Handleiding voor spoelwikkelingen: Wikkelen en techniek uitgelegd

De spoel is vaak de onbezongen held op het gebied van nauwkeurige vloeistofregeling en elektrohydrauliek. Solenoïden, proportionele kleppen en andere apparaten danken hun werking aan deze ogenschijnlijk eenvoudige componenten.

Als u een inkoopmanager bent die componenten inkoopt voor industriële automatiseringssystemen of een werktuigbouwkundig ingenieur die aan hydraulische systemen werkt, is het essentieel dat u bobinespoelen begrijpt. Deze handleiding behandelt alle aspecten van bobinespoelen, van de basisprincipes, inclusief definities en werking, tot de constructie en werking ervan.

Een spoel, of solenoïde, is een type elektromagnetisch apparaat dat bestaat uit een koperdraad die is gewikkeld rond een rechthoekige of cilindrische kern, de zogenaamde "spoel". Wanneer er een elektrische stroom door de draad loopt, ontstaat er een magnetisch veld. Dit magnetische veld activeert een plunjer of anker, waardoor elektrische energie wordt omgezet in lineaire mechanische beweging.

Het is een elektromechanisch onderdeel dat bestaat uit een spoel, een frame of een oprolmechanisme waarop de draad is gewikkeld. Het is het belangrijkste onderdeel in apparaten zoals relais, solenoïden, proportionele ventielen en sensoren. De spoel zorgt ervoor dat de wikkeling, isolatie en mechanische integriteit perfect zijn.

Belangrijke onderdelen van een spoel

Kern van de spoel (frame)

Het is doorgaans gemaakt van plastic en andere materialen die hittebestendig zijn.

Het biedt een plek waar de draden worden opgerold en de structuur bij elkaar wordt gehouden.

Het is soms zo geconstrueerd dat er flenzen zijn om te voorkomen dat de draden wegglijden.

Opwikkeling van koperdraad

Het is het gedeelte waar de draden gewikkeld zijn en elektriciteit geleiden.

Het bestaat uit één of meerdere lagen, afhankelijk van de vereiste inductantie en kracht.

Het bepaalt de sterkte van het magnetische veld en de prestaties van de spoel.

isolatielaag

Het zorgt ervoor dat er geen kortsluiting ontstaat tussen de lagen van de draden.

Het wordt soms gemaakt van materialen zoals polyester, emaille en mica tape.

Het zorgt ervoor dat het apparaat veilig en efficiënt blijft, zelfs bij hoge temperaturen en spanningen.

Aansluitingen of terminals

Dit is het gedeelte waar de voeding kan worden aangesloten.

Het kan gesoldeerd, gekrompen en aangesloten worden.

Plunjer of kern (gebruikt in proportionele ventielen en magneetventielen)

Het is het gedeelte waar het magnetische veld het beweegbare deel beïnvloedt.

Het is gemaakt van zacht ijzer en andere ferromagnetische materialen.

De werking van een spoel is gebaseerd op de principes van elektromagnetisme:

Stroomrichting: Er loopt een elektrische stroom door de koperdraad.

Magnetisch veld opwekken: De draad wordt omgeven door een magnetisch veld dat door de stroom wordt opgewekt.

Zuigeractivering: Een ferromagnetische zuiger of anker wordt aangetrokken door het magnetische veld.

Lineaire beweging: De beweging van de plunjer wordt veroorzaakt door de magnetische kracht die de plunjer aantrekt, waardoor de spoel in de klep verschuift.

Spoelen kunnen in verschillende categorieën worden ingedeeld op basis van de manier waarop ze zijn ingekapseld en geïsoleerd:

Standaard ingekapselde spoelen

Beschermd tegen stof en lichte vochtigheid door een plastic laag, meestal van nylon of thermoplastisch materiaal.

Hogetemperatuurspiralen

Voor toepassingen met hoge temperaturen kunnen deze spoelen worden gebruikt, omdat ze hittebestendige draden en materialen bevatten, klasse H en klasse C.

