Sıfır Güçlü Tek Kararlı Kilitleme Vanası: Yeni Enerji Piyasası Karşılaştırması

Yeni Enerji Sistemlerinde Gücü Tutmak Neden Önemlidir?

Bir yıl boyunca açık tutulan 5 W'lık bir solenoid bobin yaklaşık 43,8 kWh (5 W × 8.760 saat) tüketir. Durumunu 0,05 W'ta tutan bir vana, aynı dönemde yaklaşık 0,44 kWh enerji tüketir. Rakamlar açıklayıcıdır ancak boşluk gerçektir ve sistemdeki her vanayla birlikte artar.

Şebekeye bağlı bir tesiste bu boşluk bir işletme maliyetidir. Güneş enerjisiyle çalışan ve pil destekli ekipmanlarda bu, tasarım kısıtlamasına daha yakındır. Bir vanayı açık tutmak için harcanan her watt, diğer her şey için mevcut olan enerjiyi azaltır ve üretim ve depolama donanımının bunu taşıyacak şekilde boyutlandırılması gerekir.

Isı ikinci endişe kaynağıdır. Sürekli enerji verilen bir bobin, vanayı, etrafındaki muhafazayı ve kompakt kabinlerde yakındaki bileşenleri ısıtır. Akü kaplarında ve güç elektroniği muhafazalarında termal bütçeler kısıtlıdır ve valf bobini tarafından dağıtılan her watt, soğutma sisteminin çıkarması gereken bir watt'tır.

Dolayısıyla bu sistemlerde valf seçimi üç değişkene bağlıdır: Valfin tutma sırasında ne kadar güç çektiği, ne kadar kontrol donanımına ihtiyaç duyduğu ve güç kesildiğinde ne yapacağı. Bu makalenin geri kalanında valf mimarileri bu üç değişkenle karşılaştırılmaktadır.

Üç Valf Mimarisinin Karşılaştırılması

Mühendisler genellikle iki yerleşik tasarım arasında seçim yapar. Geleneksel tek kararlı solenoid valf, yalnızca bobinine enerji verildiğinde çalıştırılır ve güç kesildiğinde bir yay onu varsayılan konuma döndürür. İki durumlu darbe valfi manyetik bir mandal kullanır: kısa bir darbe onu değiştirir ve karşıt bir darbe gelene kadar güç olmadan konumunu korur.

Her tasarım bir sorunu çözer ve diğerini açık bırakır. Monostabil valflerin kablolaması kolaydır ancak sürekli olarak tutma akımı çekerler. İki durumlu valfler sıfır güçte kalır ancak bir darbe sürücüsüne ihtiyaç duyar ve besleme kesildiğinde son konumlarında kalırlar. Sıfır Güç Tek Kararlı Kilitleme Vanası ikisinin arasında yer alacak şekilde inşa edilmiştir: tek kararlı bir valf gibi kablolanmıştır ve kontrol edilmektedir, ancak durumunu çok düşük güçte tutar.

Sıfır Güç Tek Kararlı Kilitleme Valfi Nasıl Çalışır?

Valf, açılması veya kapanması için enerjilendirilir ve ardından ultra düşük güçlü kilitleme durumuna düşer. Üretici verileri, tutma gücünü DC modelleri için 0,05 W'un altında ve AC modelleri için 0,06 W'nin altında gösteriyor; çalışma sırasında bobin sıcaklığında bir artış yok ve geleneksel tek kararlı bir valf ile karşılaştırıldığında %95'in üzerinde bir güç tasarrufu oranı var.

İki tasarım seçeneği davranışı açıklar. İlk olarak, kompozit bir kilitleme mimarisi, yüksek güçlü anahtarlama aşamasını düşük güçlü tutma aşamasından ayırır. İkincisi, sürücü devresi harici bir modül olarak tedarik edilmek yerine vanaya entegre edilmiştir. Sürücü valfin içinde olduğundan, kontrol sistemi sıradan iki durumlu bir yük görür: voltajı uygulayın ve valf harekete geçer, voltajı kaldırın ve sıfırlanır.

Bu tasarımı çift durumlu darbe valfinden ayıran şey bu son noktadır. Tutma durumu küçük bir sürekli beslemeye bağlıdır, dolayısıyla tam güç kesilmesi vanayı otomatik olarak başlangıç ​​konumuna döndürür. Ticaret, öngörülebilir davranış karşılığında küçük bir kalıcı beraberliktir.

Entegre elektronikler BMC kapsülleme ile korunmaktadır. Elektrik bağlantısı standart DIN43650 arayüzünü kullanır, böylece mevcut bir takılabilir konnektör yeniden kullanılabilir ve harici bir sürücüye veya darbe kontrol cihazına gerek kalmaz.

Yeni Enerji Uygulamalarında Uygunluk Değerlendirmesi

Aşağıdaki tablo, Sıfır Güç Tek Kararlı Kilitleme Vanasının nereye uyduğunu ve neyin hala doğrulanması gerektiğini göstermektedir. Değerlendirmeler, herhangi bir özel kurulum için onaylanmış performans iddiaları değil, vananın belirtilen davranışına dayalı mühendislik kararlarıdır.

