直流電磁鐵與交流電磁鐵的區别是什麼(me),它們的結構有何不同

電磁鐵工作原理

電磁鐵是電磁閥中用于控制液體和氣體流動的最重要部件。電磁鐵是將(jiāng)交流或直流電能(néng)轉換爲直線運動的機電設備。它們通常由同心纏繞在可移動圓柱體(稱爲電樞)周圍的螺旋線圈組成(chéng)，該圓柱體由鐵或鋼等鐵磁材料制成(chéng)。大多數電磁閥都(dōu)有一個可更換的線圈，可以與不同電壓的線圈一起(qǐ)使用。

當電流流過(guò)線圈時(shí)，它會(huì)在線圈内部産生磁場，使用與普通電磁鐵相同的基本原理將(jiāng)電樞吸引到電磁鐵的中心。由于無論電流極性如何，電樞都(dōu)被拉向(xiàng)電磁鐵的中心，因此當線圈未通電時(shí)，需要一個反作用力將(jiāng)電樞返回到起(qǐ)始位置。這(zhè)是通過(guò)使用彈簧機構實現的。在理想條件下，爲了驅動電磁鐵，電磁鐵産生的力必須大于彈簧、液壓和摩擦力的合力。

通過(guò)提升電樞，閥門中的一個小端口打開(kāi)，允許介質流動。可以通過(guò)給線圈通電或斷電來控制通過(guò)閥門的流量。雖然有幾種(zhǒng)類型的電磁閥在機械結構上有所不同，但作用在控制面(miàn)上的電磁執行器的基本概念在所有類型的電磁閥中都(dōu)是相同的。

電觸點的極性對(duì)于交流和直流HAWE電磁閥并不重要。對(duì)于 AC 電磁閥，這(zhè)可能(néng)是顯而易見的，因爲無論如何電流在每個周期都(dōu)會(huì)切換兩(liǎng)次極性。對(duì)于直流電磁閥，原因是電流通過(guò)線圈會(huì)産生一個電磁鐵，從而在電樞上産生吸引力。當電流通過(guò)線圈時(shí)，電樞將(jiāng)始終被拉向(xiàng)線圈，無論觸點和電流極性如何。

交流電磁鐵和直流電磁鐵的區别

在最基本的層面(miàn)上，直流電磁鐵的操作相對(duì)簡單——電磁鐵可以通電，讓電磁鐵産生的磁力克服彈簧阻力并將(jiāng)電樞移向(xiàng)線圈的中心，或者斷電，允許將(jiāng)電樞推回起(qǐ)始位置的彈簧力。

對(duì)于交流電磁鐵，操作理論稍微複雜一些。可以使用正弦波形來近似交流電流。因此，每個周期兩(liǎng)次電流過(guò)零，這(zhè)意味著(zhe)在該時(shí)間點流過(guò)線圈的電流等于零。

由于電磁鐵産生的磁力與流過(guò)電磁鐵線圈的電流成(chéng)正比，彈簧力將(jiāng)在短時(shí)間内克服電磁鐵産生的力，每個周期兩(liǎng)次。這(zhè)是一個表現爲電樞振動的問題，它會(huì)産生嗡嗡聲，并可能(néng)對(duì)電磁閥組件造成(chéng)壓力。爲避免此問題，在電樞周圍的線圈附近安裝了一個簡單的導電環，稱爲遮光環。遮光環通常由銅制成(chéng)。遮光環的作用是儲存磁場能(néng)量并以90度相位差釋放。

遮光環的作用是當初級線圈産生的磁場向(xiàng)零方向(xiàng)減小時(shí)，遮光環産生的磁場達到峰值，有效地填補了過(guò)零時(shí)磁場幅度的間隙，消除了振動。大多數可用于不同線圈電壓的電磁閥都(dōu)有一個内置的遮光環。

如果污垢聚集在電樞周圍，則遮光環的作用可能(néng)會(huì)受到限制，并且需要其他解決方案。另一種(zhǒng)解決方案的示例是使用過(guò)濾電磁鐵電流的電子電路，以便不存在過(guò)零。該電路可以嵌入到電磁閥線圈本身中，也可以在外部構建。它通常在全波整流器拓撲中使用整流二極管和濾波電容器來實現。

使用具有直流電流的交流線圈，反之亦然

在某些情況下，額定交流電流的線圈可與直流電源一起(qǐ)使用，反之亦然。但是，請記住一些限制。

可以使用額定交流電流的線圈和直流電源，但必須限制電壓(和電流)，否則電磁鐵可能(néng)會(huì)燒壞。這(zhè)樣做的原因是在 AC 狀态下，線圈具有感抗，該感抗與線圈的電阻率相加。結果，線圈的阻抗在 AC 狀态下比在 DC 狀态下高幾倍。例如，使用 24 VAC 額定電磁閥和 24 V 直流電源很可能(néng)會(huì)損壞電磁鐵，因爲流過(guò)電磁鐵的有效電流在直流電壓下會(huì)高得多。