Proportionele magneetspoelen

Deze spoelen zijn speciaal ontworpen voor proportionele ventielen en bevatten unieke poolbuizen die ervoor zorgen dat een lineaire kracht rechtstreeks evenredig is met de toegepaste stroom.

Draaibare spoelen

Deze spoelen bevatten een behuizing die de installatie in krappe ruimtes vergemakkelijkt, omdat de connector 360 graden kan worden gedraaid.

Het is belangrijk om op het volgende te letten bij het lezen van het gegevensblad van een spoel:

Voltage

12V DC, 24V DC, 110V AC en 230V AC, die meestal intern gelijkgericht is.

Energieverbruik

Voor proportionele buizen ligt het vermogen meestal tussen de 8 en 30 watt.

Duty Cycle

Het wordt doorgaans beoordeeld op een inschakelduur van 100%.

Klasse van isolatie

Bijvoorbeeld klasse F 155°C en klasse H 180°C.

Elektrische verbindingen

Losse draden, M12-connectoren en DIN 43650 (vorm A, B en C).

klasse Protection

IP67 en IP65, wat betekent dat het bestand is tegen waterstralen en stof.

Voordelen:

Het is het meest geschikt voor gebruik met proportionele ventielen, omdat het nauwkeurige regeling biedt en niet beperkt is tot aan/uit-werking; het kan traploos worden ingesteld.

Betrouwbaarheid: Lange levensduur omdat er geen mechanische slijtage optreedt tussen de spoel en het anker.

Compact ontwerp: Biedt aanzienlijke kracht in een relatief compact formaat.

Standaardisatie: De meeste spoelen zijn uitwisselbaar tussen verschillende ventielfabrikanten, omdat ze allemaal gestandaardiseerd zijn volgens DIN-specificaties, bijvoorbeeld DIN 43650.

Nadelen

Warmteontwikkeling: Wanneer de spoelen constant onder spanning staan, ontstaat er warmte. Als de warmte niet wordt afgevoerd, kan de spoel doorbranden.

Stroomgevoeligheid: Er bestaat een direct verband tussen stroomsterkte en magnetische kracht. De prestaties kunnen worden beïnvloed door spanningsvariaties.

Vochtgevoeligheid: Vocht kan kortsluiting veroorzaken als de integriteit van de behuizing is aangetast.

Betrouwbaarheid, standaardisatie en repareerbaarheid staan ​​bovenaan de lijst voor industriële klanten. Al deze eigenschappen worden geboden door spoelwikkelingen.

Wereldwijde uitwisselbaarheid: een spoel van de ene fabrikant kan worden gebruikt in een klep van een andere fabrikant, dankzij gestandaardiseerde specificaties zoals DIN 43650.

Schaalbaarheid: Spoelen kunnen worden geschaald om de benodigde kracht te leveren voor het openen van een grote hoofdklep of een kleine stuurklep.

Veiligheid: Door maximale elektrische isolatie en aarding te bieden, verminderen ingekapselde spoelen de elektrische risico's in industriële omgevingen aanzienlijk.

Weinig onderhoud: Omdat de spoel geen bewegende onderdelen bevat, hoeft u er alleen voor te zorgen dat de omgeving schoon is en dat alle verbindingen goed vastzitten.

Spoelen worden veelvuldig gebruikt in industriële automatiseringssystemen. Deze omvatten:

Standaard AC-solenoïde, DC-solenoïde, magneetventiel, houd-elektromagneet.

Hydraulische proportionele ventielen: Gebruikt in turbinebesturingen, persen en spuitgietmachines.

Pneumatische magneetventielen: voor verpakkingsmachines en automatische assemblage.

Koppeling- en rembediening: voor zware machines en materiaalbehandeling.

Medische technologie: voor beademingsapparatuur en precisiedoseerpompen.

