). 24V verze bude při stejném výkonu odebírat poloviční proud než 12V verze.

2. O kolik silnější je 24V trubkový solenoid než 12V solenoid?

Možná ne. Síla solenoidu je funkcí konstrukce cívky, proudu, magnetického obvodu, velikosti pístu, zdvihu, vzduchové mezery a mnoha dalších parametrů. Dobrý 12V trubkový solenoid s push-pull mechanismem může mít stejnou nebo i větší sílu než 24V model s jinou konstrukcí cívky.

3. Proč jsou 24V solenoidy tak oblíbené v průmyslové automatizaci?

24 V DC je standardní napětí pro průmyslové řídicí systémy. 24V trubkový push-pull solenoid může poskytnout potřebný výkon při nižším proudu než podobná 12V cívka. Může snížit množství kabeláže, konektorů, spínacích komponent a integrace PLC.

4. 12 V vs. 24 V – Které je lepší pro zařízení napájená bateriemi?

Další možností, která se často používá tam, kde je zařízení již napájeno 12V baterií nebo elektrickým systémem, je 12V trubkový solenoid typu push-pull. Můžete použít 24V solenoid se systémem pro převod energie. Ten přidává další elektrické komponenty.

5. Chladí se 24V solenoid méně než 12V solenoid?

Ne, ne vždy. Teplo je funkcí výkonu cívky, odporu cívky, pracovního cyklu, okolní teploty a tepelného provedení solenoidu. 24V cívka bude při stejném výkonu spotřebovávat méně proudu, ale je třeba zkontrolovat teplotní výkon konkrétního provedení solenoidu.

6. Je délka kabelu důležitá mezi 12V a 24V?

Ano. Pokles napětí způsobený odporem kabelu. Stejný pokles napětí je větší u 12V napájení než u 24V napájení. 24V trubkový solenoid s push-pull vodiči tedy může být pohodlnějším elektrickým řešením pro delší kabeláže, pokud je celý systém správně navržen.

Kapitola 13: Shrnutí

Nevybírejte 12V nebo 24V trubkový solenoidový push-pull pouze na základě napětí. Správný výběr závisí na dostupném zdroji napájení, požadované síle a zdvihu, pracovním cyklu, délce kabelu, provozní teplotě, řídicím systému a celkové konstrukci stroje.

12V model je vhodný pro bateriově napájené a menší systémy. 24V model je lepší pro průmyslovou automatizaci a zařízení řízená PLC, protože má při stejné úrovni výkonu menší proud.

Nejdůležitější je, abyste nepředpokládali, že vyšší napětí vždy znamená vyšší sílu. Je třeba zvážit všechny elektrické a mechanické specifikace profesionálně navržených trubkových solenoidů typu push-pull.

Výběr napětí solenoidu, odpovídající elektrické architektuře stroje, a také kontrola síly, zdvihu, pracovního cyklu a tepelného výkonu zajistí spolehlivý provoz, delší životnost a snadnější integraci systému.