شیر برقی یا شیر الکتریکی از انواع شیرهای صنعتی است که در صنایع متفاوت برای مدیریت جریان سیال های متفاوت از آن ها استفاده می شود. در ساختمان شیرهای برقی از نیروی مغناطیسی برای قطع و وصل جریان استفاده می شود. در داخل این شیرها یک سلونوئید یا هسته مرکزی به همراه سیم پیچ وجود دارد. عبور برق از درون سیم پیچ ایجاد نیروی الکترومغناطیسی می کند و می تواند حرکت سلونوئید را کنترل کند. این قطعه به خاطر دقت بالا و کنترل از راه دور بودنشان امروزه در صنایع متفاوتی کاربرد دارند.
شیر برقی چیست ؟
با ساختن یک سیم پیچ و اتصال جریان برق به آن می توان به یک آهنربای الکتریکی دست یافت. شیر های برقی از همین مفهوم سادۀ فیزیکی ساخته شده اند. قطعه اصلی شیرهای الکتریکی، سلونوئید است که در مرکز شیر قرار گرفته و از داخل آن سوزنی شیر رد شده است. دور تا دور سلونوئید نیز سیم پیچ شیر قرار دارد. با وصل شدن جریان در سیم پیچ، سلونوئید به عنوان مغزی این آهنربای الکتریکی عمل کرده، به این شکل حرکت به صورت خطی در آمده و سوزنی شیر به حرکت در می آید. مزیت شیرهای برقی نسبت به شیرهای مکانیکی و دستی، امکان کنترل آن ها از راه دور است. از راه دور می توان جریان الکتریکی را برقرار کرده و مسیر جریان سیال را باز یا بسته کرد. نکتۀ دیگر سرعت پاسخ دهی شیرهای الکتریکی نسبت به تغییرات جریان است. با نصب انواع این شیرها می توان کنترل جریان سیال را مدیریت کرد.
قطعات داخلی شیرهای برقی
شیرهای برقی ساختمان مهندسی ساده ای دارند. در داخل این شیرها می توانید بخش های زیر را مشاهده کنید:
- بدنه شیر : که معمولاً از فولاد ضد زنگ ساخته می شود. محل ورود و خروج سیال
- سیم پیچ : برای ساخت سیم پیچ ها از سیم های مسی با روکش لاک استفاده می شود. روکش لاکی سیم پیچ به عنوان عایق عمل کرده، همچنین سیم را از رطوبت، خوردگی، سیال و … محافظت می کند.
- قاب اصلی سیم پیچ : این قاب بخش اصلی سلونئید است و آن را با نام سلونوئید نیز می شناسند. قاب سلونئید از جنس ورقه های فولادی ساخته شده و در مواقع اتصال جریان برق به صورت یک آهنربا در می آید.
- محل اتصال سیم ها
- سوزنی و فنر : میله سوزنی و فنر در مرکز سلونوئید قرار گرفته، کار قطع و وصل جریان را انجام می دهند.
حفاظت و نگهداری
در شیر های الکتریکی به خاطر عبور جریان الکتریسیته از داخل سیم پیچ، حفاظت امر مهمی به حساب می آید. به خصوص که از سلونوئید ولو در بخش های حساسی از صنعت استفاده می شود. طوری که هرگونه آسیب به شیر برقی می تواند باعث خسارت های جبران ناپذیری در کل خط تولید شود. به این منظور در طراحی آنها نکاتی جهت حفاظت از ان لحاظ می شود. در ساخت این شیرها باید از فولاد گالوانیزه استفاده کرد. طوری که در برابر خوردگی بر اثر عبور سیالات و عوامل محیطی مقاوم باشد.
نکته دوم، سیم پیچ شیر است. جنس سیم ها از فلز مس انتخاب می شود. مس رسانایی خوبی دارد و به راحتی در دسترس است. امّا عبور سیال های خورنده، مثل انواع روغن های صنعتی یا انواع اسیدها، می تواند برای سیم های روکش دار هم مشکل ایجاد کند. به همین خاطر در بین خطوط لایه لایه شدۀ سیم پیچ از کاغذهای روغنی و عایق بهره برده می شود. به علاوه که جنس روکش سیم ها نیز از لاک بوده و در برابر خوردگی و رطوبت مقاوم است.
سومین نکته به درپوش شیرهای برقی بر می گردد. گاهی از شیر های الکتریکی برای کنترل جریان سیالات قابل اشتعال و انفجار مثل گازوییل، بنزین و … استفاده می شود. طبیعتاً هرگونه اتصال الکتریکی به این سیالات می تواند خطرآفرین باشد. در این حالت باید از سلونوئید ولو هایی با جنس درپوش ضد انفجار استفاده شود.