Depolama termal yönetimi özel ilgiyi hak ediyor. Akü kabinlerindeki soğutma sıvısı döngüleri, tahmin edilebilir şekilde davranan valflere bağlıdır ve güç kesildiğinde tanımlanmış bir konuma dönen bir valf, açıkça belirtilmeye değer bir özelliktir. Bu, herhangi bir vana tipinin termal riski tek başına çözdüğü anlamına gelmez. Bu, sıfırlama davranışının, basınç değeri ve soğutma sıvısı uyumluluğunun yanı sıra teknik özellikler sayfasında yer aldığı anlamına gelir.

Aynı mantık retrofitler için de geçerlidir. Valf standart kablolama ve DIN43650 konnektör kullandığından, kontrol devresinde değişiklik yapmadan geleneksel bir solenoid valfin yerini alabilir, bu da mevcut tesislerde devreye alma çabasını düşük tutar.

Farklı Bir Valf Tipinin Daha İyi Bir Seçim Olduğu Yer

Sıfır Güç Tek Kararlı Kilitleme Valfi her durumda en düşük güç seçeneği değildir. Durumunu korumak için küçük bir sürekli kaynağa ihtiyaç duyduğundan, darbeyle çalışan iki durumlu bir valfin çekemediği gücü çeker. 0,05 W'ta bu, günde yaklaşık 1,2 Wh'ye denk gelir. 12 V, 7 Ah'lik bir pil kabaca 84 Wh depolar, dolayısıyla tek başına tutmak bu kapasitenin yaklaşık 70 gününü kullanır.

Çalıştırmalar arasında haftalarca uyuyan ve küçük bir pille çalışan bir sensör düğümü için, düşük güçlü bir kontrol cihazıyla eşleştirilmiş çift dengeli bir darbe valfi genellikle daha uzun süre dayanır. Aynı durum, sistemin zaten bir darbe sürücüsüne sahip olduğu ve otomatik sıfırlamaya ihtiyaç duymadığı durumlarda da geçerlidir.

Üç nokta daha dikkat gerektirir:

• Çalıştırma tepe akımı: Valf, anahtarlama sırasında tutma sırasında olduğundan daha fazla güce ihtiyaç duyar, bu nedenle besleme, veri sayfasında listelenen tepe noktasına göre boyutlandırılmalıdır.
• Tehlikeli alanlar: Entegre elektronikler, vanayı patlayıcı ortamlara uygun hale getirmez. Belirli bir model için gerekli sertifikayı onaylayın.
• Üretici rakamları: tutma gücü ve tasarruf oranı belirtilen değerlerdir. Büyük bir dağıtıma başlamadan önce bunları çalışma voltajınızda ve ortam sıcaklığınızda ölçün.

Mühendisler ve Alıcılar için Seçim Kontrol Listesi

Aşağıdaki kontroller uygun bir uygulamayı uygun olmayan bir uygulamadan ayırır. Bunlar üzerinde sırayla çalışmak genellikle üç mimari arasındaki seçimi belirler.

1. Kontrol arayüzü: Mevcut kontrol cihazı sürekli bir voltaj çıkışı mı sağlıyor yoksa zaten darbe üretiyor mu?
2. Besleme türü: Sistem DC mi yoksa AC mi ve vanada hangi voltaj mevcut?
3. Güç kaybı davranışı: Besleme kesildiğinde vananın tanımlanmış bir konuma dönmesi gerekir mi?
4. Görev döngüsü: Valf ne kadar süre aynı durumda kalır ve ne sıklıkta değişir?
5. Güç bütçesi: Besleme, küçük bir sürekli yük artı çalıştırma tepe noktasını taşıyabilir mi?
6. Medya ve basınç: Gövde malzemesi, contalar, sıcaklık ve basınç değerleri akışkanla uyumlu mu?
7. Sertifikasyon: Konum, tehlikeli alan veya diğer onayları gerektiriyor mu?
8. Çevre: Ortam sıcaklığı aralığı ve titreşime maruz kalma nedir?

Karşılaştırmanın Özeti

Geleneksel tek kararlı valfler, güç ve ısının önemli olmadığı kısa süreli, düşük maliyetli uygulamalar için makul olmaya devam etmektedir. Bistable darbe valfleri, halihazırda darbe kontrolüne sahip olan ve otomatik sıfırlama gerektirmeyen, yalnızca akülü sistemler için en güçlü seçimdir.

Sıfır Güç Monostabil Kilitleme Valfi aralarındaki boşluğu doldurur. Standart sürekli voltaj kontrolüyle çalışan, vanaları uzun süre tek konumda tutan ve hem düşük ısıya hem de güç kaybı durumunda tanımlanmış bir geri dönüş konumuna ihtiyaç duyan yeni enerji sistemlerine uygundur. Sınırları, tutma sırasında ayakta kalan çekiş, çalıştırma zirvesi ve elektrikle çalışan herhangi bir valf için geçerli olan sertifikasyon sorularıdır. Bu sınırları yukarıdaki kontrol listesiyle eşleştirmek, belirli bir tasarıma ait olup olmadığına karar vermenin en güvenilir yoludur.