Guide til spolevikling: Spolning og teknik forklaret

Spolespolen er ofte den ubesungne helt inden for præcis væskestyring og elektrohydraulik. Solenoider, proportionalventiler og andre enheder skyldes disse tilsyneladende simple enheder.

Hvis du er indkøbschef, der leverer komponenter til industrielle automationssystemer, eller maskiningeniør, der arbejder med hydrauliske systemer, er det vigtigt, at du forstår spolespoler. Fra det grundlæggende, herunder definitioner og drift, til konstruktion og drift, dækker denne guide alle aspekter af spolespoler.

En spole, eller solenoidspole, er en type elektromagnetisk enhed, der består af en kobbertråd viklet omkring en rektangulær eller cylindrisk kerne, der kaldes en "spole". Et magnetfelt produceres, når en elektrisk strøm passerer gennem ledningen. Et stempel eller anker aktiveres af dette magnetfelt og omdanner elektrisk energi til lineær mekanisk bevægelse.

Det er en elektromekanisk del, der består af en spole, som er en spole eller en ramme, hvor tråden er viklet. Det er den vigtigste del i enheder som relæer, solenoider, proportionalventiler og sensorer. Spolen sørger for, at vikling, isolering og mekanisk integritet er perfekt.

Vigtige dele af en spole

Spolens kerne (ramme)

Det er normalt lavet af plastik og andre materialer, der kan modstå varme.

Det giver et sted, hvor ledningerne vikles, og strukturen holdes sammen.

Den er nogle gange konstrueret på en sådan måde, at der er flanger for at forhindre ledningerne i at glide.

Vikling af kobbertråd

Det er den del, hvor ledningerne er viklet og leder strøm.

Den har et enkelt lag eller mere afhængigt af den nødvendige induktans og kraft.

Det bestemmer magnetfeltets intensitet og spolens ydeevne.

Lag af isolering

Det sikrer, at der ikke er kortslutninger mellem ledningslagene.

Det er undertiden konstrueret af materialer som polyester, emalje og glimmertape.

Det sikrer, at enheden er sikker og effektiv, selv ved høje temperaturer og spændinger.

Ledninger eller terminaler

Det er den del, hvor strømforsyningen kan tilsluttes.

Den kan loddes, krympes og tilsluttes.

Stempel eller kerne (bruges i proportionalventiler og solenoider)

Det er den del, hvor magnetfeltet påvirker den bevægelige del.

Den er konstrueret af blødt jern og andre ferromagnetiske materialer.

Virkemåden af ​​en spole er baseret på principperne for elektromagnetisme:

Strømgennemstrømning: En elektrisk strøm passerer gennem kobbertråden.

Magnetisk feltgenerering: Ledningen er indkapslet i et magnetfelt genereret af strømmen.

Stempelaktivering: Et ferromagnetisk stempel eller anker tiltrækkes af magnetfeltet.

Lineær bevægelse: Stemplets bevægelse skyldes den magnetiske kraft, der tiltrækker stemplet, hvilket igen forskyder spolen inde i ventilen.

Spolespoler kan grupperes i forskellige klasser baseret på, hvordan de er indkapslet og isoleret:

Standard indkapslede spoler

Beskyttet mod støv og let fugt ved at være dækket af plastik, normalt nylon eller termoplast.

Højtemperaturspoler

Til anvendelser med høj varme kan disse spoler bruges, fordi de indeholder varmebestandige ledninger og materialer i klasse H og klasse C.

Proportionelle solenoidspoler

Disse spoler er specielt designet til proportionalventiler og indeholder unikke polrør, der sikrer, at der opnås en lineær kraft i direkte proportion med den påførte strøm.

Roterbare spoler

Disse spoler indeholder et hus, der gør det nemmere at installere spolen i trange rum, fordi stikket kan drejes 360 grader.

Det er vigtigt at være opmærksom på følgende, når du læser databladet for en spole:

Spænding

12V DC, 24V DC, 110V AC og 230V AC, som normalt er internt ensrettet.

Strømforbrug

For proportionalventiler ligger den normalt mellem 8 og 30 watt.

Duty Cycle

Den er normalt vurderet til 100% duty cycle.

Klasse af isolering

For eksempel klasse F 155°C og klasse H 180°C.

Elektriske forbindelser

Løse ledninger, M12-stik og DIN 43650 (Form A, B og C).

Beskyttelse Class

IP67 og IP65, som er modstandsdygtig over for vandstråler og støv.

Fordele

Den bruges bedst med proportionale ventiler, fordi den tilbyder præcis styring og ikke er begrænset til on/off-drift; den kan være uendeligt variabel.

Pålidelighed: Lang levetid, fordi der ikke er mekanisk slid mellem spolen og ankeret.

Kompakt design: Giver betydelig kraft i en relativt kompakt pakke.

Standardisering: Størstedelen af ​​spoler kan udskiftes mellem forskellige ventilproducenter, da de alle er standardiseret i henhold til DIN-specifikationer, f.eks. DIN 43650.

Ulemper

Varmeudvikling: Når spoler konstant er under spænding, produceres der varme. Spolen kan brænde ud, hvis varmen ikke afledes.

