Come funziona un'elettrovalvola? Spiegazione di bobina, stantuffo, orifizio e risoluzione dei problemi

La maggior parte dei richiami alle elettrovalvole iniziano con un sintomo piuttosto che con una teoria. Una passeggiata nel frigorifero funziona tutta la notte e non raggiunge mai il punto impostato. Una pompa di calore inverte la marcia nel momento sbagliato. Una macchina per il ghiaccio allaga l'evaporatore dopo lo spegnimento. Un tecnico quindi toglie la bobina, preme lo stantuffo con un cacciavite e scopre che la valvola si muove ancora liberamente manualmente. Quando ciò accade, il guasto è elettrico o di sistema, non meccanico. Sapere cosa dovrebbero fare la bobina, lo stantuffo e l'orifizio e in quale ordine trasforma una chiamata diagnostica lunga in una breve.

Come funziona un'elettrovalvola: la risposta breve

Un'elettrovalvola è un dispositivo di intercettazione azionato elettricamente. La corrente passa attraverso un avvolgimento di rame, l'avvolgimento produce un campo magnetico e quel campo tira uno stantuffo mobile di ferro contro una molla di ritorno. Lo stantuffo è dotato di una guarnizione che si solleva da una piccola apertura chiamata orifizio per consentire il flusso, oppure preme su di essa per arrestare il flusso. Togliere la corrente e la molla riporta la guarnizione nella posizione di riposo. Ogni altra parte della valvola esiste per supportare quel singolo movimento: guidare lo stantuffo, sigillare il percorso del fluido e instradare il flusso attraverso le porte corrette.

All'interno della valvola: tre gruppi che fanno il lavoro

Un'elettrovalvola assomiglia ad un corpo con un piccolo cilindro imbullonato sulla parte superiore, ma si comporta come tre gruppi separati impilati insieme. Ognuno fallisce a modo suo, e il sintomo di solito rimanda all’assemblea colpevole.

La sequenza di lavoro, passo dopo passo

1. A riposo, la molla di ritorno mantiene la tenuta contro l'orifizio. In una valvola normalmente chiusa ciò significa assenza di flusso, anche con la pressione di linea completa presente sulla porta di ingresso. Questo è lo stato sicuro per la maggior parte delle applicazioni di refrigerazione e di combustibile.
2. Il controller applica tensione ai terminali della bobina, solitamente tramite un relè, un termostato o una scheda di sbrinamento.
3. La corrente che attraversa l'avvolgimento crea un campo magnetico all'interno del tubo guida entro decine di millisecondi.
4. La forza magnetica sullo stantuffo aumenta fino a superare la forza della molla più la pressione del fluido che mantiene chiusa la guarnizione e lo stantuffo si solleva.
5. La guarnizione si sposta dall'orifizio. Il fluido o il gas ora passa dalla porta di ingresso alla porta di uscita e la portata è impostata dal diametro dell'orifizio e dalla differenza di pressione attraverso la valvola.
6. Quando viene interrotta l'alimentazione, il campo collassa, la molla spinge nuovamente lo stantuffo verso il basso e la guarnizione chiude nuovamente l'orifizio.

Perché la bobina si riscalda: spunto, corrente di mantenimento e ciclo di lavoro

Con lo stantuffo ancora in posizione, il circuito magnetico ha un ampio traferro, quindi ha bisogno di un forte campo per inserire lo stantuffo. Questa è la fase di spunto e assorbe diverse volte la corrente nominale per una frazione di secondo. Una volta tirato dentro lo stantuffo, il traferro si chiude e la stessa forza di tenuta può essere mantenuta con molta meno corrente. Una bobina da 10 watt può assorbire l'equivalente di 40 volt-ampere al momento dell'eccitazione. Questo spiega un difetto che confonde molti tecnici: una bobina può misurare la resistenza corretta e tuttavia surriscaldarsi, perché uno stantuffo che non si inserisce mai completamente mantiene la valvola bloccata nella condizione di spunto e cuoce l'avvolgimento. Spiega anche le valutazioni del ciclo di lavoro. Una valvola che deve rimanere aperta per ore necessita di una bobina progettata per il servizio continuo, mentre alcuni modelli a impulsi brevi sono progettati solo per uso intermittente.

Design normalmente chiusi, normalmente aperti e multidirezionali

Normalmente chiuso

Il flusso è bloccato senza alimentazione applicata. Questa è la scelta comune per il servizio sulla linea del liquido, poiché un'interruzione di corrente interrompe il flusso anziché allagare il lato inferiore del sistema.

Normalmente aperto

Il flusso passa senza alimentazione applicata e si arresta quando la bobina viene energizzata. Queste valvole vengono utilizzate quando l'acqua di raffreddamento o una linea di sfiato devono rimanere aperte quando il circuito di controllo è inattivo.

A due e a tre vie

Una valvola a due vie ha un ingresso e un'uscita e apre o chiude semplicemente un percorso. Una valvola a tre vie ha tre porte e può deviare il flusso da una porta all'altra, adattandosi al controllo della bombola, alla commutazione del campione e ad alcune soluzioni di bypass del gas caldo. La configurazione della porta è importante quanto la tensione della bobina, poiché una valvola a tre vie installata come valvola a due vie perderà in una posizione, indipendentemente da quanto bene sia cablata.