انواع مختلف شیر برقی یا سولنوئیدی
شیر برقی جریان مستقیم
در شیر برقی جریان مستقیم، کویل مغناطیسی شیر را در جهت مستقیم باز می کند و در این مدل از شیر برقی باز و بسته شدن شیر توسط تحریک یا برق دار شدن بوبین صورت می گیرد.
شیر برقی جریان مستقیم در حالت عادی یا باز هستند و یا بسته. لذا اگر باز باشند، بسته شده و در صورت بسته بودن باز می شوند.
این مدل از شیر برقی به مقدار زیادی نیرو برای باز شدن نیاز دارد، اما با این حال می تواند با وجود جریان ضعیف همچنان باز باقی بماند. بنابراین برای ادامه عملکرد خود به انرژی الکتریکی زیادی نیاز ندارد.
- شیر برقی پایلوت یا غیر مستقیم
شیر برقی پایلوت توسط فشار وارده بر شیر باز و بسته می شود، و برای مصارف سنگین که شدت جریان سیال بیشتر است، از این مدل شیر برقی استفاده می شود.
هر چند که شیر برقی پایلوت به انرژی الکتریکی کمتری برای عمل نیاز دارد، اما آن ها به نیروی بیشتری برای باز نگه داشته شدن نیاز دارند و سرعت عمل این مدل شیر برقی از مدل جریان مستقیم کندتر است.
- شیر برقی دو راهه
در شیر برقی دو راهه هر دو طرف شیر برای عبور یا قطع عبور جریان سیال مورد استفاده قرار می گیرند و می توانند در هر دو حالت باز و بسته کار کنند.
وقتی شیر در حالت باز قرار دارد، شیر همچنان به حالت باز خود باقی می ماند، تا زمانی که نوعی جریان به شیر اضافه شود که باعث بسته شدن آن شود.
اما استفاده از شیر برقی دو راهه در حالت بسته بیشتر رایج است، که در این مدل شیر تا زمانی که نیروی الکتریکی به آن وارد نشود و آن را باز نکند، همچنان به حالت بسته بودن ادامه می دهد.
- شیر برقی سه راه
شیر برقی سه راه دارای سه عدد پورت می باشد. از این مدل شیر برقی در تجهیزاتی استفاده می شود که جریان برق کامل و متناوب برای عمل کردن شیر مورد نیاز باشد. از این مدل شیر برقی در دستگاه های قهوه ساز و یا ماشین لباسشویی استفاده می شود.
- شیر برقی چهار راهه
شیر برقی چهار راهه می تواند تعداد چهار عدد یا بیشتر پورت اتصال دهنده داشته باشد. از این نوع شیر برقی به همراه اکچیوتر استفاده می شود.
دسته بندی بر اساس نحوۀ پاسخگویی
شیر الکتریکی مهم ترین شکل دسته بندی انواع شیر های برقی بر اساس نحوۀ پاسخگویی شیر است. در این شیوه، شیرهای الکتریکی را در دو دستۀ کلی قرار می دهند:
- شیر های برقی حرکت مستقیم : در این حالت شیر فقط می تواند باز یا بسته باشد. در واقع، حساسیت شیر به صورت صفر یا صد طراحی شده است
- سلونوئید ولو سروو (Servo Valve) : این دسته از شیرهای برقی مدام تحت فرمان سیستم بوده و با توجه به شدت جریان برق، مسیر جریان سیال را کنترل می کنند. شیرهای برقی سروو را نیز می توان به دو زیر دستۀ دیگر تقسیم کرد.
- شیر های برقی NC : شیرهای سروو بر اساس پاسخ دهی سیستم و فیدبکی که دریافت می کند، دست به کنترل جریان سیال می زند. حال این کنترل جریان می تواند به دو صورت انجام شود. حالت اول وقتی است که در صورت قطع جریان برق، جریان سیال نیز کاملاً قطع باشد. شیرهای NC به این صورت کار می کنند. طبیعی است با افزایش جریان برق عبوری، شدت جریان سیال نیز بیشتر خواهد شد.
- شیر های الکتریکی NO : این شیرها درست برخلاف سیستم شیرهای NC عمل می کنند. درواقع، وقتی جریان الکتریکی قطع باشد، شیرهای برقی NO کاملاً باز خواهند بود. سپس با افزایش میزان جریان برق، شیر رفته رفته بسته می شود. کارایی شیرهای NO و NC در کنترل جریان های مختلف است.