Como o consumo de energia das bobinas para as válvulas solenóides do cartucho varia de acordo com a tensão e o tamanho da bobina e que impacto isso tem na eficiência energética do sistema?

As bobinas projetadas para tensões mais altas apresentam maior resistência interna devido a enrolamentos de arame mais longos ou mais finos, resultando em uma corrente de corrente mais baixa e um acúmulo de calor mais gradual. Por outro lado, as bobinas de baixa tensão (por exemplo, 12 VCC) requerem mais corrente para gerar a mesma resistência do campo magnético, resultando em maior consumo instantâneo de energia. O tamanho da bobina também desempenha um papel fundamental: bobinas maiores com camadas mais enroladas ou fios de bitola mais grossos requerem mais energia elétrica para magnetizar o núcleo totalmente e manter a densidade do fluxo magnético ao longo do tempo. Por exemplo, uma bobina de 12V DC pode consumir uma potência de entrada de 18 a 24W, enquanto um equivalente a 24V DC pode consumir apenas 12W para a mesma aplicação devido à maior resistência e fluxo de corrente reduzido.

O ciclo operacional de uma bobina solenóide consiste em uma fase de entrada e uma fase de retenção. A potência da entrada é maior e ocorre no momento da atuação, enquanto a potência de manter é menor e representa a energia necessária para manter o solenóide em seu estado acionado. Para Bobinas para válvulas solenóides de cartucho , bobinas menores geralmente completam a ingresso e se instalam no modo de retenção mais rapidamente, resultando em um breve mas intenso uso de energia, enquanto as bobinas maiores podem levar mais tempo para se estabilizar, mas operam com mais eficiência termicamente ao longo do tempo devido à melhor dissipação de calor. As bobinas projetadas para serviço contínuo (100% ED) são otimizadas para minimizar o consumo de energia durante a retenção, reduzindo a corrente, mantendo a resistência magnética, geralmente através dos aprimoramentos do projeto do circuito, como a modulação de largura de pulso (PWM).

No nível do sistema, a eficiência energética total depende do número de válvulas em operação, do ciclo de trabalho e da duração da energização da bobina. Em sistemas hidráulicos ou pneumáticos de alta densidade, onde várias válvulas solenóides são energizadas simultaneamente, mesmo pequenas diferenças no consumo de energia por bobina podem levar a um desenho de energia cumulativa significativa, aumento dos requisitos de fornecimento de energia e custos operacionais mais altos. Por exemplo, o uso de 10 bobinas avaliadas em 20W em vez de 10W pode dobrar a carga na fonte de alimentação e aumentar a saída térmica, exigindo potencialmente soluções de resfriamento adicionais. O uso excessivo de energia contribui para uma degradação mais rápida do isolamento da bobina e a vida útil do serviço, se não for gerenciada adequadamente.

O maior consumo de energia leva a uma geração de calor mais interna, que deve ser dissipada para evitar a degradação térmica. Isso não apenas afeta a eficiência energética, mas também afeta a longevidade e a segurança dos componentes. Bobinas maiores ou menos eficientes podem gerar mais calor, exigindo o uso de dissipadores de calor, gabinetes ventilados ou deratura do desempenho em altas temperaturas ambientais. Os projetos modernos de bobina tentam otimizar o layout de enrolamento e a geometria do circuito magnético para reduzir as perdas de I²R (resistivo) e maximizar a eficiência da conversão de energia, reduzindo assim o acúmulo de calor e estendendo a vida útil da operação.

Para obter projetos de sistema com eficiência energética, os usuários selecionam bobinas com base na padronização de tensão, classificações otimizadas de consumo de energia e desempenho de calor. Variantes de bobina de baixa potência ou trava podem ser especificadas para reduzir o uso de energia em aplicações de baixo serviço ou bateria. Em aplicações que requerem tempos de espera estendidos, os engenheiros podem optar por bobinas de baixa potência com circuitos de economizador integrados ou projetos de enrolamento duplo que reduzem a corrente após a atuação inicial. Escolher a variante de tensão correta (por exemplo, 24VDC vs. 12VDC), de acordo com o design do sistema, reduz as perdas de conversão e melhora o desempenho geral da energia.