Cosa determina se la valvola funziona nel tuo circuito

• Dimensioni dell'orifizio e coefficiente di flusso: una dimensione del corpo viene solitamente offerta con diversi diametri di orifizio e il flusso aumenta notevolmente con il diametro.
• Differenziale di pressione minimo: le valvole pilotate necessitano di una differenza di pressione attraverso la valvola per aprirsi. Al di sotto di tale valore restano chiusi anche con la bobina alimentata.
• Differenziale di pressione massimo: al di sopra di esso la valvola potrebbe non aprirsi in modo affidabile o non chiudersi contro il flusso.
• Direzione del flusso: la maggior parte dei modelli sigilla contro il flusso, quindi un'installazione invertita perde oltre la sede quando è chiusa.
• Materiale della guarnizione: le miscele di refrigerante, olio e glicole richiedono ciascuna un elastomero diverso e una guarnizione gonfia trascina sul tubo guida.
• Tensione della bobina, frequenza e ciclo di lavoro: una bobina da 24 V CC, una bobina da 110 V CA e una bobina da 220 V CA non sono intercambiabili e le versioni CA dipendono dalla frequenza di alimentazione.

Adattare la valvola al lavoro nei lavori di refrigerazione

Nella refrigerazione l'elettrovalvola è solitamente un solenoide della linea del liquido. Durante un ciclo di svuotamento, il termostato apre la valvola in caso di aumento della temperatura, il compressore abbassa il lato inferiore fino all'impostazione di svuotamento e un pressostato di bassa pressione arresta il compressore. Se la valvola perde oltre la sua sede, il lato inferiore non rimane mai abbassato, il compressore esegue cicli brevi e la macchina funziona tutta la notte con il controllo di bassa pressione.

Le valvole ad azione diretta sono adatte a sistemi di piccole dimensioni in cui la differenza di pressione disponibile è ridotta, mentre le valvole pilotate gestiscono dimensioni di linea più grandi dove una bobina ad azione diretta sarebbe troppo grande e troppo calda. Anche in questo caso la scelta del refrigerante è importante: un progetto che funziona bene con l'R134a potrebbe richiedere un orifizio e un composto di tenuta diversi sull'R32 o su sistemi a CO2 che funzionano a pressioni molto più elevate.

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Le famiglie di valvole sono generalmente costruite attorno allo stesso principio di funzionamento e quindi dimensionate in base alla dimensione della porta, all'orifizio e allo stile di connessione, quindi una specifica che si adatta a una dimensione di linea spesso ha un equivalente diretto di una dimensione superiore o inferiore.

Elettrovalvola di refrigerazione DSF per condizionamento dell'aria e celle frigorifere Elettrovalvola compatta con corpo in ottone e bobina nera, progettata per il controllo preciso del flusso di refrigerante nei circuiti di condizionamento dell'aria, celle frigorifere e refrigerazione commerciale. Visualizza il prodotto →

Per chiunque desideri dare un'occhiata più da vicino a una famiglia comune utilizzata per il servizio sulla linea del liquido, è disponibile una breve nota tecnica Elettrovalvole tipo EVR che copre la costruzione e il funzionamento a lungo termine.

Modalità di guasto che puoi trovare in pochi minuti

• Guasto alla bobina: un avvolgimento aperto, una spira in cortocircuito o uno strato isolante bruciato. Misurare la resistenza e confrontarla con il valore stampato sulla bobina.
• Pistone bloccato: corrosione, morchia o una guarnizione gonfia incastrano lo stantuffo nel tubo guida, quindi la valvola ronza senza spostarsi.
• Sede che perde: un frammento di rame, flusso di brasatura o incrostazione passa attraverso e intacca la guarnizione, lasciando un percorso di perdita permanente.
• Ghiaccio nell'orifizio: l'umidità nel circuito congela in corrispondenza della strozzatura e blocca il flusso finché la valvola non si riscalda nuovamente.
• Bobina sbagliata per l'alimentazione: una bobina CA su un'alimentazione CC o il contrario si eccita una volta e si guasta subito dopo.

Prima di ordinare: una lista di controllo pratica

1. Registrare la dimensione della linea, il tipo di connessione e la direzione del flusso mostrati sul vecchio corpo.
2. Prendere nota del fluido, della normale temperatura di esercizio e della temperatura ambiente attorno alla bobina.
3. Confermare la tensione della bobina, CA o CC, e la frequenza di alimentazione per le bobine CA.
4. Decidere se il circuito necessita di una funzione normalmente chiusa o normalmente aperta.
5. Verificare i differenziali di pressione minimo e massimo che il sistema può erogare.
6. Controllare il ciclo di lavoro, perché una valvola che rimane aperta per ore necessita di una bobina a servizio continuo.

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Un'elettrovalvola è una macchina semplice con un insieme ristretto di parti mobili ed è proprio per questo che è diagnosticabile. La bobina trasforma la corrente in movimento, lo stantuffo trasforma il movimento in un cambiamento di stato e il sigillo decide se il flusso si interrompe. Quando un sistema si comporta male, testare questi tre collegamenti in ordine richiede pochi minuti e ti dice se il problema è nella valvola, nel controller o da qualche altra parte più avanti nella linea.