โซลินอยด์วาล์ว (Solenoid Valve) คืออะไร ? ทำงานอย่างไร ? วันนี้ Engineer180 มีคำตอบ
ก่อนอื่นเราอยากให้ทุกท่านลองจิตนาการ หากพันขดลวดบนแกนเหล็ก แล้วจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าขดลวดจนทำให้เกิดสนามแม่เหล็กรอบๆ ขดลวดนั้น และผลรวมของสนามแม่เหล็กจะทำให้เกิดเป็นขั้วเหนือ และขั้วใต้บนแกนเหล็กดังแสดงในรูป นี่คือ หลักการทำงานเบื้องต้นของโซลินอยด์วาล์ว
หากพันขดลวดบนแกนรูปตัว E ซึ่งเป็นแกนเหล็กที่อยู่กับที่ เมื่อป้อนกระแสไฟฟ้าขดลวดจะเกิดเป็นอำนาจแม่เหล็กดูดแกนเหล็กรูปตัว T ขึ้นด้านบน จากหลักการดังกล่าวสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับวาล์วได้
หลักการทำงานเบื้องต้นของโซลินอยด์วาล์ว
วีดีโอแสดงหลักการทำงานเบื้องต้นของ Solenoid Valve
กำลังที่ใช้ในการเลื่อนและรักษาตำแหน่ง (Inrush and Holding Power)
ตารางด้านบน ป็นการเปรียบเทียบค่ากำลังทางไฟฟ้าที่ใช้ในการเลื่อนและรักษาตำแหน่งของวาล์ว 2 รุ่น คือ VH และ VF นอกจากนั้นในกรณีที่ความถี่ต่างกัน ค่าที่ได้จากวาล์วตัวเดียวกันก็ยังแตกต่างกันอีกด้วย
การเลื่อนวาล์วโดยใช้สนามแม่เหล็กโดยตรง (Direct Operation)
ตัวอย่าง : วาล์ว 2/2 เลื่อนตำแหน่งด้วยไฟฟ้ากลับสู่สภาพเดิมด้วยสปริง (รูปด้านล่าง)
ในสภาพที่ปกติความดันลมจากด้านซ้ายมือไม่สามารถผ่านไปด้านมือขวาได้เนื่องจากแรงสปริงที่แกนเหล็ก (Armature) กดปิดลิ้นวาล์วอยู่แต่เมื่อไรก็ตามที่ใส่ไฟเข้าที่โซลินอยด์แกนเหล็กจะถูกอำนาจแม่เหล็กดูดให้เคลื่อนที่ขึ้น
ส่งผลให้ลิ้นวาล์ว ความดันลมสามารถผ่านไปอีกด้านหนึ่งได้ และหากตัดไฟที่โซลินอยด์ก็จะหมดอำนาจ แม่เหล็กสปริงจะดันแกนเหล็กกลับสู่สภาพปกติ
วาล์วกำลัง หรือเมนวาล์ว (Power Valves)
วาล์วประเภทนี้โดยส่วนมากจะใช้ในการควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ทำงานโดยตรง ดังนั้นความดันและปริมาณลมที่ไหลผ่านวาล์วประเภทนี้จึงค่อนข้างสูง เมื่อเป็นเช่นนี้หากใช้ไฟฟ้าเพื่อเลื่อนวาล์วโดยตรงจำเป็นต้องลดแรงเสียดทานให้น้อยลงที่สุดเท่าที่สามารถจะทำได้โดยในที่นี้จะใช้ Metal seal และระยะในการเลื่อนหรือเปลี่ยนตำแหน่งต้องน้อย
การเลื่อนวาล์วโดยใช้สัญญาณลมช่วย (Pilot Operation)
วาล์วในรูป ต้องการเทคโนโลยีชั้นสูง และระยะเวลาในการผลิต จึงเป็นเหตุให้มีราคาค่อนข้างสูง ดังนั้นหากมาพิจารณาวาล์วที่มีโครงสร้างแบบธรรมดา แทนที่จะใช้สัญญาณไฟฟ้าเลื่อนวาล์วเพียงอย่างเดียวก็ใช้ความดันลมเป็นตัวช่วยในการเลื่อนวาล์วด้วย เพื่อเป็นการประหยัดกำลังไฟฟ้าลง
จากรูปด้านบน จะเห็นว่าเกิดการสูญเสียเส้นแรงแม่เหล็ก ณ จุดต่าง ๆ ดังวงกลมในภาพ นอกจากนี้ช่องว่างอากาศทำให้เกิดเป็นค่าความต้านทานในวงจรแม่เหล็กอีกด้วย รวมทั้งความร้อนที่เกิดขึ้นทำให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลง ด้วยเหตุนี้จึงมีการปรับปรุงและพัฒนาโครงสร้างของโซลินอยด์วาล์วให้ดียิ่งขึ้นดังรูปด้านล่าง
จากรูปโครงสร้างภายนอกจะทำด้วยพลาสติกที่สามารถระบายความร้อนได้ดี ส่วน “Semi-magnetic” เป็นตัวช่วยลดความต้านทานที่เกิดขึ้นในวงจรแม่เหล็ก ทำให้ประสิทธิภาพหรืออำนาจแม่เหล็กสูงขึ้น