Aperçu des bobines d'électrovannes CA ou CC

Les solénoïdes sont classés en deux types principaux : les solénoïdes CA et les solénoïdes CC. Les solénoïdes CA fonctionnent avec du courant alternatif (CA), qui change périodiquement de direction, tandis que les solénoïdes CC sont alimentés par du courant continu (CC), qui circule dans une seule direction constante. Comprendre le fonctionnement des électrovannes CA et CC est crucial pour décider quel type de solénoïde est nécessaire pour une application. Cet article explore les différences entre ces deux types de solénoïdes. Il examine les considérations de modèle à prendre en compte lors de la sélection de bobines de solénoïde CA ou CC pour une application spécifique.

Table des matières

• Quand choisir une électrovanne CA ou CC
• Principe de fonctionnement
• Différences de performance entre les électrovannes CA et CC
• Améliorations de modèle pour les solénoïdes CA et CC
• Utilisation de solénoïdes CA avec du CC et vice versa
• FAQ

Quand choisir une électrovanne CA ou CC

Considérez les électrovannes CA si :

• Une actionnement rapide est essentiel, comme dans la fabrication et les lignes de production automatisées
• L'efficacité énergétique est une priorité
• Une alimentation CA est disponible

Considérez les électrovannes CC si :

• Un fonctionnement silencieux est essentiel, comme dans les établissements médicaux ou les laboratoires
• Une force constante est requise
• Une alimentation CC ou des batteries sont disponibles

Pour les systèmes de contrôle des fluides résidentiels, tels que l'irrigation de jardin, la filtration d'eau ou les petites fontaines, une électrovanne CA est généralement plus adaptée au câblage domestique standard. Pour les projets utilisant des sources d'énergie alternatives, comme les systèmes alimentés par batterie ou solaires, une électrovanne CC pourrait être plus appropriée en raison de sa compatibilité avec l'alimentation basse tension.

Principe de fonctionnement

Électrovanne CC

Les électrovannes CC fonctionnent de manière simple. La bobine génère une force magnétique lorsqu'elle est alimentée. Cette force tire l'armature, ouvrant ainsi l'orifice de la vanne. Une fois l'alimentation coupée, la bobine est désénergisée et un ressort repousse l'armature ; cela ferme la vanne. Le courant constant dans les électrovannes CC fournit une attraction magnétique continue, résultant en un fonctionnement silencieux et stable sans vibrations.

Électrovanne CA

Les solénoïdes CA fonctionnent différemment en raison de la nature alternative du CA, qui change de polarité plusieurs fois par seconde, créant une onde sinusoïdale (Figure 3). Cela signifie que la bobine est continuellement énergisée et désénergisée, provoquant l'activation et la désactivation de la magnétisation. Pendant la phase d'arrêt, le ressort pousse le plongeur vers l'extérieur, entraînant des vibrations intenses qui peuvent stresser et surchauffer la bobine, pouvant potentiellement la faire brûler. Lisez notre article sur le modèle de solénoïde pour plus d'informations sur la conception, le fonctionnement et les applications des bobines de solénoïde.

Comment prévenir les vibrations dans les solénoïdes CA

Les électrovannes CA utilisent des bagues d'ombrage autour du plongeur pour réduire les vibrations. Ces anneaux en cuivre stockent l'énergie magnétique pour contrer la force du ressort lorsque le champ électromagnétique s'approche de zéro. En libérant l'énergie avec un déphasage de 90 degrés par rapport à l'onde de la bobine, la bague d'ombrage garantit que le champ magnétique n'atteint jamais zéro, maintenant une force suffisante pour surmonter le ressort et éliminer les vibrations.

Les bagues d'ombrage peuvent échouer si de la saleté s'accumule autour du plongeur. La conversion du CA en CC à l'aide d'un redresseur à onde pleine peut aider, mais cela transforme la vanne en type CC, réduisant potentiellement les avantages du CA.

Différences de performance entre les électrovannes CA et CC

Exigences en matière d'alimentation

• Solénoïdes CA : Les solénoïdes CA consomment initialement une grande quantité d'énergie pour une activation rapide mais nécessitent moins d'énergie pour rester actifs. Cette pointe initiale est essentielle pour surmonter la pression hydraulique, la friction et la tension du ressort. La demande en énergie diminue une fois que la vanne est ouverte, rendant les solénoïdes CA plus économes en énergie au fil du temps.
• Solénoïdes CC : Les solénoïdes CC consomment une puissance constante, entraînant une consommation d'énergie globale plus élevée. Ils ouvrent les vannes plus lentement et maintiennent un courant constant, gaspillant potentiellement de l'énergie. Bien que des circuits externes puissent améliorer l'efficacité, ils peuvent toujours entraîner une perte d'énergie sous forme de chaleur.

Bruit et vibrations

• Solénoïdes CA : Si les bagues d'ombrage échouent, les solénoïdes CA peuvent produire du bruit et des vibrations, entraînant un bourdonnement et des dommages possibles.
• Solénoïdes CC : Les solénoïdes CC ne produisent pas de bourdonnement car le courant ne circule que dans une seule direction.

