Qu'est-ce qu'une électrovanne à verrouillage ?

Qu'est-ce qu'une électrovanne à verrouillage ?

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Figure 1 : Electrovanne de verrouillage

Les électrovannes sont des composants essentiels du contrôle du débit des fluides. Les électrovannes conventionnelles utilisent un courant électrique pour produire une force magnétique qui déplace l'actionneur et fait fonctionner les plongeurs et les bobines qui actionnent l'ouverture et la fermeture des vannes. Cela signifie qu'un flux constant d'électricité est nécessaire pour faire fonctionner un solénoïde standard. Cependant, toutes les électrovannes n'ont pas besoin d'un flux constant d'électricité ; un dispositif solénoïde à verrouillage utilise un petit aimant permanent installé au sommet de la vanne pour fonctionner. De ce fait, leur fonctionnement nécessite moins d'énergie que celui des électrovannes standard, ce qui permet de réaliser d'importantes économies d'énergie.

Table des matières

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Ce que font les électrovannes de verrouillage

En tant qu'électrovanne bistable, l'électrovanne à verrouillage utilise un courant électrique et un aimant permanent mis en place pour ouvrir les vannes et les maintenir ouvertes. Son fonctionnement est similaire à celui de l'électrovanne linéaire standard, mais il repose sur la polarité du courant pour augmenter ou diminuer la puissance de l'aimant permanent. Certaines électrovannes à verrouillage utilisent un ressort ou une autre charge pour fournir la force de retour qui ferme la vanne.

Lorsque l'électrovanne de verrouillage est complètement ouverte ou fermée, elle ne consomme pas d'énergie ; elle convient donc aux opérations sur batterie et aux opérations à puissance limitée. Une électrovanne à verrouillage peut rester ouverte jusqu'à ce qu'une charge électrique de polarité opposée soit appliquée. Il se ferme en quelques millisecondes en annulant la force magnétique stockée par l'aimant semi-permanent. L'impulsion d'excitation momentanée utilisée peut également être augmentée ou réduite pour affecter la vitesse d'ouverture.

La course du solénoïde peut être optimisée pour améliorer l'efficacité. Les électrovannes à verrouillage sont plus efficaces lorsque le temps de maintien en position ouverte est plus long que le temps de déplacement. Essentiellement, la vanne doit maintenir l'état complètement ouvert/fermé pendant une longue période.

Composants et conception des électrovannes de verrouillage

Les électrovannes à verrouillage par impulsion fonctionnent principalement en inversant la polarité du courant. Cela se produit de deux façons :

  • Conception de bobine à deux voies : Un solénoïde bidirectionnel possède un fil d'enroulement et un autre de la source électrique à partir duquel la polarité du courant change.
  • Bobine à trois voies : Une électrovanne de verrouillage à trois voies est un solénoïde à trois fils avec deux enroulements dans des directions opposées.

Le courant est appliqué sélectivement à l'une des bobines, ce qui permet de faire circuler le courant dans un sens. L'application du courant à l'autre bobine d'une électrovanne de verrouillage à trois voies applique l'effet de polarité inverse. L'électrovanne de verrouillage peut fonctionner en courant continu ou alternatif en ajoutant des bobines de vanne pour transformer le courant alternatif en courant continu.

Comment fonctionnent les électrovannes à verrouillage

Une électrovanne standard à verrouillage en courant continu comprend une bobine, un plongeur et une butée - généralement un matériau magnétique. Lorsqu'un courant électrique est appliqué à la bobine, celle-ci forme un électro-aimant, attirant le plongeur vers la butée. Cette action met le plongeur en position ouverte et permet l'écoulement des fluides.

Les bobines doivent être alimentées en permanence en électricité pour maintenir la vanne en position ouverte. Il faut d'abord plus d'énergie pour soulever le plongeur et ouvrir la vanne que pour la maintenir en position ouverte.

Types d'électrovannes à verrouillage

Les solénoïdes de verrouillage sont classés en fonction de leurs propriétés magnétiques. Il en existe deux types principaux : Solénoïdes à aimant permanent et solénoïdes à aimant résiduel.

Électrovanne de verrouillage à aimant permanent

Les électrovannes de verrouillage à aimant permanent utilisent des aimants permanents (figure 2, repère F). Ces aimants aident les solénoïdes (Figure 2 étiquetée E).à maintenir le solénoïde dans les positions de marche ou d'arrêt prolongées. L'aimant permanent génère un petit flux magnétique pour attirer l'armature (figure 2, repérée A) vers le pôle fixe (figure 2, repérée D) lorsqu'aucun courant n'est appliqué. Nous pouvons moduler l'action de cet aimant permanent en modifiant l'intensité du flux électromagnétique provenant de la bobine du solénoïde, principalement en changeant la polarité du courant.

L'électrovanne bistable peut maintenir des positions marche ou arrêt sans consommation d'énergie importante. Dans certains cas, par exemple lorsqu'il n'y a pas d'action de charge sur l'armature, les fonctions de maintien et de retour peuvent être assurées par un ressort (figure 2 repérée C), ce qui réduit encore la consommation d'énergie. La polarité et la taille du courant affectent la magnitude du flux électromagnétique et son effet sur le solénoïde. L'aimant maintient l'armature en contact permanent lorsque le courant cesse de circuler, et l'inversion de la polarité annule le flux et ramène l'armature en position sortie.

