如何選電磁閥

一. 前言

電磁閥用途廣泛，為配合各種用途，有各種的形式，種類繁多，價位從幾十元到幾千元都有，在此加予介紹，希有助於大家的選用.

有很多人將電磁閥 (Solenoid valve) 與電螺管 (Solenoid俗稱電磁吸鐵) 搞混，兩種工作原理一樣，都是把電能透過線圈產生磁力，吸引可動鐵(plunger)作前後往復運動，而電磁閥是利用此往復運動對管路作開關動作，而電螺管無其他功能，兩者除少數外，大部份線圈結構都不同.

不論是油壓，氣壓或二口，三口，四口，五口電磁閥，其笫一級都是一個電螺管結構，即一般的二口二位直動式電磁閥，經過此級後，引其壓力驅動(即先導式)二口之大閥，油壓(四口)或氣壓(五口)方向控制閥，本文即介紹笰一級及先導部份，在其後面的部份可視為管路的一部份加予處理.

二. 結構及規格說明

常開，常閉，直動，先導，直動補助.
流量: 流量由壓力，流量孔徑Orifice，可動鐵行程三項因素決定:
- 壓力: 每單位面積上的力量.
- 流量孔徑Orifice:閥內實際作開關動作的部份之孔徑，為影響流量之主要因素，其大小直徑與使用壓力成反比.
- 流量系數Cv :為流量計算用之系數，美日用Cv，歐洲用Kv，英國用fp，這些值在各廠商的型錄都會找到.如果有足夠的間隙(可動鐵行埕h>1/4d)， Cv為定值.
Cv之定義 The Cv rating of any valve is actually the amount of water at standard conditions (60℉，specific gravity=1) in GPM (gallons per minute)， which will pass through the valve with a one psi pressure drop across the valve when in the full open position. This rating is determined by manufacturer’s tests and is published in catalogs and specification sheets.
1Kv=14.28 Cv
計算公式在各家型錄都可找到.
線圈:線圈是由線軸，漆包線，絕緣物，外殼，接線部份組合而成.概分為下列三種:
1. 膠布線圈: 以膠布包裹線圈，二條導線適用於乾淨及乾燥地方. 耐溫B 級(130℃) 須使用外殼或框架.
  Dry coil : Encapsulation by tape， two lead wire Use on clean and dry place B class(130℃) Need housing or frame
2. 塑封線圈: 以epoxy 包裹線圈，二條導線適用於環境較差的地方美製，耐溫Ｈ級(180℃) 須使用外殼或框架. Encapsulation coil: Encapsulation by epoxy， two lead wire Use on bad environment Made in USA， H class (180℃) Need housing or frame
3. ISO線圈: 以塑膠(Epoxy， PBT，或Polyamide等) 包裹線圈和框架. 配合接頭 ISO4400/DIN43650 . 保護等級IP65 (Polyamide 不適合潮溼地方) 耐溫 F 級 (155℃) 或 H 級ISO TYPE COIL: Coil and frame encapsulation by plastic (Epoxy， PBT or Polyamide etc.) Use ISO4400/DIN43650 connector Protection class IP65 (Polyamide can’t use in humility place) F class (155℃)
線圈是把電流改變為磁力，使用時不可與可動鐵組合(amature， tube head & plunger assy.) 分開，否則電流會太大，把線圈燒掉，如果把外殼拿掉，會使磁力大幅降低，外殼或框架有使磁力線集中的作用.

線圈溫度問題:當我們通常加上電流時，一部份作功，一部份為熱能，其為熱能的來源途徑有1.導線(漆包線)的電阻.2.磁阻.3.流體溫度(高溫時)，當電磁閥使用時，溫度會慢慢升高，線圈溫度與環境溫度產生溫差，開始散熱，當電磁閥的發熱與散熱平衡時，溫度就固定不再升高，此情形約在二小時左右發生，理想的溫度是不要超過85度℃(指一般型電磁閥).

