Ghid pentru bobine: Înfășurare și tehnologie explicate

Bobina este adesea eroul necunoscut în domeniile controlului precis al fluidelor și electrohidraulicii. Solenoizii, supapele proporționale și alte dispozitive își datorează funcționarea acestor dispozitive aparent simple.

Dacă sunteți manager de achiziții care caută componente pentru sisteme de automatizare industrială sau inginer mecanic care lucrează la sisteme hidraulice, este esențial să înțelegeți bobinele de bobinat. De la elementele de bază, inclusiv definiții și funcționare, până la construcție și funcționare, acest ghid acoperă toate aspectele legate de bobine.

O bobină de bobinaj, sau o bobină solenoidală, este un tip de dispozitiv electromagnetic constând dintr-un fir de cupru înfășurat în jurul unui miez dreptunghiular sau cilindric, denumit „bobină”. Un câmp magnetic este produs atunci când un curent electric trece prin fir. Un piston sau o armătură este acționată de acest câmp magnetic, transformând energia electrică în mișcare mecanică liniară.

Este o piesă electromecanică formată dintr-o bobină, care este o bobină sau un cadru în care este înfășurat firul. Este cea mai importantă parte în dispozitive precum relee, solenoizi, valve proporționale și senzori. Bobina asigură că înfășurarea, izolația și integritatea mecanică sunt perfecte.

Părți importante ale unei bobine

Nucleul bobinei (cadrul)

De obicei, este construit din plastic și alte materiale care pot rezista la căldură.

Oferă un loc unde firele sunt înfășurate și structura este ținută împreună.

Uneori este construit astfel încât să existe flanșe pentru a împiedica alunecarea firelor.

Înfășurarea sârmei de cupru

Este partea în care firele sunt înfășurate și conduc electricitatea.

Are un singur strat sau mai multe, în funcție de inductanța și forța necesare.

Determină intensitatea câmpului magnetic și performanța bobinei.

Strat de izolație

Se asigură că nu există scurtcircuite între straturile firelor.

Uneori este construit din materiale precum poliester, email și bandă de mică.

Aceasta asigură siguranța și eficiența dispozitivului chiar și la temperaturi și tensiuni ridicate.

Cabluri sau terminale

Este partea unde se poate conecta sursa de alimentare.

Poate fi lipit, sertizat și conectat la priză.

Piston sau miez (utilizat în valve proporționale și solenoizi)

Este partea în care câmpul magnetic afectează partea mobilă.

Este construit din fier moale și alte materiale feromagnetice.

Funcționarea unei bobine se bazează pe principiile electromagnetismului:

Curgerea curentului: Un curent electric trece prin firul de cupru.

Generarea câmpului magnetic: Firul este încapsulat într-un câmp magnetic generat de curent.

Acționarea pistonului: Un piston sau o armătură feromagnetică este atrasă de câmpul magnetic.

Mișcare liniară: Mișcarea pistonului se datorează forței magnetice care atrage pistonul, care la rândul său deplasează bobina în interiorul valvei.

Bobinele pot fi grupate în diferite clase în funcție de modul în care sunt capsulate și izolate:

Bobine standard încapsulate

Protejat de praf și umezeală ușoară prin acoperire cu plastic, de obicei nailon sau termoplastic.

Bobine de înaltă temperatură

Pentru aplicații cu temperaturi ridicate, aceste bobine pot fi utilizate deoarece conțin fire și materiale rezistente la căldură, clasa H și clasa C.

Bobine solenoidale proporționale

Aceste bobine sunt proiectate special pentru valve proporționale și conțin tuburi polare unice care asigură obținerea unei forțe liniare direct proporționale cu curentul aplicat.

Bobine rotative

Aceste bobine conțin o carcasă care facilitează instalarea bobinei în spații restrânse, deoarece conectorul poate fi rotit la 360 de grade.

Este important să acordați atenție următoarelor aspecte atunci când citiți fișa tehnică a unei bobine:

Voltaj

12V CC, 24V CC, 110V CA și 230V CA, care este de obicei redresată intern.

consum de energie

Pentru valvele proporționale, aceasta este de obicei între 8 și 30 de wați.

Ciclu

De obicei, este evaluat la un ciclu de funcționare de 100%.

Clasa de izolare

De exemplu, Clasa F 155°C și Clasa H 180°C.

Legăturile electrice

Cabluri mobile, conectori M12 și DIN 43650 (Forma A, B și C).

Protecție Clasa

IP67 și IP65, adică rezistent la jeturi de apă și praf.

Beneficii

Se utilizează cel mai bine cu valve proporționale, deoarece oferă un control precis și nu se limitează la funcționarea pornit/oprit; poate fi infinit variabilă.

Fiabilitate: Durată lungă de viață deoarece nu există uzură mecanică între bobină și armătură.

Design compact: Oferă o forță considerabilă într-un pachet relativ compact.

Standardizare: Majoritatea bobinelor sunt interschimbabile între diferiți producători de valve, deoarece toate sunt standardizate conform specificațiilor DIN, de exemplu, DIN 43650.

Inconvenientele

Generarea de căldură: Când bobinele sunt alimentate constant, se produce căldură. Arderea bobinei se poate produce dacă căldura nu este disipată.

Sensibilitate la curent: Există o relație directă între curent și forța magnetică. Performanța poate fi compromisă de variațiile de tensiune.