Courants de Foucault

• Solénoïdes CA : Les solénoïdes CA génèrent des pertes par courants de Foucault, ce qui réduit l'efficacité. L'utilisation de tôles d'acier au silicium pour l'armature peut aider à atténuer ces pertes.
• Solénoïdes CC : Les solénoïdes CC ont un flux d'électricité unidirectionnel et, par conséquent, ne produisent pas de courants de Foucault.

Vitesse et accumulation de chaleur

• Solénoïdes CA : La vitesse d'actionnement varie avec la fréquence, ce qui peut affecter l'accumulation de chaleur. Des fréquences plus élevées augmentent l'accumulation de chaleur en raison d'un flux de courant accru, pouvant potentiellement conduire à une surchauffe si elle n'est pas gérée de manière appropriée.
• Solénoïdes CC : Les solénoïdes CC fournissent le même temps d'actionnement car ils ne sont pas affectés par les changements de fréquence. Le courant et la force restent stables, assurant une performance fiable.

Courant d'excitation

• Solénoïdes CA : Le courant d'excitation (le courant électrique fourni à la bobine du solénoïde) varie tout au long de la course. Il y a une différence significative de courant avant et après la fermeture de l'armature. Initialement, il peut y avoir un pic de courant jusqu'à 15 fois supérieur au courant d'excitation en régime permanent en raison de la nature inductive de la bobine et de l'impédance changeante lorsque l'armature se déplace.
• Solénoïdes CC : Le courant d'excitation pour les solénoïdes CC est constant et déterminé par la résistance de la bobine et la tension appliquée. Lorsque le plongeur se déplace, le flux magnétique augmente, mais le courant reste stable.

Améliorations de modèle pour les solénoïdes CA et CC

Les solénoïdes CA peuvent souffrir de pertes par courants de Foucault et de vibrations, qui peuvent être atténuées avec des bagues d'ombrage. Ils peuvent également nécessiter des relais supplémentaires pour l'interfaçage avec les systèmes de contrôle modernes car ces systèmes utilisent souvent des sorties CC. Des relais sont nécessaires pour convertir les signaux de contrôle CC en alimentation CA adaptée au fonctionnement des solénoïdes CA.

Les solénoïdes CC peuvent être rendus plus efficaces avec des circuits externes qui créent un pic de courant initial puis se réduisent à un niveau de maintenance. Les circuits simples utilisent des résistances et des condensateurs, tandis que des solutions plus complexes utilisent des alimentations à découpage pour une meilleure efficacité et une réduction du chauffage.

Utilisation de solénoïdes CC avec du CA et vice versa

Solénoïdes CA avec CC

L'utilisation d'une bobine conçue pour le CA avec une alimentation CC est faisable, mais il est crucial de limiter la tension et le courant pour éviter que le solénoïde ne brûle.

Pour les circuits CA, l'impédance d'une bobine est calculée à l'aide de la formule suivante :

Z=R+j2𝞹fL, où,

• Z : Impédance combinée
• R : Résistance
• f : Fréquence
• L : Inductance

Les bobines présentent une réactance inductive (2𝞹fL) dans un environnement CA, qui se combine avec leur résistance électrique. Par conséquent, l'impédance de la bobine est significativement plus élevée dans un environnement CA que dans un environnement CC.

Par exemple, l'utilisation d'un solénoïde 24 V CA avec une alimentation 24 V CC peut endommager le solénoïde car, en CA, l'impédance de la bobine est plus élevée en raison de la réactance inductive. Cela limite le courant. En CC, il n'y a pas de réactance inductive, donc la résistance nette de la bobine est plus faible (égale à R lui-même), permettant à plus de courant de circuler, ce qui peut surchauffer et endommager le solénoïde.

Malheureusement, il n'existe pas de moyen standard de réduire la tension d'alimentation. Pour correspondre au courant effectif dans le réglage CA, mesurez-le et abaissez la tension ou utilisez une résistance limitant le courant dans le réglage CC.

Solénoïdes CC avec CA

L'utilisation d'une bobine conçue pour le CC avec une alimentation CA peut entraîner des vibrations, car les électrovannes CC peuvent manquer d'une bague d'ombrage ou d'un circuit redresseur. Pour résoudre ce problème, utilisez un circuit redresseur à onde pleine externe avec un filtre capacitif.

Le courant effectif sera significativement plus faible, ce qui peut entraîner une force magnétique insuffisante pour déplacer l'armature de sa position de repos. Pour résoudre cela, appliquez une tension plus élevée pour garantir que le courant effectif corresponde au courant nominal du solénoïde.

FAQ

Les solénoïdes fonctionnent-ils en CA ou en CC ?

Les solénoïdes sont conçus pour fonctionner soit en CA, soit en CC, selon leur construction spécifique et les exigences de l'application.

Quelle est la différence entre les bobines de solénoïde CA et CC ?

Les bobines de solénoïde CA gèrent des courants variables et ont souvent des noyaux laminés pour minimiser les courants de Foucault et réduire la chaleur. Les bobines de solénoïde CC ont un courant constant et utilisent généralement des noyaux solides.

Peut-on faire fonctionner un solénoïde CC sur du CA ?

Faire fonctionner un solénoïde CC sur du CA n'est pas recommandé. Cela peut causer une chaleur excessive et un fonctionnement inefficace en raison de la conception de la bobine qui n'est pas adaptée à la nature alternative du CA.