BOBINAS, CABEÇAS MAGNÉTICAS E PEÇAS DE SUBSTITUIÇÃO Identificação das bobinas e Princípios gerais

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1 BOBNS, BEÇS MGNÉTS E PEÇS DE SBSTTÇÃO dentificação das bobinas e Princípios gerais BOBNS s bobinas utilizadas nas electroválvulas são concebidas e testadas para funcionar sob tensão permanente. Estão todas em conformidade com as normas de resistência térmica E 216. lasse de solamento Temp. máx. de função t. admiss. um. máx. de temp. admiss. Temperatura ambiente máxima ef. (1) ( ) ( * ) ( ** ) E T F B F T B H F P Fig. 1 1) etra de referência complementar de identificação para as bobinas dos tipos: XM5, M6, MXX, M12 (Ex. : FT, FB, FF, HT) * Temperatura da bobina devido à colocação sob tensão ** Y inclui o efeito da temperatura do fluido nos limites indicados no catálogo (aracterísticas eléctricas, zona de temperatura ambiente da cabeça magnética). construção da maioria das bobinas é conforme às normas E 335. Outras normas internacionais (,...) podem ser aplicadas nas bobinas (onsultar a SO/ JOOMT). s bobinas standard estão disponíveis em classes de isolamento E, F e H. classe de isolamento determina a temperatura máxima de funcionamento da bobina para uma vida útil específica. Vida útil standard : horas, classe H horas, classe F O aumento da temperatura das bobinas em permanência sob tensão depende do seu tamanho e potência. Estes dois elementos permitem determinar o valor de pressão diferencial máxima de uma electroválvula como indicado no catálogo. Quadro (Fig. 1), exemplo para uma classe F: O isolamento da bobina está adaptado a um funcionamento em classe térmica F, isto é, a 155 no ponto mais quente. O aquecimento máximo da bobina, medido sob tensão, está limitado segundo o tipo de bobina (ex. 80 (FT), 95, 105 (FB), 130 (FF)). O valor de temperatura ambiente máximo da cabeça magnética depende do tamanho da bobina. Este valor é expresso em «aracterísticas eléctricas» nas páginas respectivas deste catálogo (75/60/50/25 para os valores máximos standard). Tem em conta o efeito gerado pela temperatura do fluido. Factores determinantes: a) Temperatura (própria ao aquecimento da bobina) b) Potência c) Temperatura ambiente e/ou do fluido veiculado d) umento significativo de temperatura provocado por uma potência em Watts elevada (o que se revela necessário para o funcionamento de certas electroválvulas) SO/JOOMT propõe bobinas que se diferenciam pela dimensão e pela potência eléctrica: - XM5, M6, MXX, M12 - M22, 22, M25, JMX, NX, MX, BMX Para mais detalhes sobre as bobinas e para encontrar os seus códigos, ver Secção J / V1100, páginas 2 a 5 ÁOS Para as electroválvulas de comando directo, é possível calcular a força de atracção electromagnética com a ajuda da seguinte equação: Fs p. (N) Fs força de atracção electromagnética (N) p pressão (Pa) (10 5 Pa 1 bar) superfície de passagem (m 2 ) Exemplo ma cabeça magnética standard terá uma força de atracção de cerca de 15 N. Para utilizar esta cabeça magnética com uma pressão diferencial de 1 MPa (10 bar), é possível calcular o diâmetro de passagem máximo. Fs p , m 2 1/4.π.d 2 d 4,4 mm Para as aplicações de baixas pressões tais como queimadores a gás, distribuidores automáticos ou sistemas sob vácuo que chegam até 0,1 MPa, o diâmetro de passagem será igual a 19,5 mm. Para as electroválvulas de comando assistido (membrana ou pistão separado(a)), um pequeno orifício (o piloto) controla a pressão para a membrana ou o pistão. Os orifícios principais de grande tamanho podem abrir ou fechar a uma pressão máxima chegam até 15 MPa. V PT-2006/01

