Катушка электромагнитная для клапана 4V: ток и блок питания

Краткий ответ: катушку 4V выбирают по напряжению, которое есть в шкафу, а блок питания считают по сумме токов одновременно включённых катушек. У наших распределителей 4V четыре напряжения: AC220, AC110, DC24 и DC12 В. Для постоянного тока ток катушки равен I = P / U: при 3 Вт и 24 В это 0,125 А, сопротивление обмотки R = U² / P ≈ 190 Ом.

Подобрать и купить электромагнитные клапаны в каталоге →

Какое напряжение катушки выбрать: AC220, AC110, DC24 или DC12?

Выбор определяется не клапаном, а тем, что подаёт система управления. Выход ПЛК и питание датчиков на станках почти всегда 24 В постоянного тока, поэтому суффикс DC24V в артикуле берут чаще остальных, например 4V210-08-DC24V. Катушка на 220 В переменного тока подходит, когда клапаном командует контактор или реле в силовой цепи. DC12 В нужен там, где питание идёт от аккумулятора (транспорт, мобильное оборудование). Подробнее о том, какое напряжение когда уместно, написано в статье выбор катушки 24 В или 220 В; здесь разберём вторую половину вопроса: сколько тока это потребует от источника.

Напряжение катушки не меняется «на месте»: клапан, рассчитанный на 24 В, не станет работать от 12 В, а переменное питание на катушку постоянного тока подавать нельзя. Исполнение закладывается в артикул: 4V210-08-AC220V и 4V210-08-DC24V отличаются только катушкой, корпус и сечение те же.

Сколько потребляет катушка: мощность и ток по сериям

Паспорт на катушку даёт мощность: для постоянного тока в ваттах, для переменного в вольт-амперах. Из неё получается ток.

листайте таблицу вбок →

Для катушки DC ток считают как I = P / U:

• DC24, 3,0 Вт: I = 3,0 / 24 = 0,125 А;
• DC12, 2,5 Вт: I = 2,5 / 12 ≈ 0,208 А;
• DC24 у 4V100, 2,8 Вт: I = 2,8 / 24 ≈ 0,117 А.

Обратите внимание: на 12 В катушка тянет ток примерно в 1,7 раза больший, чем на 24 В (0,208 А против 0,125 А), хотя мощность чуть меньше. Если переводить сборку с 24 на 12 В, сечение проводов и мощность источника пересчитывают заново. Для переменного тока по полной мощности: I = S / U, то есть 4,5 / 220 ≈ 0,020 А на катушку AC220 и 4,5 / 110 ≈ 0,041 А на AC110. Это паспортное значение; в момент притяжения якоря ток у катушки переменного тока заметно выше, и пускатель, реле или симистор выбирают с запасом по паспорту.

Сопротивление обмотки у постоянного тока: R = U² / P = 24² / 3 = 192 Ом (у DC12: 12² / 2,5 ≈ 58 Ом). Формула верна только для DC. У катушки переменного тока ток ограничивает в основном индуктивное сопротивление, поэтому мультиметр на Ω покажет значение, не связанное с U² / P; как проверять катушку, у нас описано отдельно, здесь это не повторяем.

Допуск напряжения: насколько может просесть питание

В листах указан допуск напряжения: для переменного тока ±15 %, для постоянного ±10 %. Для катушки 24 В DC это диапазон 21,6–26,4 В. Нижняя граница важна при длинных кабелях и перегруженном блоке: если на катушке меньше 21,6 В, клапан может переключаться неуверенно или не удерживаться при вибрации. Для 12 В диапазон 10,8–13,2 В.

Как рассчитать блок питания на несколько катушек

Порядок такой: посчитать, сколько катушек включено одновременно в самый тяжёлый момент цикла, сложить их токи, добавить запас и выбрать ближайший стандартный источник.

Расчёт на реальном наборе. Пневмоузел из семи распределителей: четыре 4V210-08-DC24V (по одной катушке) цена от 7 200 ₸, два двухкатушечных 4V220-08-DC24V цена от 11 000 ₸ и один 4V410-15-DC24V цена от 15 000 ₸. Все катушки по 3,0 Вт.

1. Двухкатушечный 4V220 держит положение без сигнала (память), поэтому на обе катушки одновременно команду не подают: в расчёт берём одну катушку на клапан.
2. Одновременно включённых катушек: 4 + 2 + 1 = 7.
3. Суммарная мощность: 7 × 3,0 = 21 Вт.
4. Суммарный ток: 21 / 24 = 0,875 А (то же самое, что 7 × 0,125 А).
5. С запасом около 30 %: 0,875 × 1,3 ≈ 1,14 А.
6. Выбираем стандартный источник 24 В DC на 2 А: он перекрывает 1,14 А почти вдвое, и остаётся место на реле, датчики и индикацию, которые тоже питаются от шины.

