آشنایی با شیر برقی و انواع آن - الکترو بهمن

آشنایی با شیر برقی و انواع آن

شیر برقی چیست؟

شیر برقی یا شیر الکتریکی یکی از انواع شیرهای صنعتی است که امروزه در صنایع متفاوت برای مدیریت جریان سیال های متفاوت از آن ها استفاده می شود. در ساختمان شیرهای برقی از نیروی مغناطیسی برای قطع و وصل جریان استفاده می شود. در داخل این شیرها یک سلونوئید یا هسته مرکزی به همراه سیم پیچ وجود دارد. عبور برق از درون سیم پیچ ایجاد نیروی الکترومغناطیسی می کند و می تواند حرکت سلونوئید را کنترل کند. این قطعه به خاطر دقت بالا و کنترل از راه دور بودنشان امروزه در صنایع متفاوتی کاربرد دارند.

قطعه ی اصلی شیرهای الکتریکی، سلونوئید است که در مرکز شیر قرار گرفته و از داخل آن سوزنی شیر رد شده است. دورتا دور سلونوئید سیم پیچ شیر قرار دارد. با وصل شدن جریان در سیم پیچ، سلونوئید به عنوان مغزی این آهن ربای الکتریکی عمل کرده، به این شکل حرکت به صورت خطی در آمده و سوزنی شیر به حرکت در می آید.

مزیت شیرهای برقی نسبت به شیرهای مکانیکی و دستی، امکان کنترل آن ها از راه دور است. از راه دور می توان جریان الکتریکی را برقرار کرده و مسیر جریان سیال را باز یا بسته کرد. مسئله ی دیگر سرعت پاسخ دهی شیرهای الکتریکی نسبت به تغییرات جریان است. با نصب انواع این شیرها می توان کنترل جریان سیال را مدیریت کرد.

مقاله آموزشی: آشنایی با ترمیستور و انواع آن

قطعات داخلی شیرهای برقی

بدنه شیر: که معمولاً از فولاد ضد زنگ ساخته می شود.

محل ورود و خروج سیال

سیم پیچ: برای ساخت سیم پیچ ها از سیم های مسی با روکش لاک استفاده می شود. روکش لاکی سیم پیچ به عنوان عایق عمل کرده، سیم را از رطوبت، خوردگی، سیال و … محافظت می کند.

قاب اصلی سیم پیچ: این قاب بخش اصلی سلونئید است و آن را با نام سلونوئید می شناسند. قاب سلونئید از جنس ورقه های فولادی ساخته شده و در مواقع اتصال جریان برق به صورت یک آهن ربا در می آید.

محل اتصال سیم ها

سوزنی و فنر: میله سوزنی و فنر در مرکز سلونوئید قرار گرفته، کار قطع و وصل جریان را انجام می دهند.

حفاظت و نگهداری

در شیر های الکتریکی به خاطر عبور جریان الکتریسیته از داخل سیم پیچ، حفاظت کار مهمی به حساب می آید. به خصوص که از سلونوئید ولو در بخش های حساسی از صنعت استفاده می شود. طوری که هرگونه آسیب به شیر برقی می تواند باعث خسارت های جبران ناپذیری در کل خط تولید شود. به این منظور در طراحی آن ها نکاتی جهت حفاظت از آن لحاظ می شود.

اول اینکه در ساخت این شیرها باید از فولاد گالوانیزه استفاده کرد. طوری که در برابر خوردگی بر اثر عبور سیالات و عوامل محیطی مقاوم باشد.

دوم، سیم پیچ شیر است. جنس سیم ها معمولا از فلز مس انتخاب می شود. مس رسانایی خوبی دارد و به راحتی در دسترس است. ولی عبور سیال های خورنده، مانند انواع روغن های صنعتی یا انواع اسیدها، می تواند برای سیم های روکش دار هم مشکل ایجاد کند. به همین دلیل در بین خطوط لایه لایه شده ی سیم پیچ از کاغذهای روغنی و عایق بهره برده می شود. به علاوه که جنس روکش سیم ها از لاک بوده و در برابر خوردگی و رطوبت مقاوم است.