2 Princípios gerais - BOBNS, BEÇS MGNÉTS E PEÇS DE SBSTTÇÃO ONEPÇÃO DE BSE ampo eléctrico Para accionar uma electroválvula é necessário primeiro compreender como o magnetismo criado pela cabeça magnética pode converter-se em energia mecânica. Se se aplicar uma determinada tensão à bobina uma corrente eléctrica circulará no bobinado, criando assim um campo magnético à volta da bobina. Este campo depende da intensidade, do número de espirais e do comprimento da bobina. Podemos expressar este campo com a ajuda da equação seguinte: 1 + B (T) 0,8 0,6 0,4 0,2 -H (/m) +H (/m) ,2 [ ] H N ( /m) N ΣHd ontudo, constatamos que a condutância das linhas do campo magnético é diferente de uma matéria para a outra. condutância é designada por permeabilidade do símbolo "µ". Para a permeabilidade no vácuo: µ 0 4.π.10-7 (H/m) ou (Vs/m) - B (T) -0,4-0,6-0,8-1 µ µ o. [µ B/H] ar 1 É necessário fazer a distinção entre os materiais : - diamagnéticos: < 1 (bismuto, antimónio) - paramagnéticos: 1 (alumínio, cobre) - ferromagnéticos: >1 (ferro, níquel, cobalto) Para identificar o " " ou a indução "B" conveniente, é necessário utilizar o que é designado por curvas de histerese para os materiais ferromagnéticos. S V030-2 Para a fabricação dos núcleos e dos tubosculatra SO/JOOMT, utiliza-se uma liga de aço inox específica de forte compatibilidade ferromagnética. Se utilizarmos os quadros, a equação a aplicar é a seguinte: B µ o.. H (T) abeças magnéticas alimentadas em corrente contínua e em corrente alternativa Para conhecer o campo eléctrico, é necessário saber primeiro a corrente que passa na bobina. Para as construções alimentadas em corrente contínua, podemos calcular facilmente a corrente com a ajuda da seguinte equação: ( ) Todavia, para as construções alimentadas em corrente alterna, é necessário ter em conta não só a resistência puramente óhmica, como também a reactância 'X '. Para encontrar a impedância '', é necessário combinar os valores de 'X ' e de '' num diagrama vectorial. Podemos de seguida calcular a corrente com a ajuda da seguinte equação: ( ) O valor de 'X ' depende da distância entre o tubo-culatra e o núcleo-móvel. Quanto maior a distância, menor é 'X '. É por isso que há uma diferença entre a corrente que passa através da bobina quando o núcleo está em posição baixa (corrente de chamada) e a corrente com o núcleo em posição alta (corrente mantida). µ µ N o r. µr X 2.π.f. Para "" M ( ) 2 ( X + ) ( H).. corrente inicial M corrente mantida 00022PT-2005/01

3 Princípios gerais - BOBNS, BEÇS MGNÉTS E PEÇS DE SBSTTÇÃO TÇÃO MGNÉT (N) gráfico B GOPE (mm) M6-FT, M25-5 B M6-FB, M30-8 gráfico B Força de atracção de um íman Quando o campo eléctrico e a indução são conhecidos, é possível determinar a força de atracção da cabeça magnética com a ajuda da seguinte equação: ( ) F B 2 N r µ µ 2 2 µ 2 µ ( N) Os três gráficos, B,, pelo contrário, mostram que a força de atracção magnética "F" determinada pela indução "B" é função do valor do golpe (distância entre a culatra e o núcleo móvel). Esta relação é específica para cada tipo de electroválvula. H ampo magnético (/m) orrente eléctrica () N Número de espirais (1) B ndução magnética (T) µ o Permeabilidade no vácuo (H/m) Permeabilidade relativa (1) Superfície do núcleo (m 2 ) onstante TÇÃO MGNÉT (N) B.. (corrente alterna) GOPE (mm) MXX-FT, M40-10 B MXX-FB, M40-14 H 2. X X OD H HOT H 11, OD H HOT TÇÃO MGNÉT (N) gráfico GOPE (mm) M12-FT B M12-FB B.. (corrente contínua) H 12 / 2 om: tensão (V) corrente a frio H corrente a quente resistência a frio H resistência a quente impedância a frio H impedência a quente Quando uma bobina é colocada sob tensão durante certo tempo, esta aquece e a sua resistência aumenta de modo significativo. Se a resistência duplica, devido ao aquecimento, divide-se a corrente contínua por dois, e em corrente alterna, não tem mais que uma influência de aproximadamente 10%. V PT-2005/01