耐溫等級:是指在操作中，電磁閥所能承受最高溫度.(所有材料另件都要能耐該等級的溫度)，由於內部發熱，及外部散熱，其表面溫度最高點是在磁頭上部中央.
依UL分類如下:
- A CLASS 105℃
- M CLASS 120℃
- B CLASS 130℃
- F CLASS 155℃
- H CLASS 180℃
- 環境保護等級(IEC 144):附件.
- 連續使用:附件.
- 接線方式:
- 電壓，頻率:
- 瓦特數
- 線圈之一般檢查:
結構材料
- 電磁材料:為了防止生銹，大多為不銹鋼，為了磁性及殘磁問題，應使用肥粒鐵不銹鋼.
- 線圈材料:
  - 漆包線:
    紫銅線，線徑從0.03開始，使用電壓愈高，線徑愈細.
  - 絕緣漆:
    須耐熱(上述耐溫等級由此決定)及耐磨(決定線圈好壞因素之一).
  - 線軸:
    材料主要是PBT或POLYAMIDE
    外殼或框架:軟鋼等導磁材料
  - 膠布或包裹絕緣材料:
    膠布可從製造商型錄找到合適的規格.
  - 包裹絕緣材料:
    此項目為影響包裹線圈性能及價格之主要項目，可用於包裹之塑膠材料種類繁多，性能，價格多不同.這些塑膠材料，大多會加玻璃纖維，以增加其強度及耐溫度，增加含纖量，會增加其強度及耐溫，但會使製造困難及減少表面光澤.有關塑膠溫度有三種-溶解溫度，射出溫度，熱變形溫度，跟製造有關的是射出溫度，不能大於漆包線耐溫度(H級或200℃)，跟使用者有關的是熱變形溫度，上面所講的線圈耐溫，是指熱變形溫度.另外含水量，收縮率等性質都有影響.
    - POLYAMIDE
      含纖後，可耐溫F級，價格便宜，被大量使用，惟因含水量大，在潮濕地區會吸水，而導致短路.
    - PBT
      可耐溫F級，适合潮濕地區，但表面光澤較差.
    - EPOXY
      含纖後，可耐溫H級，表面光滑，美，德製線圈大都為此類.
    由於塑膠材料有分等級，不同廠牌的類似品，含潻加劑多少，新舊料比例等問題，這些都會造成品質的不同與價差.
- 密封材料:
  - BUNA-N(NBR丁睛橡膠， Acrylnitrile butadiene rubber，俗稱耐油橡膠)
    一般用途，多用於空氣，水，機油(不含添加劑)可耐溫-10℃-+90℃
  - FKM(VITON 氟橡膠，Fluoride rubber)
    用於汽油，燃料，溶劑等化學品，唯化學品種類繁多，使用前，請先確認，可耐溫度至-20℃-+180℃ 但不包含水蒸氣
  - EPDM(Ethylane propylene rubber)
    用於熱水或低壓蒸氣可耐溫度至-20℃-+130℃
  - H-NBR(Hydrogenated nitrile rubber)
    此為配合冷媒R-134a之密封材料，但也可用於高低溫及部份化學品可耐溫度至-20℃-+150℃
  - PTFE(TEFLON 鐵氟龍，氟里昂 Polytetrafluoroethene)
    此材料有非常優越的抗化學品性能及耐高底溫，但硬度高，製作密封件困難，主要使用於高溫蒸氣，底溫時有微漏，可耐溫度至-20℃-+200℃
  - 另外有NEOPREN， KALREZ， RULLON等等，但是同塑膠一樣，每一種都分有很多等級，又滲有潻加劑，這些都造成性質上的不同，故採購時，最好告訴賣方，要用在何種流體上，確定能不能用.
  - 磁管:有無縫不銹鋼管，銅管等.
  - 其他:彈簧等.

三.可能損壞之現象或部份

內，外洩漏
異聲
線圈之溫度過高燒毀及短路.
壽命

四.選擇要素

配管之管徑大小及方式:BSP(ISO 228，G牙)，PT(ISO7-1，Rc牙)，NPT(美規)，法蘭式
使用流體之壓力
所需流體之流量
流體溫度
環境溫度
流體種類是否與閥材料起化學作用
所需壽命
電源
其他:振動，……

五.不適合使用電磁閥之場合

高於180℃ 之場合.
含有固體粒子或黏度高.
有化學反應者.

六.各種類型介紹

氣壓閥(PNEUMATIC) 30
油壓閥(HYDRUDIC) 40
瓦斯閥(GAS) 20
流體閥(FLUID) 10
比例閥-piezo:
isolate隔膜閥
lunching鎖定

如何選電磁閥 by KSD