سوم، درپوش شیرهای برقی است. گاهی از شیر های الکتریکی برای کنترل جریان سیالات قابل اشتعال و انفجار مانند گازوییل، بنزین و … استفاده می شود. طبیعتا هرگونه اتصال الکتریکی به این سیالات می تواند خطرآفرین باشد. در این حالت باید از سلونوئید ولو هایی با جنس درپوش ضد انفجار استفاده شود.

مقاله آموزشی: هزینه ساخت سردخانه چگونه محاسبه می شود؟

انواع شیر های برقی

دسته بندی های متفاوتی برای شیرهای برقی وجود دارد. این شیرها را می توان بر اساس ظرفیت، چند سو بودن جریان یا نوع پاسخ دهی دسته بندی کرد.

شیر های برقی حرکت مستقیم:

در این حالت شیر فقط می تواند باز یا بسته باشد. در واقع، حساسیت شیر به صورت صفر یا صد طراحی شده است.

سلونوئید ولو سروو (Servo Valve) :

این دسته از شیرهای برقی مدام تحت فرمان سیستم بوده و با توجه به شدت جریان برق، مسیر جریان سیال را کنترل می کنند. 

شیر های برقی  NC :

شیرهای سروو بر اساس پاسخ دهی سیستم و فیدبکی که دریافت می کند، دست به کنترل جریان سیال می زند. حال این کنترل جریان می تواند به دو صورت انجام شود. حالت اول وقتی است که در صورت قطع جریان برق، جریان سیال نیز کاملا قطع باشد. شیرهای NC به این صورت کار می کنند. طبیعی است با افزایش جریان برق عبوری، شدت جریان سیال نیز بیشتر خواهد شد.

شیر های الکتریکی NO:

این شیرها درست برخلاف سیستم شیرهای NC عمل می کنند. درواقع، وقتی جریان الکتریکی قطع باشد، شیرهای برقی NO کاملا باز خواهند بود. با افزایش میزان جریان برق، شیر رفته رفته بسته می شود. کارایی شیرهای NO و NC در کنترل جریان های مختلف است.

شیر برقی چگونه کار می کند؟

نحوه کارکرد و ساختار شیر برقی یا سلونوئید به این طریق است که از سه قسمت سیم پیچ، قاب و سنبه سلونوئید تشکیل می شود و جنس قاب از لایه های ورق فولاد ساخته شده که در زمان اتصال برق به سیم پیچ، قاب خاصیت مغناطیسی ایجاد می شود و به آهن ربا تبدیل می شود، که به همین خاطر است که باعث جذب سنبه و حرکت آن می شود.

سنبه سلونوئید جز متحرک درونی شیر برقی شناخته می شود که با عبور جریان الکتریسیته و تولید میدان مغناطیسی، باعث حرکت خطی هسته می شود، به همین دلیل می توانیم بگوییم شیرهای برقی نیروی الکتریکی را به نیروی مکانیکی تبدیل می کنند. و به منظور کنترل گاز و دیگر سیالات در مدار مورد استفاده قرار می گیرند. با حرکت هسته آهنی مسیر و دریچه ی جریان باز و بسته می شود. نحوه فرمان شیر برقی از طریق فرمان از راه دور کنترل است.

مدار عملکردی سلونوئید ولو

سلنوئید ولو جهت باز، بسته و کنترل کردن شدت جریان مایع یا گاز عبوری از درون لوله استفاده می ‌شود.

نحوه عملکرد این ولو ها از طریق مدار آن‌ها کاملا قابل درک است. یک شیر 2/2، دارای دو دریچه (ورودی و خروجی) و دو وضعیت می باشد. این ولو ها می ‌توانند از نوع Normally open و یا Normally close باشند.

در نوع   Normally open، موقعی که جریانی در سیم پیچ ها جاری نمی ‌باشد (de-energized state)، ولو باز بوده و سیال می ‌تواند از دریچه عبور کند؛ ولی در نوع Normally close ، موقعی که جریانی از سیم پیچ ‌ها عبور نمی‌ کند، ولو بسته بوده و مانع از عبور سیال از دریچه می ‌شود.

یک شیر 2/3 دارای 3 مجرا و 2 موقعیت بوده و می ¬تواند دو مدار را قطع و وصل کند.