Strømfølsomhed: Der er en direkte sammenhæng mellem strøm og magnetisk kraft. Ydeevnen kan blive kompromitteret af spændingsvariationer.

Fugtfølsomhed: Kortslutninger kan forårsages af fugt, hvis indkapslingens integritet er brudt.

Pålidelighed, standardisering og reparationsvenlighed er øverst på listen for industrielle kunder. Alt dette leveres af spolespoler.

Global udskiftelighed: En spole fra én producent kan bruges i en ventil fra en anden producent på grund af standardiserede specifikationer som DIN 43650.

Skalerbarhed: Spolespoler kan skaleres til at levere den nødvendige kraft til at åbne en stor hovedventil eller en lille pilotventil.

Sikkerhed: Ved at give maksimal elektrisk isolering og jordforbindelse reducerer indkapslede spoler elektriske farer betydeligt i industrielle miljøer.

Lav vedligeholdelse: Da der ikke er nogen bevægelige dele i spolen, er alt, hvad der skal til, at sikre, at miljøet er rent, og at alle forbindelser er sikre.

Spolespoler bruges almindeligvis i industrielle automationssystemer. Disse omfatter:

Standard AC-magnetventil, DC-magnetventil, magnetventil, holdeelektromagnet.

Hydrauliske proportionalventiler: Anvendes i turbinestyringer, presser og sprøjtestøbemaskiner.

Pneumatiske magnetventiler: Til pakkeudstyr og automatisk montering.

Koblings- og bremseaktivering: Til tunge maskiner og materialehåndtering.

Medicinsk teknologi: Til ventilatorer og præcise doseringspumper.

Viklingsprocessen er den mest kritiske del, der påvirker spolens ydeevne. Målsætningerne er optimering af kobberfyldningsfaktoren og den konstante modstandsværdi.

Viklingsprocessen:

Forberedelse af spole: En spolemaskine bruges til at forberede plastikspolen, som er førstnævnte.

Valg af ledning: Afhængigt af den nødvendige modstandsværdi og antallet af nødvendige vindinger anvendes kobbertråd med en specifik tykkelse.

Lagvikling: Tråden vikles derefter på spolen. Tråden vikles på en sådan måde, at den passer ind i rillen på den foregående tråd, hvilket er kendt som den 'perfekte lag'-viklingsmetoden og bruges til at vikle spolen.

Isolering: Tape bruges som sving-til-sving-isolering.

Afslutning: Start- og slutledningerne afsluttes ved hjælp af terminaler.

Indkapsling: Den viklede spole overstøbes derefter med plastik.

Ydelsen afhænger af det korrekte valg af spole. Følg tjeklisten nedenfor:

Kontrollér spændingen: Spændingen skal stemme overens med styresystemets spænding, som normalt er 24V DC.

Kontroller stiktypen: Stiktypen er enten DIN 43650 Form A, som er 'stor', eller DIN 43650 Form B, som er 'lille'.

Bestem modstanden: For at sikre, at den opfylder specifikationerne angivet på førerkortet, måles eller verificeres modstanden i ohm. Højere strøm genereres af lavere modstand.

Tænk på miljøet: Sørg for, at kapslingsklassen er tilstrækkelig (IP67 > IP65), når applikationen skal bruges udendørs/afvaskes.

Temperaturklassificering: Vælg en højere isoleringsklasse (H), når spolen er i nærheden af ​​en varm manifold/motor.

Ventilserie: Sørg for, at spolens ankerrørstype er egnet til den specifikke ventilserie, der anvendes.

Spolen er for varm til at håndtere:

Årsag: Høj omgivelsestemperatur, forkert spoletype til cyklussen og for høj spænding.

Løsning: Kontroller spændingen. Sørg for, at ventilspolen sidder fast og dermed har en høj indkoblingsstrøm.

Ventilen aktiveres ikke:

Årsag: Løst stik, brudt ledning og/eller brændt spole.

Løsning: Kontroller modstanden. Hvis spolen er brændt ud og skal udskiftes, vises meddelelsen "Åben linje" (uendelig modstand).

Uforudsigelig/Sporadisk drift:

Årsag: Kabelbrud og/eller dårlig jordforbindelse.

Løsning: Sørg for, at jordstiften er isat, og at DIN-stikkets stifter ikke er korroderede.

Brummende lyd fra kun AC-spole:

Årsag: Brækket skyggering og/eller forkert placering af stemplet.

Løsning: Rengør ventilankeret og/eller udskift spolen.

I industrielle styresystemers verden er spolespolen en kritisk grænseflade mellem mekanisk bevægelse og elektroniske styresystemer. For at opnå holdbar og præcis ydeevne er det afgørende at forstå dens spoleviklingsteknologi, elektriske egenskaber og miljømæssige begrænsninger.

Prioritér altid den korrekte spænding, korrekt isolering og korrekt beskyttelse, når du vælger en spole til et helt nyt proportionalventilprojekt eller diagnosticerer en defekt aktuator. Industrielle kunder lover deres kunder minimal nedetid og maksimal systemydelse gennem brug af standardiserede spoler af høj kvalitet.