Positions verrouillée (gauche) et déverrouillée (droite) d'une électrovanne à verrouillage ; Armature (A) ; Boîtier (B) ; Ressort (C) ; Pôle (D) ; Bobine (E) ; Aimant permanent (F) ; Aimant résiduel

Figure 2 : Positions verrouillée (gauche) et déverrouillée (droite) d'une électrovanne à verrouillage ; Armature (A) ; Boîtier (B) ; Ressort (C) ; Pôle (D) ; Bobine (E) ; Aimant permanent (F) ; Aimant résiduel

Electrovanne de verrouillage à aimant résiduel

Les solénoïdes de verrouillage à aimant résiduel fonctionnent sur le principe de base des solénoïdes de verrouillage à aimant permanent, avec toutefois quelques différences de conception. Il maintient toujours les positions étendues de marche ou d'arrêt avec un courant nul, mais sans utiliser d'aimants permanents. Il n'y a pas de production de chaleur ni de bruit électrique en position verrouillée.

Les solénoïdes à aimant résiduel exploitent la propriété de magnétisme résiduel de la plupart des actionneurs à courant continu, améliorée par des caractéristiques de conception interne spéciales. Cela fournit toute la force magnétique nécessaire pour maintenir l'une ou l'autre position. Une impulsion d'excitation à polarité inversée ouvre et ferme la valve. Leur différence fondamentale avec les solénoïdes à aimant permanent est que vous ne pouvez pas verrouiller un solénoïde à aimant résiduel une fois déverrouillé comme vous le feriez avec un solénoïde à aimant permanent. Quelqu'un ne peut le verrouiller que par l'application d'un courant électrique.

Avantages de l'utilisation des électrovannes de verrouillage

Les électrovannes à verrouillage magnétique d'aujourd'hui sont qualifiées après des tests approfondis et des normes industrielles et environnementales spécifiques. Mais d'autres types de solénoïdes le font aussi. Voici les avantages que vous pouvez tirer de l'utilisation des électrovannes à verrouillage.

Verrouillage magnétique

Comme les électrovannes à verrouillage par impulsion peuvent maintenir leurs positions sans apport de puissance, elles sont moins sujettes au bruit électrique. Ils offrent également des temps de réponse rapides, puisqu'il suffit d'une impulsion momentanée pour ouvrir ou fermer la vanne. Ce sont des attributs critiques lorsque le solénoïde mesure ou les scénarios d'étalonnage.

Dissipation de puissance

En générant un flux électromagnétique, les bobines de solénoïdes subissent souvent une accumulation de chaleur. Avec des aimants permanents et résiduels, les solénoïdes de verrouillage contournent la dissipation de la chaleur. Cela les rend excellents pour les applications sensibles à la température, par exemple les produits photochimiques, les réactifs chimiques ou les produits sanguins.

Faible consommation d'énergie

La faible demande en énergie des solénoïdes de verrouillage les rend idéaux pour les applications à distance où l'alimentation électrique est irrégulière ou limitée. Cela les rend également parfaits pour les installations fonctionnant sur batterie, où le contrôle de la puissance utilisée sans affecter l'efficacité est essentiel pour préserver l'autonomie de la batterie.

Taille compacte et polyvalence

Les solénoïdes à verrouillage sont intrinsèquement plus petits que les solénoïdes standard car ils comportent moins de composants, ce qui facilite leur conditionnement pour différentes applications.

Inconvénients des électrovannes à verrouillage

Les solénoïdes de verrouillage ne conviennent pas aux opérations qui exigent qu'ils soient des dispositifs à sécurité intégrée/des vannes de sécurité dans des cas comme les pannes de courant. Ils seraient inutiles à moins d'être équipés de circuits d'entraînement complexes avec une alimentation de secours.

Exemples d'application

Le fonctionnement des électrovannes de verrouillage est universel, et toute personne souhaitant contrôler le débit d'un fluide les utilise d'une manière ou d'une autre. Les cas d'utilisation typiques incluent :

  • Serrures de porte
  • Équipement d'instrumentation industrielle
  • Systèmes d'écoulement des fluides exploités par Battey
  • Systèmes de climatisation
  • Équipement de nettoyage industriel

FAQs

A quoi sert une électrovanne de verrouillage ?

Une électrovanne à verrouillage est présente dans les systèmes qui nécessitent une supervision minimale ou un contrôle à distance, car elle peut maintenir une position définie sans l'application constante de puissance.

Comment savoir si votre électrovanne à verrouillage magnétique fonctionne mal ?

Dépannez l'électrovanne bistable si elle ne s'ouvre pas ou ne se ferme pas, si elle est partiellement ouverte, si elle génère un bourdonnement ou si elle présente un problème de fuite. Consultez le guide du fabricant pour plus de détails.

Quels facteurs dois-je prendre en compte avant de faire fonctionner une électrovanne à verrouillage en courant continu ?

Lors du fonctionnement des électrovannes à verrouillage, il est essentiel d'appliquer le courant correct. Un courant faible peut empêcher la vanne de s'ouvrir ou de se fermer entièrement, et son fonctionnement à des tensions excessives produira une chaleur extrême, entraînant une usure prématurée.

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