مقاله آموزشی: آشنایی با سردخانه خرما

مزیت استفاده از سلونوئید ولو

1)سرعت بالا

2)قابلیت اطمینان بالا

3)قطع و وصل سریع

4)مصرف کم جریان

شیر برقی کولر گازی چیست؟

یکی از انواع شیر برقی به شیر برقی کولر گازی مربوط می شود، دلیل استفاده از شیر برقی در سیستم کولر گازی و اسپلیت این است که کولر گازی های دارای هر دو سیستم گرمایش و سرمایش باید به یک عدد شیر برقی برای تغییر سیستم از حالت سرمایش به گرمایش مجهز باشند.

تغییر حالت کولر گازی از سرمایش به گرمایش توسط شیر برقی کولر گازی یا شیر سه راهی صورت می گیرد و در مورد سیستم های کولر گازی که تنها دارای سیستم سرمایشی هستند، از شیر برقی استفاده نشده است.

نحوه کار شیر برقی در کولر گازی به این صورت است که به محض تنظیم دستگاه به حالت گرمایش با کمک ریموت کنترل دستگاه، برد کولر گازی به بوبین شیر برقی این فرمان را ارسال می کند که مسیر رفت و برگشت گاز مبرد کولر را تغییر دهد.

شیر برقی کنیستر چیست؟

یکی دیگر از مصرف های شیرهای برقی در صنایع خودرو سازی و به نام شیر برقی کنیستر است. در قسمت باک خودرو مخزنی به نام کنیستر وجود دارد که حاوی کربن فعال است.

از این مخزن به منظور جمع آوری و حذب بخارات بنزین استفاده می شود. بعد از اینکه بخارات در داخل مخزن کنیستر جمع شدند، باید توسط مجرای لوله شکل تعبیه شده بر روی مخزن به طرف مانیفولد هوا هدایت شوند، تا خودرو در زمان مناسب آن ها را بسوزاند.

هدایت بخارات بنزین جذب شده در مخزن به سمت مانیفولد هوا وظیفه شیر تخلیه برقی کنستر یا شیر تخلیه بنزین است. عملکرد این شیر به این صورت است که تمام فعالیت آن توسط ECU کنترل می شود.

در این راستا یک سر سیم پیچ با بوبین شیر برقی به مثبت باطری و طرف دیگر آن به ECU است، تا بار منفی را دریافت کند و از این طریق برق لازم برای راه اندازی شیر برقی کنستر تامین می شود.

شیر برقی نامور چیست؟

شیر برقی نامور می تواند به صورت مستقیم و بدون هیچ گونه اتصال اضافی به یک اکچیوتر پنوماتیک متصل شده و همانند یک شیر برقی یا سلونوئیدی برای هدایت هوای فشرده عمل کند.

نحوه عملکرد شیر برقی نامور به این صورت است که وقتی توسط کویل بوبین دارای انرژی الکتریکی شود، میدان مغناطیسی تولید کرده و همین میدان سبب حرکت پیستون درون شیر نامور می شود.

در این مرحله هوا می تواند وارد نشیمن گاه پایلوت شده و از این طریق پیستون را به سمت جلو حرکت دهد، وقتی پیستون حرکت کند، مسیر ورود و خروج هوا به اکچیوتر پنوماتیک فراهم می شود.

شیر برقی تدریجی چیست؟

یکی از مهم ترین مصرف های شیر برقی در صنایع وابسته به گاز مشعل و دیگر کاربردهای گازی به صورت شیر برقی تدریجی است.

شیر برقی تدریجی نقش تامین کننده ایمنی و کنترل کننده جریان گاز را در تجهیزات گازی را به عهده دارد.

به این صورت که این شیر در حالت عادی به صورت بسته است، ولی این قابلیت را دارد که جریان ابتدایی گاز را با سرعت قابل تنظیم به شکل تدرجی زیاد کند.

نحوه عملکرد شیر برقی تدریجی به این صورت است که وقتی بوبین شیر برق دار می شود، شیر برقی تدریجی به سرعت در بخش ابتدایی جریان باز می شود، به تدریج و با سرعت قابل تنظیم و حتی در مواقعی که برق قطع است، شیر به سرعت بسته می شود.

مقاله آموزشی: معرفی انواع تونل انجماد 

انواع کاربرد شیر برقی تدریجی:

• مسدود کننده هوا و گاز

• کنترل و تنظیم مشعل اتمسفریک

• کنترل و تنظیم مشعل فن دار

• قابل استفاده در کوره های صنعتی