Sensibilitate la umiditate: Scurtcircuitele pot fi cauzate de umiditate dacă integritatea încapsulării este încălcată.

Fiabilitatea, standardizarea și reparabilitatea sunt în fruntea listei pentru clienții industriali. Toate acestea sunt asigurate de bobinele de bobinat.

Interschimbabilitate globală: O bobină de la un producător poate fi utilizată într-o supapă de la un alt producător, datorită specificațiilor standardizate precum DIN 43650.

Scalabilitate: Bobinele pot fi scalate pentru a furniza forța necesară pentru a deschide o supapă principală mare sau o supapă pilot mică.

Siguranță: Prin asigurarea unei izolații electrice și a unei împământări maxime, bobinele capsulate reduc semnificativ pericolele electrice în mediile industriale.

Întreținere redusă: Deoarece nu există piese mobile în bobină, tot ce este necesar este să vă asigurați că mediul este curat și că toate conexiunile sunt sigure.

Bobinele sunt utilizate în mod obișnuit în sistemele de automatizare industrială. Acestea includ:

Solenoid standard CA, solenoid CC, electrovalvă, electromagnet de susținere.

Supape proporționale hidraulice: utilizate în comenzile turbinelor, prese și mașini de turnare prin injecție.

Electrovalve pneumatice: pentru echipamente de ambalare și asamblare automată.

Acționarea ambreiajului și a frânei: Pentru utilaje grele și manipularea materialelor.

Tehnologie medicală: Pentru ventilatoare și pompe de dozare precisă.

Procesul de înfășurare este partea cea mai critică care afectează performanța bobinei. Obiectivele sunt optimizarea factorului de umplere cu cupru și menținerea unei valori constante a rezistenței.

Procesul de înfășurare:

Pregătirea bobinei: O mașină de înfășurat este utilizată pentru a pregăti bobina de plastic, care este prima.

Selectarea firului: În funcție de valoarea rezistenței necesare și de numărul de spire necesare, se utilizează fir de cupru cu o anumită valoare a calibrului.

Înfășurarea în straturi: Sârma este apoi înfășurată pe bobină. Sârma este înfășurată astfel încât să se potrivească în canelura sârmei anterioare, ceea ce este cunoscut sub numele de metoda de înfășurare „în straturi perfecte” și este utilizată la înfășurarea bobinei.

Izolație: Banda este utilizată ca izolație spiră-spică.

Terminare: Firele de început și de sfârșit sunt terminate cu ajutorul terminalelor.

Încapsulare: Bobina înfășurată este apoi supra-turnată cu plastic.

Performanța depinde de alegerea corectă a bobinei. Urmați lista de verificare de mai jos:

Verificați tensiunea: Tensiunea trebuie să corespundă cu tensiunea sistemului de control, care este de obicei 24V CC.

Verificați tipul conectorului: Tipul conectorului este fie DIN 43650 Forma A, care este „mare”, fie DIN 43650 Forma B, care este „mic”.

Determinarea rezistenței: Pentru a se asigura că aceasta respectă specificațiile indicate pe cardul șoferului, rezistența se măsoară sau se verifică în ohmi. Un curent mai mare este generat de o rezistență mai mică.

Gândiți-vă la mediu: Asigurați-vă că gradul de protecție este adecvat (IP67 > IP65) atunci când aplicația va fi utilizată în exterior/lavată.

Temperatură nominală: Selectați o clasă de izolație mai mare (H) atunci când bobina se află în apropierea unei galerie/motor fierbinți.

Serie de valve: Asigurați-vă că tipul de tub al armăturii bobinei este potrivit pentru seria specifică de valve utilizată.

Bobina este prea fierbinte pentru a fi manipulată:

Cauză: Temperatură ambientală ridicată, tip de bobină greșit pentru ciclu și tensiune excesivă.

Soluție: Verificați tensiunea. Asigurați-vă că bobina supapei este blocată și, prin urmare, are un curent de vârf ridicat.

Valva nu este activată:

Cauză: Conector slăbit, fir rupt și/sau bobină arsă.

Soluție: Verificați rezistența. Dacă bobina este arsă și trebuie înlocuită, va fi afișat mesajul „Linie deschisă” (rezistență infinită).

Funcționare imprevizibilă/sporadică:

Cauză: Cablu rupt și/sau conexiune de împământare defectuoasă.

Soluție: Asigurați-vă că pinul de împământare este introdus și că pinii conectorului DIN nu sunt corodați.

Zgomot de bâzâit doar la bobina de curent alternativ:

Cauză: Inel umbrit rupt și/sau așezare greșită a pistonului.

Soluție: Curățați armătura supapei și/sau înlocuiți bobina.

În lumea sistemelor de control industrial, bobina bobinei este o interfață critică între mișcarea mecanică și sistemele de control electronic. Pentru performanțe durabile și precise, este esențial să se înțeleagă tehnologia de înfășurare a bobinei, caracteristicile electrice și limitările de mediu.

Prioritizați întotdeauna tensiunea corectă, izolația adecvată și protecția adecvată atunci când alegeți o bobină pentru un proiect nou de valvă proporțională sau pentru diagnosticarea unui actuator defect. Clienții industriali le promit clienților lor timpi de nefuncționare minimi și performanțe maxime ale sistemului prin utilizarea unor bobine standardizate și de înaltă calitate.