PDF《电磁换向阀/比例换向阀的电磁线圈》

所以,它没有相应的融化温度. 结构材料的选择对于线圈的寿命至关重要.从表格中 结构材料以及绝缘性能的说明可以看出,这是线圈设计中 的一个限制因素. 为了更好地了解到线圈能耗,就需要有温度的升高以 及温度变化引起绕线组电阻变化的关系.当电流通过铜线 绕组工作时,温度将会升高.当铜线温度升高时,电阻变 大. 温度上升引起铜线电阻变化的数学公式如式1-4所示. 这个等式的结果可以如图3中的图像显示,使用770-224线圈,在24VDC条件下.在开始温度20℃情况下,线圈初始 电阻为26.2?. Figure 3: Effects of Temperature on Copper Resistance [1] 推导 [2] [3] or [4] R1= 线圈得电之前的电阻 [?] R2= 线圈得电之后的电阻 [?] T1= 线圈得电之前的温度 [?C] T2= 线圈得电之后的电压 [?C] ΔT= 周边环境温度的变化 (如果周边环境温度上升就加上,如果下降就减去)

1 2

1 2 R R t t = + + 234.5 234.5 ΔT t t θ

1 2 ± ? = ( ) 234.5 t 234.5 R R t

1 1

2 2 ? + = ( ) ΔT t 234.5

1 R R θ

1 1

2 ± + ? ? ? ? ? ? ? ? ? = Sun Hydraulics Technical Tips

4 ・ Tech Tips:Web#999-901-426 Rev. 08Oct11 ?2011 Sun Hydraulics Corporation 图3曲线上标出的点为平常温度20℃,电阻为26?;

以 及在作用电压24VDC下,这时的电流为0.92A.在右侧被 标出的点是160℃(0.59A以及40.6?).对于24VDC的线 圈,0.59A这个点事十分重要的,它将会被用于设定比例放 大器. 图4显示了在作用电压超出线圈额定电压24VDC10% 的情况下(26.4VDC),周边温度50℃的情况下,最终的稳态 温度.由图我们可以看出,这个电流大概就稳定在0.59A, 表面温度稳定在大约135℃. 和图3中160℃的铜体温度相比,这个不同表明,在绕 线组的表面和内部大概有25℃的温差.50℃的周边温度以 及超出10%的输入电压是Sun测试770系列线圈的上限值. 与相关等级温度200℃相比,这里还有40℃的安全余量. 由于线圈还可以作用于更高的电压,以及更高的周边温 度,所以这里的安全余量还是十分保守的.可是,我们可 以查阅200℃的工作温度下,线圈的安全连续工作时间为 2.25年.我们没有200℃以下绕线组绝缘层的确切的寿命年 限,但是显然工作时间更长.所以,为了防止线圈过早损 坏,需要使其工作在额定温度以下.(工作超过额定温度 会导致线圈提前损坏.) 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 Time [hours] Temperature [?C] 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 Current [A] Temp Current 图4. 线圈表面温度的稳态过程 突波抑制 Sun770系列线圈配以标准的瞬态电压抑制(TVS)二极管, 以此保护线圈防止电压尖峰. 没有尖峰抑制,当线圈迅速失电时,突变的磁场将会产生很 大的电压尖峰.从图5可以看出,24V线圈断电过程中,尖峰将会 超过400V,同事伴随着一些噪声.电压尖峰可能有益,也可能有 害,或者两者皆有.图6是采用了TVS二级管控制了电压尖峰.在 这里,电压尖峰被限制在了-68V,仅仅该通断电压以上的电压会 作用于24V线圈上. 电压尖峰会对机器中的电子设备及系统产生破坏.TVS二极管的 通断电压可以从每个线圈的样本说明中找到.对于交流电压工作 线圈,TVS二极管的通断电压值是根据交流信号的峰峰电压选取 的,采用以下的等效公式计算.这里,通断电压值是指该电压 概述TVS 二极管 Sun Hydraulics Technical Tips

5 ・ Tech Tips:Web#999-901-426 Rev. 08Oct11 ?2011 Sun Hydraulics Corporation 值,二极管开始导通或截止.为了防止TVS二极管损坏以及符合 工业标准值,对于Vmax安全因素已经加以考虑.VRMS是正弦幅值 电压的均方根.不过注意对于峰峰电压值需要对电压值加倍. 如果TVS二极管的通断电压过高,用户就需要自己在线圈两 端通断电压值较小的TVS二极管. 一般说来,TVS二极管失效接通,此时线圈短接,将不再作 用.过大的峰值,冲击以及过大的电压都会致使TVS二极管失 效.所以,在选择合适的TVS二极管需要额外小心. Sun760线圈是对线圈配以限压电阻(MOV).限压电阻 (MOV)的标定和TVS二极管有所不同.限压电阻(MOV)的指标有 VDC和VRMS. 一般来说,限压电阻(MOV)失效断开,将会使线圈失去突波抑 制.为Sun线圈选择合适的限压电阻仍然需要额外小心,以防突 然失效.设备制造商需要知道限压电阻(MOV)潜在的失效状态, 如果需要,为抑制突波,可以加入二级保护. 交流线圈一般都是用在工业场合,这些场合长长电源状况不佳. 电压突变,尖峰,限电等经常发生.当Sun已经采用了TVS二极 管或限压电阻(MOV)来保护和交流线圈(有时是直流线圈)一起 工作的桥式整流器,失效状况也时常发生.所以,如果线圈经常 发生失效情况,就需要从新评估工作的电源情况. 表2概括了Sun所使用的标准电压抑波元件. 图5. 没有TVS二极管的电压突变 图6. 采用TVS二极管后的电压控制 如需要加入外部二极管