Het wikkelproces is het meest cruciale onderdeel dat de prestaties van de spoel beïnvloedt. Optimalisatie van de kopervullingsgraad en een constante weerstandswaarde zijn de doelstellingen.

Het wikkelproces:

Voorbereiding van de spoel: Een wikkelmachine wordt gebruikt om de plastic spoel, die als eerste wordt gebruikt, voor te bereiden.

Draadkeuze: Afhankelijk van de vereiste weerstandswaarde en het aantal benodigde windingen wordt koperdraad met een specifieke draaddikte gebruikt.

Laagwikkeling: De draad wordt vervolgens op de spoel gewikkeld. De draad wordt zodanig gewikkeld dat hij in de groef van de vorige draad past. Dit staat bekend als de 'perfecte laagwikkelmethode' en wordt gebruikt bij het wikkelen van de spoel.

Isolatie: Tape wordt gebruikt als isolatie tussen de windingen.

Aansluiting: De begin- en einddraden worden met behulp van klemmen aangesloten.

Inkapseling: De opgerolde spoel wordt vervolgens omhuld met plastic.

De prestaties zijn afhankelijk van de juiste keuze van de spoel. Volg de onderstaande checklist:

Controleer de spanning: De spanning moet overeenkomen met de spanning van het besturingssysteem, die doorgaans 24V DC bedraagt.

Controleer het connectortype: Het connectortype is ofwel DIN 43650 Form A ('groot') of DIN 43650 Form B ('klein').

De weerstand bepalen: Om er zeker van te zijn dat deze voldoet aan de specificaties op de driverkaart, wordt de weerstand gemeten of gecontroleerd in Ohm. Een lagere weerstand genereert een hogere stroomsterkte.

Denk aan het milieu: zorg ervoor dat de classificatie toereikend is (IP67 > IP65) wanneer de toepassing buiten gebruikt gaat worden of gereinigd moet worden met water.

Temperatuurclassificatie: Kies een hogere isolatieklasse (H) wanneer de spoel zich in de buurt van een heet spruitstuk/motor bevindt.

Ventielserie: Zorg ervoor dat het type ankerbuis van de spoel geschikt is voor de specifieke ventielserie die u gebruikt.

De spoel is te heet om aan te raken:

Oorzaak: Hoge omgevingstemperatuur, verkeerd spoeltype voor de cyclus en te hoge spanning.

Oplossing: Controleer de spanning. Zorg ervoor dat de klepspoel vastzit en daardoor een hoge inschakelstroom heeft.

De klep wordt niet geactiveerd:

Oorzaak: Losse connector, gebroken draad en/of doorgebrande spoel.

Oplossing: Controleer de weerstand. Als de spoel is doorgebrand en vervangen moet worden, wordt de melding "Open Line" (oneindige weerstand) weergegeven.

Onvoorspelbare/sporadische werking:

Oorzaak: Kapotte kabel en/of slechte aardverbinding.

Oplossing: Zorg ervoor dat de aardingspin is ingevoerd en dat de pinnen van de DIN-connector niet gecorrodeerd zijn.

zoemend geluid van alleen de AC-spoel:

Oorzaak: Gebroken gearceerde ring en/of verkeerde plaatsing van de zuiger.

Oplossing: Reinig het ventielanker en/of vervang de spoel.

In de wereld van industriële besturingssystemen vormt de spoel een cruciale schakel tussen mechanische beweging en elektronische besturingssystemen. Voor duurzame en nauwkeurige prestaties is het essentieel om de spoelwikkeltechnologie, de elektrische eigenschappen en de omgevingsbeperkingen te begrijpen.

Geef bij de keuze van een spoel voor een gloednieuw proportioneelventielproject of bij het diagnosticeren van een defecte actuator altijd prioriteit aan de juiste spanning, isolatie en beveiliging. Industriële klanten garanderen hun opdrachtgevers minimale uitvaltijd en maximale systeemprestaties door het gebruik van hoogwaardige en gestandaardiseerde spoelen.