遺憾的是，電源電壓降額沒(méi)有固定因素。有效電流應在 AC 狀态下測量，并且該電流也應設置爲 DC 狀态的目标。實現該目标的一些方法是降低電源電壓或使用限流電阻器。

在交流電源上使用額定直流電流的線圈會(huì)帶來振動風險，因爲直流電磁閥可能(néng)不包含遮光環或整流電路。這(zhè)些振動可能(néng)會(huì)随著(zhe)時(shí)間的推移對(duì)組件施加壓力而損壞電磁鐵。這(zhè)可以通過(guò)使用帶有電容濾波器的外部全波整流器電路來解決。

另一個問題是在這(zhè)種(zhǒng)情況下有效電流將(jiāng)低幾倍，并且線圈産生的磁力可能(néng)不足以將(jiāng)電樞從其靜止位置移開(kāi)。一種(zhǒng)解決方案是使用更大的電壓，使有效電流與電磁鐵的額定電流相匹配。

交流與直流電磁閥設計注意事(shì)項

理想情況下，當電磁閥從關閉狀态變爲開(kāi)啓狀态時(shí)，電磁閥最初應産生更大的力，以克服作用在閥門上的彈簧張力和液壓。一旦建立流量，作用在閥門機構上的液壓力就(jiù)會(huì)減少，而電磁鐵會(huì)減少産生的力，以減少功耗和發(fā)熱。

交流電磁鐵比直流電磁鐵更符合這(zhè)種(zhǒng)理想行爲。在直流電磁鐵中，當電磁鐵打開(kāi)時(shí)，電流逐漸上升到某個值，具體取決于線圈的電阻率。這(zhè)轉化爲較低的初始電流(以及較低的初始力導緻閥門打開(kāi)速度較慢)。一旦閥門打開(kāi)，電流消耗保持在一個恒定值，該值大于保持閥門打開(kāi)所需的值。因此，沒(méi)有任何外部電路的直流電磁鐵將(jiāng)在打開(kāi)狀态下浪費大量功率。

随著(zhe)閥門打開(kāi)，氣隙變得越來越小，線圈的阻抗迅速增加，從而降低了通過(guò)線圈的電流。通過(guò)線圈的電流減少導緻功耗減少和熱量浪費。正因爲如此，交流電磁鐵會(huì)産生電流的初始尖峰，從而能(néng)夠更快、更有力地打開(kāi)閥門。一旦閥門打開(kāi)，電流就(jiù)會(huì)下降，從而降低功耗。

盡管交流電磁鐵本質上更節能(néng)，但它們也有一些可能(néng)的缺點。其中之一是由于電樞中的電磁感應而形成(chéng)的渦流導緻的功率損耗。另一個缺點是振動的風險，這(zhè)可以通過(guò)使用使用适當遮光環的精心設計的電磁閥來減輕。此外，現代控制系統往往更容易與直流輸出接口，因此在這(zhè)些系統中使用交流電磁鐵可能(néng)會(huì)更加麻煩，并且需要使用額外的繼電器。

通過(guò)使用外部電路可以提高直流電磁鐵的效率，外部電路可以對(duì)線圈電流進(jìn)行整形，從而需要一個初始電流尖峰來打開(kāi)閥門。一旦閥門打開(kāi)，電流可以降低到維持電流水平，這(zhè)剛好(hǎo)足以通過(guò)抵抗彈簧張力拉動電樞來可靠地保持閥門打開(kāi)。

這(zhè)些外部電路可以簡單到將(jiāng)線圈串聯并并聯一個電阻和一個電容。在這(zhè)樣的電路中，通過(guò)線圈爲電容器充電提供了初始線圈電流尖峰。電容充電後(hòu)，限流電阻通過(guò)所有電流。這(zhè)種(zhǒng)簡單方法的缺點是，一些功率被浪費在加熱限流電阻上。

還(hái)有更複雜的方法涉及開(kāi)關電源，它爲線圈提供可編程電流。這(zhè)些電源可以與交流和直流電磁閥和電源一起(qǐ)使用。它們可确保良好(hǎo)的閥門開(kāi)啓尖峰并降低閥門打開(kāi)時(shí)的功耗，從而提高電源效率、減少發(fā)熱并延長(cháng)電磁閥的使用壽命。

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