4 Princípios gerais - BOBNS, BEÇS MGNÉTS E PEÇS DE SBSTTÇÃO ampo magnético criado pela bobina principal. x N X ( ) ampo magnético (do anel de desfasagem) provocado pelo campo principal, com uma desfasagem de aproximadamente 90. x N FOÇ ESTNTE ombinação das forças de atracção da bobina principal e do anel de desfasagem. F X X X X V030-4 inrush com: corrente inicial impedância inicial M holding com: M corrente mantida M impedância mantida M M Diferenças entre as electroválvulas alimentadas em ou Serviço em corrente alterna: s electroválvulas alimentadas em corrente alterna são sempre equipadas de um anel de desfasagem na culatra. extremidade do núcleo é plano ou perpendicular. Serviço em corrente contínua: 2 categorias de electroválvulas são fabricadas: primeira de construção idêntica para corrente alterna e contínua oferece a vantagem de uma adaptação fácil às duas correntes a partir de uma mesma electroválvula, a intercambialidade é assegurada em corrente contínua ou alterna. segunda tem uma culatra e um núcleo móvel de forma cónica (estrangulada); De modo a evitar qualquer risco de remanescência magnética, é necessário instalar uma peça especial não magnetizável, chamada «batente amagnético», para impedir que o núcleo bloqueie em posição alta. omparação electroválvula / Funcionamento em corrente alterna a) Forte corrente inicial e baixa corrente mantida b) Grande força de atracção c) Sensível às impurezas d) bobinagem comporta menos espirais (cobre) que as bobinas alimentadas em corrente contínua e) O consumo eléctrico e a força de atracção não são sensíveis à temperatura. Funcionamento em corrente contínua a) orrente de chamada igual à corrente mantida b) O consumo eléctrico e a força de atracção dependem da temperatura c) Electroválvula silenciosa d) Menos sensível às impurezas e) bobinagem comporta mais espirais (cobre) que as bobinas alimentadas em corrente alterna onsumo eléctrico em.. : P ( W) ( ) M osϕ P PM ( V) ( V) ( V) ( V) com: P potência aparente inicial (V) P M potência aparente mantida (V) onsumo eléctrico em.. : P ( W) ( ) P ( W) ( V) 00022PT-2005/01

5 Princípios gerais - BOBNS, BEÇS MGNÉTS E PEÇS DE SBSTTÇÃO NE DE DESFSGEM ( x N) TENSÃO DE MENTÇÃO Bobina. N oil ( x N) om: corrente eléctrica () N número de espirais da bobina anel de desfasagem Este diagrama sectorial simplificando explica o funcionamento do anel de desfasagem em corrente alterna. POTÊNS NOMNS s potências nominais indicadas em cada quadro "aracterísticas eléctricas" correspondem aos valores médios de consumos eléctricos das cabeças magnéticas das electroválvulas. maior parte das potências são mencionadas por 2 valores a frio e a quente, segundo as especificações abaixo. Potência nominal em frio Este valor corresponde à potência eléctrica consumida, no instante da colocação sob tensão da bobina, quando esta não tenha sido alimentada anteriormente. Nestas condições, o coração da cabeça magnética está aproximadamente à temperatura ambiente ou à do fluido e a resistência da bobina é o valor nominal. Em relação ao valor em quente, o consumo a frio é um pouco mais elevado; servirá de referência na definição de potência dos dispositivos de alimentação e de colocação sob tensão da electroválvula. Potência nominal em quente Depois da colocação sob tensão da electroválvula e quando esta é mantida permanentemente sob tensão (ou o máximo do factor de marcha para os produtos em que se especifique), a bobina alcança a sua temperatura nominal de funcionamento. Nestas condições, a resistência aumenta e a potência eléctrica absorvida é mais baixa que em frio. Será este valor que se terá em conta para calcular, por exemplo, o custo total do consumo eléctrico. Observações gerais s potências a frio / a quente são definidas nas condições normais de utilização, a saber: na tensão nominal prevista (n) com temperaturas ambiente e do fluido a 20 Estes valores evoluem em função das variações das condições de utilização: Variação da tensão de alimentação (respeitar o mín. e máx. autorizados, ver Secção J/páginas 2 e 3) Temperatura ambiente Temperatura do fluido Os tamanhos e tipos de tubagem Se os valores precisos são exigidos, é necessário efectuar os ensaios nas condições reais de funcionamento e de ambiente. V PT-2005/01

6 Princípios gerais - BOBNS, BEÇS MGNÉTS E PEÇS DE SBSTTÇÃO V PT-2004/01 SO/JOOMT reserva o direito de modificar os seus produtos sem pré-aviso.