Wat veroorzaakt het doorbranden van een solenoïdespoel?

Het doorbranden van een solenoïdespoel is een probleem dat kan leiden tot systeemstoringen en kostbare reparaties, wat de levensduur van solenoïdeventielen aanzienlijk beïnvloedt. Solenoïdeventielen zijn essentieel voor het regelen van de vloeistofstroom in verschillende toepassingen, maar hun spoelen zijn gevoelig voor schade. Het identificeren van de factoren die bijdragen aan het doorbranden van de spoel is cruciaal voor effectief onderhoud en preventie. Dit artikel onderzoekt de belangrijkste redenen achter het doorbranden van solenoïdeventielspoelen en biedt oplossingen om deze risico's te verminderen.

Belangrijkste oorzaken van het doorbranden van solenoïdespoelen

Doorbranden komt vaker voor bij solenoïdeventielen met AC-spoelen omdat ze een hoge inschakelstroom ervaren, die tot vijf keer hoger kan zijn dan de normale bedrijfsstroom. Deze hoge stroom blijft bestaan totdat het solenoïde-anker de luchtspleet sluit. De inschakelstroom in DC-solenoïdeventielen is vergelijkbaar met de houdstroom, waardoor ze minder snel doorbranden.

Spanningsproblemen

Een van de meest voorkomende oorzaken van het doorbranden van solenoïdespoelen is een onjuiste spanningsvoorziening. Zowel overspanning als onderspanning kunnen schadelijk zijn voor de spoel.

• Overspanning: Het leveren van een spanning die hoger is dan de nominale spanning van de spoel kan een overmatige stroom veroorzaken, wat leidt tot oververhitting en uiteindelijk doorbranden.
• Onderdwang: Omgekeerd kan het leveren van een spanning die lager is dan de nominale spanning voorkomen dat de solenoïde volledig inschakelt, waardoor deze continu inschakelstroom trekt, wat ook kan leiden tot oververhitting.

Om te controleren op lage spanning, gebruik een multimeter om de spanning direct op de spoeldraden te meten terwijl de solenoïde is ingeschakeld en het anker open wordt gehouden. Schakel de solenoïde kort in om deze meting uit te voeren. Neem vervolgens een andere meting met de solenoïde losgekoppeld van de stroombron. Als het verschil tussen deze twee metingen meer dan 5% bedraagt, duidt dit op een overmatige weerstand in de bedrading of een ondermaatse stuurtransformator. Lees ons artikel over solenoïdeventielspanning voor meer informatie over hoe de toepassing van verschillende spanningen de werking van een solenoïdespoel beïnvloedt.

Hoge inschakelstroom

AC-solenoïdeventielen zijn bijzonder gevoelig voor doorbranden als gevolg van een hoge inschakelstroom, die tot vijf keer hoger kan zijn dan de normale bedrijfsstroom. Deze hoge stroom blijft bestaan totdat het solenoïde-anker de luchtspleet sluit. Daarentegen hebben DC-solenoïden inschakelstromen die vergelijkbaar zijn met hun houdstromen, waardoor ze minder gevoelig zijn voor dit probleem.

Snelle cycli

Frequent schakelen van solenoïdeventielen kan leiden tot oververhitting, vooral bij AC-spoelen. Hoge schakelfrequenties genereren overmatige warmte die niet snel genoeg kan worden afgevoerd, waardoor de spoelisolatie beschadigd raakt. Voor toepassingen die frequent schakelen vereisen, overweeg het gebruik van in olie ondergedompelde solenoïden. De olie helpt de warmte effectiever af te voeren, waardoor een lagere bedrijfstemperatuur wordt gehandhaafd.

Elektrische transiënten

Als de stroom voor de solenoïdeventielen direct wordt afgenomen van een stroomlijn die ook grote inductieve apparaten zoals elektromotoren voedt, kan het schakelen van deze motoren hoge spanningspieken genereren die de isolatie van de solenoïdespoelen kunnen beschadigen. Om dit te voorkomen, installeer een thyrector (Figuur 2, gelabeld A) over elke spoel om deze transiënten effectief kort te sluiten.

Verontreinigingen en omgevingsfactoren

Vuil, olie en andere verontreinigingen kunnen mechanische problemen veroorzaken die leiden tot het doorbranden van de spoel. Bijvoorbeeld, deeltjes kunnen zich onder het solenoïde-anker nestelen, waardoor het niet volledig kan sluiten en de spoel overmatige stroom trekt. Zorg ervoor dat de stofkappen van de solenoïde goed vastzitten om te beschermen tegen verontreinigingen in de lucht. Reinig en onderhoud het systeem regelmatig om de ophoping van vuil en vernis in de olie te voorkomen.

Omgevingsomstandigheden zoals extreme temperaturen en hoge luchtvochtigheid kunnen ook de prestaties van de solenoïde beïnvloeden.

• Hoge temperatuur: Overmatige hitte kan de spoelisolatie beschadigen. Gebruik hitteschilden of voor hoge temperaturen geclassificeerde solenoïden om dit risico te verminderen.
• Lage temperatuur: Koude omgevingen kunnen de viscositeit van de olie verhogen, waardoor de solenoïde mogelijk overbelast raakt. Gebruik olie die geschikt is voor lage temperaturen of kies voor in olie ondergedompelde solenoïden.
• Luchtvochtigheid: Hoge luchtvochtigheid kan corrosie en elektrische kortsluitingen veroorzaken. Gebruik gegoten spoelen of in olie ondergedompelde solenoïden en zorg ervoor dat de beschermkappen goed zijn afgesloten.

Aanvullende overwegingen voor DC-solenoïden

Hoewel AC-solenoïden vaker voorkomen, bieden DC-solenoïden specifieke voordelen in bepaalde toepassingen.

• Consistente inschakelstroom: DC-solenoïden hebben inschakelstromen die vergelijkbaar zijn met hun houdstromen, waardoor het risico op doorbranden wordt verminderd.
• Hoge schakelfrequentie: DC-solenoïden kunnen over het algemeen hogere schakelfrequenties aan zonder oververhitting.
• Herhaalbaarheid: De schakeltijd van DC-solenoïden is consistent, wat betrouwbare prestaties biedt in toepassingen die nauwkeurige controle vereisen.
• Slijtage van schakelcontacten: DC-solenoïden kunnen sneller slijtage van schakelcontacten veroorzaken in vergelijking met AC-solenoïden. Wanneer de spoel wordt losgekoppeld, moet de in de inductantie van de spoel opgeslagen energie worden vrijgegeven, wat een boog over de schakelcontacten kan creëren. Het aansluiten van een diode (Figuur 3, gelabeld D) over de spoel is een manier om deze energie veilig af te voeren. Zorg ervoor dat de positieve kant van de diode is aangesloten op de positieve kant van de spoelspanning. De diode moet zijn geclassificeerd voor minstens twee of drie keer de DC-voedingsspanning. Een andere methode is het aansluiten van een condensator (Figuur 3, gelabeld C) over de schakelcontacten (Figuur 3, gelabeld S) om de afgegeven energie te absorberen. De optimale capaciteit kan worden bepaald door middel van vallen en opstaan. Dit kan worden gedaan door de boogintensiteit te observeren of door de spanningspiek te meten door condensatoren van verschillende grootten te testen.

Lees ons overzicht van solenoïdeventielen artikel voor meer informatie over het ontwerp, de werking en de soorten solenoïdeventielen.