Если схема допускает включение всех девяти катушек разом (четыре одиночные, по две у каждого 4V220 и одна 4V410; например, команда «сброс в исходное»), считают девять: 9 × 0,125 = 1,125 А, с запасом ≈ 1,46 А. Именно такой сценарий чаще всего забывают при проектировании.

Отдельно проверьте падение напряжения на проводе. Медный кабель 0,75 мм² длиной 10 м до клапана (туда и обратно 20 м) имеет сопротивление R = 0,0175 × 20 / 0,75 ≈ 0,47 Ом. При токе 0,875 А это падение 0,41 В, то есть катушки получают около 23,6 В, это выше нижней границы допуска 21,6 В. На 12 В при той же суммарной мощности ток вдвое больше, падение на том же кабеле тоже вдвое больше (≈ 0,8 В при 1,75 А), а допуск в вольтах вдвое меньше, поэтому для 12 В сечение берут больше.

Что ставить рядом с катушками в этом узле

Электрическая часть — половина узла; воздушная часть решает, не окажется ли катушка лишней. Воздух к каждому 4V210-08 подводят через фильтр-регулятор AFR2000 цена от 5 040 ₸: лист 4V требует очистки воздуха до 40 мкм, а AFR2000 фильтрует до 25 мкм. Трубку Ø6 мм подключают цанговыми фитингами PC06-02 цена от 400 ₸, а выхлопные порты закрывают глушителями PSLB-01 цена от 240 ₸: у 4V210-08 выпускные порты 3 и 5 — 1/8″, под них подходит именно размер -01.

Для управляющего узла простого назначения (подача воздуха на одно место, «воздух включён / выключен») иногда вместо 5/2 хватает трёхходового 3V210-08-DC24V цена от 5 460 ₸: катушка у него та же 24 В, мощность 3,0 Вт, значит и расчёт блока питания такой же.

Нагрузку клапанами обычно создают цилиндры. Например, на цилиндре SI-63-300-P цена от 47 460 ₸ скорость хода зависит от сечения распределителя, а не от катушки: катушку выбирают по питанию, а типоразмер клапана по расходу; здесь поможет расчёт Kv и Cv.

Типичные ошибки при подборе катушки и питания

• Берут блок питания «на 1 А» без расчёта. При семи катушках запаса уже нет. Считайте по таблице выше.
• Не учитывают 12 В. Ток на 12 В при той же мощности вдвое выше, чем на 24 В; у наших катушек (2,5 Вт против 3,0 Вт) примерно в 1,7 раза.
• Подают на обе катушки 4V220 команду одновременно. Память двухкатушечного клапана работает только при одной команде в момент переключения; ложный сигнал на вторую катушку может переключить клапан.
• Считают R = U²/P для катушки AC. Формула только для DC.
• Указывают AC24 В. В нашем каталоге у катушек 4V четыре напряжения: AC220, AC110, DC24 и DC12; карточек с другими напряжениями нет.

Связанные материалы

Выбор по напряжению: катушка 24 В или 220 В. Защита катушки от выбросов самоиндукции: RC, диод, варистор. Одна катушка или две: 4V210 или 4V220. Калькулятор расхода воздуха: /tools/air-consumption/; калькулятор усилия цилиндра: /tools/cylinder-force/. Каталог: распределители 4V.

Вопросы и ответы

Какие напряжения катушки у 4V?

AC220, AC110, DC24 и DC12 В.

Сколько тока потребляет катушка 24 В DC?

При 3,0 Вт ток 0,125 А (I = P / U).

Как посчитать блок питания на несколько катушек?

Сложить токи одновременно включённых катушек и добавить запас около 30 %; семь катушек по 3 Вт на 24 В дают 0,875 А, с запасом ≈ 1,14 А.

Можно ли проверить катушку AC мультиметром по формуле U²/P?

Нет: формула верна только для катушек постоянного тока; у переменного тока сопротивление ограничено индуктивностью.

Почему на 12 В нужен больший ток?

Мощность катушки близка (2,5 Вт против 3,0 Вт), а ток равен P / U, поэтому при вдвое меньшем напряжении он почти в 1,7 раза больше: ≈ 0,21 А против 0,125 А.

Какой допуск по напряжению?

Для переменного тока ±15 %, для постоянного ±10 %; для 24 В DC это 21,6–26,4 В.