전기와 솔레노이드 (코일) 기초

솔레노이드(Solenoide) 밸브 또는 전자 밸브를 이해하기 위해 그 기초가 되는 전기에 대해 공유하고자 한다.

다음 내용은 SMC 기술자료를 바탕으로 작성하였다.

 

 

 

 

전기와 솔레노이드 (코일) 기초

 

전기 기초 용어

전압 : 교류(AC)와직류(DC)

- 일반적으로 교류(AC)는 코일 흡인력이 크고, 전환 응답성이 좋다고는 하지만, 먼지 끼임 등에 의해 코일 소손이 발생할 가능성이 있다. 직류(DC)는 교류(AC)보다 코일 흡인력이 작고, 전환응답성은 교류(AC)보다 떨어지지만, 먼지 끼임 등에 의한 코일 소손은 발생되지 않는다.

 

전류 : 전류값과 소비전력

- 피상전력(VA)은 전압(V) 과 전류(A)의 곱

   1,000VA = 1KVA (킬로볼트암페어)

- 소비전력(W) 실제로 소비된 전기 에너지를 나타낸다. 전등이 빛을 내거나, 모터가 힘을 낼 때에 사용되는 전기에너지의 크기를 나타내며, 이 값이 클수록 전력을 크게 소비한다.

   전력(W) = 전압(V) x 전류(A) x 역률

예 : 소비전력이 4.5W의 VX21을 AC100V에서 사용하는 경우, 흐르는 전력은 4.5(W) / 100(V) = 0.045(A)가 된다
. 이 값이 기준으로 하는 전류값이고, 실제 전류값은 기기의 역률 (전압과 전류의 곱에 대한 소비전력의 비율을 나타내는 계수)에 의해 커지는 경우가 있다.

- VA(피상전력)와 W(전력)

와트(W)는 유효전력이라고 하며, 교류의 전기에는 피상전력(VA)과 유효전력(W)이 있다. 피상전력(VA)에 역률(전력을 얼마나 유효하게 사용 가능한지를 나타낸 값, 역률= W - VA)을 곱한 수치가 유효전력(W)이 된다.

- 전류값

●교류(AC)의 경우 : 기동시(돌입전류)와 유지시의 값이 표시되어 있다. 기동전류(돌입전류) 및 여자전류(정상전류)를 구하는 경우는 다음 식을 참고

  전류값 (A) = 피상전력(VA) / 진압 (V)

●직류(DC)의 경우 : 소비전력을 표시하고 있으므로 전류값(정상전류)을 구하는 경우에는 다음식을 참조

  전류값 (A) =소비전력(W) / 전압 (V)

 

 

쉐딩 코일

- 교류(AC) 솔레노이드의 경우, 교류(AC)를 가진 주파수(50/60 Hz)의 영향으로, 흡인력이 변화한다. 가동철심(아마추어)과 고정철심과의 사이에서 흡착과 이탈을 반복하므로 소음으로 들린다. 고정철심의 흡착면에 쉐딩 코일을 장착하게 되면 흡인력을 안정시키게 되어 소음을 줄이게 된다. 직류(DC)는 주파수가 없으므로 소음이 발생하지 않는다.

 

서지전압

- 전류를 차단했을 때에 순간적으로 높은 전압(역기전력)이 발생한다. 그 전압을 일반적으로 서지전압이라고 하며 정격전압의 10배 이상이 되는 경우가 있다. 이 서지전압에 의해 릴레이 접점이 손상을 입거나, 노이즈 발생으로 전자부품에 장해를 일으킨다.

- 대책으로서 솔레노이드에 서지전압을 흡수하는 보호회로(서지킬러)를 옵션으로 선택한다.

 

코일의 절연종별

- 감전방지를 위해 코일은 수지로 몰드되어 있다. 이 수지를 절연(전기를 통하지 않음) 라고 한다. 온도로 인해 이 수지나 코일선이 녹아버리므로, 온도에 따른 내구성이 전기규격에서 절연종별이라는 항목으로 정해져 있다.

- 일반적으로 솔레노이드는 B종 절연을 표준으로 하며, 증가·기름·온수 등의 고온용에는 H종 절연으로 일반적으로 교류(AC) 전원이 사용된다.

 

 

 

누설전압

- 솔레노이드의 제어회로에서 누설전류가 발생하는 기기가 있다. 이 누설전류에 의해 전압이 발생하여 솔레노이드가 OFF가 되지 않는 경우가 있다. 이것은 전자밸브에 의해 누설전압으로 정해져 있기 때문에 그 범위 내에서의 제어회로와 조합해야 한다.

 

 

전파정류기

- AC→DC변환기이며, AC 입력에 의해 솔레노이드에는 DC가 입력된다. 일반적으로 제품수명이 AC솔레노이드 보다 길어진다. 또한 DC코일이므로 소음·소손의 발생을 방지 할 수 있다.

 

장기통전

- 솔레노이드에 연속동전을 하면 온도나 유체의 영향으로 솔레노이드 수명이나 밸브의 개폐에 악영향을 끼치는 경우가 있다.

 

IP 등급

- 전기기기를 안전하게 사용하기 위해서는 분진이나 물에 대한 대책이 요구된다. 그에 대한 보호대책이 어느 정도의 레벨로 되어 있는지에 대해 규격이 정해져 있으며 이것을 IP등급이라고 부른다. 각 기종의 보호등급을 추후 포스팅 예정.

 

 

유체와 재질

흐르는 유체에 따라 사용하는 재질을 선택한다.

 

 

 

그리스 무도포 사양과 금유 사양의 차이는?

- 그리스 무도포 사양 : 부품에 기름 도포 등을 하지 않는다. 기본적으로는 유분이 없는 제품이다.

- 금유 사양 : 조립 시에 부품 세정(탈지 세정)하는 제품이다.

 

논리크 사양이란?

- 헬륨(He) 리크 테스터로 리크검사를 실시 (10^-6 pa-㎥/sec)  또는, 가동철심의 마찰방지로서 가동철심에 코팅이 되어 있는 것

 

누설량

- 유체나 Seal 재질에 의해 밸브 누설을 0으로 하는 것은 대단히 어렵다.

- 일반적으로 누설량은 일정 이상의 압력을 가진 물에서의 검사 값을 의미한다. 특히, 기체는 분자가 작으므로 누설량의 실현은 불가능하다고 할 수 있다. 또한 어느 정도의 사용으로(수명) 밸브 누설량이 많아지며 사용하는 유체온도 사용빈도의 영향을 받으므로 시간측으로의 표현은 곤란하다.

 

Reference : SMC 기술자료