柴油发电机电磁阀控制原理(电磁阀的工作原理及选型要点)

Posted 2023-05-29

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柴油发电机电磁阀控制原理(电磁阀的工作原理及选型要点)

01什么是电磁阀

电磁阀是依靠电磁线圈产生电磁力来驱动阀门的开/关控制流体的控制元件，是管路控制过程中常用的执行器之一。电磁阀主要用于液体和气体管路的开关控制。常见的品牌有德国FESTO、日本SMC、台湾亚德客等。

02电磁阀的种类

亚德客二位二通电磁阀

二位二通电磁阀符号

二位二通电磁阀有二个接气口，通常进气口为P，出气口为A，电磁阀线圈得电P-A导通，失电不导通，只有两个口。就像平常使用的手滑阀一样，其功能就像开关。

亚德客二位三通电磁阀（单控）

二位三通电磁阀符号

二位三通电磁阀P为进气口，当电磁阀线圈得电后，P和A接口导通，空气经过P-A口输出至后端执行机构例如气动剪刀等执行元件。当电磁阀线圈断电后，P口截止，气源空气不会被放空，执行元件内的剩余空气经过A-R口泄放至大气，执行元件复位。R为排气口一般接消声器。

亚德客两位五通电磁阀（单控）

亚德客两位五通电磁阀（双控）

两位五通电磁阀：两位指电磁阀的阀芯有两个工作位置，五通指有五个通道通气，其中P口与气源连接，A/B口与气动负载元件连接，R/S口作排气用，一般连接消声器。R口是A口的排气孔，S口是B口的排气孔。当单控电磁阀线圈不通电时，A口出气，当A口出气时，B与S口相通用于排气，当单控线圈通电时B口出气时，A与R口相通用于排气。

当给双控电磁阀正动作线圈通电，则正动作气路接通，即使将正动作线圈断电后正动作气路仍然是接通的，会一直维持到给反动作线圈通电为止。给反动作线圈通电，则反动作气路接通，即使将反动作线圈断电后反动作气路仍然是接通的，会一直维持到给正动作线圈通电为止。二位五通双控电磁阀相当于有“自锁”保持功能。

单控和双控的区别：单控电磁阀有一个通电线圈，通电时切换为P与B孔相通，（P与A孔截止），断电时切换为P与A孔相通（P与B孔截止）。双控电磁阀有两个线圈，A/B侧哪头线圈通电导通，P进气孔就与该侧相导通。两头线圈都断电时，保持最后一头后断电的线圈动作状态。不允许2个线圈同时得电。双控电磁阀两边的控制部分是完全相同的。

两位五通双控电磁阀最大的优点是线圈断电后可以让执行机构例如气缸长时间维持在伸出或者缩回状态，而不用一直保持线圈通电。而单控电磁阀只要线圈断电，其执行动作就会复位。比如一个气缸需要伸出2个小时，缩回1分钟，单控电磁阀线圈就需要通电2个小时来保持气缸伸出状态，即费电而且电磁阀线圈还有可能因为发热而损坏。两位五通双控电磁阀只需要通电1秒以内或者判断气缸伸出到位后就可以断开线圈电源，气缸依然保持在伸出位置不动。

两位三通电磁阀通常与单作用气动执行机构配合使用。两位五通电磁阀通常与双作用气动执行机构配合使用。

亚德客三位五通电磁阀（中封、中泄、中压式）

三位五通电磁阀都是双控电磁阀，其两端都有复位弹簧。三位五通电磁阀有5个通气接口，电磁阀阀芯有三个不同的控制位置。当线圈B侧得电，线圈A侧失电时，B与P口导通，A口与R排气口导通泄气。当线圈A侧得电，线圈B侧失电时，A与P口导通，B与S排气口导通泄气。线圈A侧和线圈B侧同时失电时为第三个控制位置状态，气动负载执行元件停止位置与线圈失电的时机有关。三位五通电磁阀根据阀芯状态不同分为中封式，中泄式和中压式。不允许2个线圈同时得电。

中封式：当电磁阀上两个线圈都不通电的情况下，气缸前腔和后腔的压力保持在最后一个线圈断电时的状态不变，进气口P关闭，R/S排气口关闭。两端弹簧将电磁阀压到中间位置，由于无法通气及泄气，可以使负载例如气缸保持在原位不动，提高了生产安全性。

但是气体是有压缩性的，而且气缸、阀以及气管接头等气动元件不能做到绝对的无泄漏，所以气缸一般不能长时间保持在中间停止位置，这种平衡慢慢会随着时间被打破，气缸的定位精度比较差。因此，三位五通中封式电磁阀一般用在气缸不需要精度的定位，中停时间比较短暂的工况下，才可以考虑使用中封式。在使用中封阀时，一旦电磁阀两端线圈断电，气缸几乎不能被推动。

中泄式：当电磁阀两个线圈都不通电的情况下，进气口P关闭，R/S排气口打开，气缸两侧腔室的压力分别通过电磁阀R/S排气口排出，气缸两侧内都无压力。

相较于中封阀，中泄阀可以实现更长时间的中停。在某些气缸须水平运动，且中停时间较长但定位精度不是很高的场合下，可以考虑使用中泄式。其断电后气动负载执行元件手可以推动。

