Van điện từ là gì?

1. Van điện từ là gì?

Van điện từ (van định hướng, directional control valve, solenoid valve) là một thiết bị cơ điện được sử dụng để kiểm soát dòng chảy của chất lỏng hoặc khí.

Hình 1. Van điện từ 2 - 3 - 5 cổng

2. Ưu nhược điểm và ứng dụng của van điện từ

- Đóng/ mở van rất nhanh chóng, gần như tức thời khi cung cấp nguồn điện điều khiển. Và khi ngắt nguồn điện van cũng đóng/ mở tức thời.

- Van hoạt động rất ổn định, độ bền cao, dễ dàng vận hành và sử dụng.

- Kích thước và chất liệu của van đa dạng, sử dụng được cho nhiều hệ thống và môi trường như nước, dầu, khí, hơi…

- Điện áp điều khiển đa dạng, phù hợp với nhiều nguồn điện khác nhau: 12V, 24V, 110V, 220V…

- Giá thành của van tương đối rẻ so với các loại van điều khiển tự động.

Hình 2: Cụm van điện từ

2.2 Nhược điểm của van điện từ

- Lưu chất sau khi đi qua van sẽ giảm lưu lượng và tụt áp.

- Phần pít tông dễ bị kẹt bởi các cặn bẩn có trong nước hoặc dầu.

- Không duy trì điện áp lâu và liên tục vì từ trường có thể gây nóng và chập, hư hỏng van.

Hình 3. Van điện từ và phụ kiện

2.3 Ứng dụng của van điện từ

Van điện từ được ứng dụng hầu hết trong công nghiệp cũng như dân dụng. Chúng ta có thể bắt gặp các loại van này trong các thiết bị thủy lực, thiết bị máy nén khí, hệ thống khí nén, hệ thống bơm nước…

Trong công nghiệp, solenoid valve dùng cho các hệ thống nước sạch, hệ thống sử lý nước thải hay các hệ thống vi sinh….

Trong dân dụng, các loại solenoid valve được dùng cho cấp nước và xả nước áy giặt, van đảo chiều điều hòa không khí, các loại máy hàn mig dân dụng…

Hình 4. Ứng dụng của van điện từ

3. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại van điện từ

3.1 Cấu tạo của van điện từ

Hình 5. Cấu tạo của van điện từ

1. Valve Body (Thân van)
2. Inlet Port (Đường lưu chất đi vào)
3. Outlet Port (Đường lưu chất đi ra)
4. Coil Solenoid (Cuộn dây điện từ)
5. Coil Windings (Cuộn hút)
6. Lead Wires (Dây cấp nguồn)
7. Plunger (Pít tông)
8. Spring (Lò xo)
9. Orifice (Cửa van)

3.2 Nguyên lý hoạt động của van điện từ

    Bên trong mỗi chiếc van điện từ (van định hướng, directional control valve, solenoid valve) đều có 1 cuộn lõi dây điện quấn quanh 1 lõi sắt và 1 lò xo nén giữ lõi sắt này. Mặt khác, chiếc lõi sắt được giữ dưới lớp gioăng cao su.

    Trong trường hợp không có dòng điện chạy qua thì lò xo giãn ép vào lõi sắt đẩy cửa van đóng.

    Còn khi có dòng điện chạy qua cuộn lõi dây, cuộn dây bị nhiễm từ sản sinh ra từ trường tạo thành lực hút lõi sắt, lực từ trường đủ lớn để thắng làm giãn lò xo làm cửa van mở.

    Hầu hết các loại van điện từ hiện nay đều hoạt động dựa trên nguyên lý này. Nhưng cũng có một số van điện từ khác thay thế lõi sắt và lò xo bằng pít tông, cơ chế hoạt động tương tự.

Hình 6. Nguyên lý hoạt động của van điện từ

3.3 Phân loại van điện từ

3.3.1 Phân loại theo chức năng của van điện từ

- Van điện từ thường đóng (NC)

    Là van điện từ mà ở trạng thái chưa cấp điện thì van sẽ luôn đóng, khi cần van mở thì chúng ta phải cấp điện cho van, khi đó van sẽ sinh ra lực từ trường từ cuộn hút (cuộn điện) và sẽ làm cho van trở về trạng thái mở, để duy trì mở thì chúng ta cũng phải duy trì nguồn điện cấp vào. Khi chúng ta muốn đóng van thì ngưng cấp điện thì van sẽ tự động trở về trạng thái ban đầu của van (tức là trạng thái đóng).

    Van điện từ thường đóng là loại van rất thông dụng trên thị trường, và đại đa số người ta thường sử dụng van này. Vì thực tế chúng ta cũng thấy rằng không chỉ van điện từ nói riêng mà các loại van cơ thông thường khác cũng thường ở vị trí thường đóng, thường khóa, thời gian chúng ở trạng thái này nhiều hơn rất nhiều so với thời gian chúng ở trạng thái mở.

- Van điện từ thường mở (NO)

    Là van điện từ mà ở trạng thái chưa cấp điện thì van luôn luôn mở, khi cần đóng lại thì chúng ta cấp điện cho van, khi đó van sẽ sinh ra từ trường đẩy trục làm kín đang ở xa vị trí làm kín tiến đến vị trí làm kín và giúp van đóng lại.

    Van điện từ thường mở rất hiếm trên thị trường do nhu cầu sử dụng rất ít, nếu có trường hợp bất đắc dĩ do thiết kế mới cần phải sử dụng tới van thường mở này.

3.3.2 Phân loại theo vật liệu chế tạo van điện từ

- Đồng: dùng cho nhiều môi trường khác nhau, phổ biến là môi trường nước, khí nén, hơi.

- Inox: dùng cho môi trường có tính đặc trưng cao như nước thải, nước có hóa chất,…

- Nhựa: dùng cho môi trường bên ngoài không khí, chịu ăn mòn cao, hoặc dùng cho nước thải, nước có hóa chất,...

3.3.3 Phân loại theo điện áp hoạt động của van điện từ

- Điện áp 24V: an toàn cho người vận hành.

- Điện áp 220V: phổ biến ở Việt Nam do nguồn điện cung cấp tiện lợi và có thể sử dụng nó ở nhiều vị trí, địa điểm khác nhau.

- Điện áp 110V: ít được sử dụng.

-…

3.3.4 Phân loại theo kiểu lắp

- Kiểu lắp ren: phổ biến nhất, thường dùng cho các size bé  từ DN10 đến DN50.

- Kiểu lắp bích: ít người dùng, thường dùng cho các size lớn từ DN50 đến DN150 (van điện từ phi 60, van điện từ phi 90,...)

Hình 7. Phân loại van điện từ theo vật liệu chế tạo

4. Thông số kỹ thuật của van điện từ

- Lưu chất: Khí nén, nước,...

- Áp suất khời động bộ điều khiển bên trong (MPa): 0.1 - 0.7, 0.15 - 0.7, 0.2 - 0.7...

- Nhiệt độ lưu chất và môi trường: -10 - 50 độ C (không đóng băng),...

- Tần số hoạt động cực đại (Hz): 3, 5, 10,...

- Kích thước cổng: M5, ∅4, ∅6, ∅5/32”,…

- Điện áp: 24VDC, 12VDC, 6VDC, 5VDC, 3VDC, 100VAC, 200VAC, 110 VAC, 220VAC

- Dạng cổng cắm: Grommet, L plug, M plug, DIN terminal,...

- ... 

Hình 8. Van điện từ dùng cho nước và hơi nóng