中压式：当电磁阀两个线圈都不通电的情况下，进气口P打开，排气口R/S关闭，气缸两侧的压力保持在最后一个线圈失电时的状态不变，并持续通过进气口P给压到A/B口，使气缸两侧压力与进气端压力一致。

如果气缸负载没有轴向的外负载力，那么活塞将保持平衡，就能停止在行程位置途中且停止精度较高。此回路实现中停的前提是气缸需水平安装。因此，在需要气缸有较高精度定位，又能满足气缸无轴向外负载力的工况下，可选用中压阀配合双活塞杆气缸使用。

03几位几通的定义

用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示有几“位”；方框外部连接的接口数有几个，就表示几“通”。

方框内的箭头表示该路处于接通状态，但箭头方向不一定表示流体的实际方向。

04电磁阀线圈上的参数

DC24V 3.0W是指该电磁阀的额定输入电压是直流24V，可工作的电压范围为直流21.6V-26.4V区间。功率为3W。

100%ED表示线圈可以24小时长期通电使用。如果使用方法不符合通电率(ED)，会造成线圈温度上升以至超过绝缘种类的限制温度，严重时会导致线圈被烧毁。

IP是指这个线圈的防护等级，6是防尘，5是防水。

CE指欧盟认证。

3V210-08-NC表示电磁阀的型号。

气压0.15-0.8Mpa指该电磁阀使用的气压范围，气压过小可能不会使先导阀的阀芯动作，气压过大会损坏电磁阀的密封圈结构而导致漏气。

05电磁阀的选型要点

（1）根据电气控制电路的电压选择驱动电磁阀线圈的电压等级，电压波动范围等。一般自动化控制系统中，常常选用直流24V线圈的产品。除此之外，还有例如DC12V、AC24V、AC110V、AC220不同规格的电磁阀线圈。

（2）根据机械动作控制方案选择几位几通的电磁阀（需要断电断气保持的气动负载可以根据实际需求选择两位五通或者三位五通中封、中泄、中压式双控电磁阀）。例如常见的亚德客二位五通单控电磁阀4V210-08系列，其中4V指产品的规格代号为两位五通或者三位五通，2指系列代号为200系列。10指单电控（20指双电控、30C指中封式、30E指中泄式、30P指中压式），08指电磁阀接头的口径（06：1/8，08指1/4），实际选型时可以参考各类产品的样本目录查找我们需要的电磁阀种类。

关于气动接头大小规格的说明后面在讲解气动元件篇幅中专门说明。

（3）根据机械工作要求选择电磁阀的气源压力范围（一般为0.15到0.8Mpa之间），每秒动作频率（常用的电磁阀最高动作频率一般为3～5次每秒）在一般使用场合都可以满足。使用环境温度、湿度、粉尘、振动等。

（4）在可能因为电火花引起粉尘、气体等爆炸的场合，需要选用带防爆功能的电磁阀，否则可能会因为电磁阀线圈动作过程中产生的电火花脉冲导致安全事故的发生。

合理的电磁阀设计选型，能使线路及气路简化，减少电磁阀的品种和数量，保证气动系统准确可靠，降低压缩空气的消耗量，设备外观及检修难度上也会变的简洁明了，也降低了成本。

06电磁阀使用注意事项及常见故障排除（1）双线圈的电磁阀同时得电时，电磁阀的状态是不可预知的，因此气缸等负载如何动作也不能够准确判断，使用时应禁止双控线圈同时得电。（2）双控电磁阀有自保持功能的话，最好不要一直带电，防止线圈发热，缩短其使用寿命。一般通电0.3秒左右就可以换向且保持了。（3）如果通过PLC可编程控制器等直接控制电磁阀时，输出控制类型为晶体管输出时，由于电磁阀是感性负载会影响PLC输出元件寿命，所以需要增加中间继电器控制，或者并联续流二极管来消除线圈关断时产生的反向电动势对晶体管器件的冲击。如果是继电器类型输出，交直流都可以，建议最好使用中间继电器的进行中转，避免电磁阀线圈异常导致PLC触点损坏。（4）普通电磁阀需防止雨水进入电磁阀线圈内部。电磁阀常见故障及问题排除（1）电磁阀线圈接线头松动或线头松动，电磁阀不得电，检查电磁阀线圈线路连接。（2）电磁阀线圈烧坏，拆下电磁阀的接线，用万用表测量，如果开路，则电磁阀线圈已烧坏。（3）电磁阀手动换向按钮被强制，电磁阀通过线圈控制时无法进行换向复位，检查换向按钮是否处于释放状态。（4）电磁阀漏气，电磁阀内部密封垫片损坏或滑阀磨损而造成几个空腔窜气或者阀板安装时电磁阀和密封垫片未锁紧到位，检查密封垫片锁紧状态或更换新的电磁阀使用。小技巧：关断线圈上的电压供给，在气源供给正常时，按动电磁阀上的手动开阀按钮，如果电磁阀打开，说明开阀正常。放开开阀按钮，如果正常切换回位，说明电磁阀气动执行部分工作正常。此时电磁阀线圈通过外部电压控制时若存在不能动作故障时，可进行电路部分的排故，缩小故障检查范围。

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