W jaki sposób zużycie energii cewek dla zastawek elektromagnesu nabojowego różni się w zależności od napięcia i wielkości cewki oraz jaki ma to wpływ na efektywność energetyczną systemu?

Cewki zaprojektowane dla wyższych napięć mają wyższy opór wewnętrzny z powodu dłuższych lub cieńszych uzwojeń drutu, co powoduje niższy pobieranie prądu i bardziej stopniowe gromadzenie się ciepła. I odwrotnie, cewki niskiego napięcia (np. 12 VDC) wymagają więcej prądu, aby wygenerować tę samą wytrzymałość pola magnetycznego, co powoduje wyższe chwilowe zużycie energii. Rozmiar cewki odgrywa również kluczową rolę: większe cewki z większą liczbą warstw uzwojenia lub grubszym drutem miernikiem naturalnie wymagają większej energii elektrycznej, aby całkowicie magnesować rdzeń i utrzymać gęstość strumienia magnetycznego w czasie. Na przykład cewka 12V DC może zużywać moc odbiorczy 18–24 W, podczas gdy równoważnik 24 V DC może zużywać tylko 12 W dla tego samego zastosowania z powodu wyższego oporu i zmniejszonego przepływu prądu.

Cykl operacyjny cewki elektromagnesu składa się z fazy rozrywki i fazy trzymania. Moc Inrush jest wyższa i występuje w momencie uruchomienia, podczas gdy moc utrzymywania jest niższa i reprezentuje energię wymaganą do utrzymania elektromagnesu w stanie uruchamianym. Dla Cewki do zastawek elektromagnetycznych , mniejsze cewki często kończą się odczuwanie i osiedlają się w trybie utrzymywania szybciej, co skutkuje krótkim, ale intensywnym zużyciem energii, podczas gdy większe cewki mogą trwać dłużej, ale w czasie działają bardziej termicznie z powodu lepszego rozpraszania ciepła. Cewki zaprojektowane do obowiązku ciągłego (100% ed) są zoptymalizowane w celu zminimalizowania zużycia energii podczas trzymania poprzez zmniejszenie prądu przy jednoczesnym utrzymaniu wytrzymałości magnetycznej, często poprzez wzmocnienia projektowania obwodu, takie jak modulacja szerokości impulsowej (PWM).

Na poziomie systemowym całkowita efektywność energetyczna zależy od liczby działających zaworów, cyklu pracy i czasu trwania energii cewki. W układach hydraulicznych lub pneumatycznych o wysokiej gęstości, w których wiele elektromagnesów jest energetyzowanych jednocześnie, nawet niewielkie różnice w zużyciu energii na cewkę mogą prowadzić do znacznego skumulowanego losowania energii, zwiększonych wymagań zasilania i wyższych kosztów operacyjnych. Na przykład stosowanie 10 cewek o wartości 20 W zamiast 10 W może podwoić obciążenie zasilania i zwiększyć moc termiczną, potencjalnie wymagając dodatkowych roztworów chłodzenia. Nadmierne zużycie energii przyczynia się do szybszej degradacji izolacji cewki i skrócenia życia usług, jeśli nie jest właściwie zarządzane.

Wyższe zużycie energii prowadzi do bardziej wewnętrznego wytwarzania ciepła, które należy rozproszyć, aby uniknąć degradacji termicznej. Wpływa to nie tylko na efektywność energetyczną, ale także wpływa na długowieczność komponentów i bezpieczeństwo. Większe lub mniej wydajne cewki mogą wytwarzać więcej ciepła, wymagające użycia ciepła, obudów wentylowanych lub wyodrębnienie wydajności w wysokich temperaturach otoczenia. Nowoczesne projekty cewek próbują zoptymalizować układ uzwojenia i geometrię obwodu magnetycznego w celu zmniejszenia strat I²R (rezystancyjnych) i maksymalizacji wydajności konwersji energii, obniżając w ten sposób nabudowanie ciepła i rozszerzając żywotność pracy.

Aby osiągnąć energooszczędne projekty systemów, użytkownicy wybierają cewki na podstawie standaryzacji napięcia, zoptymalizowanych ocen zużycia energii i wydajności ciepła. Warianty cewek o niskiej mocy lub zatrzasku można określić w celu zmniejszenia zużycia energii w aplikacjach o niskiej zawartości lub baterii. W aplikacjach wymagających dłuższego czasu wstrzymania inżynierowie mogą wybierać cewki o niskim wodzie ze zintegrowanymi obwodami ekonomizerowymi lub podwójnymi projektami, które zmniejszają prąd po początkowym uruchomieniu. Wybór prawidłowego wariantu napięcia (np. 24 VDC vs. 12VDC) zgodnie z projektowaniem systemu zmniejsza straty konwersji i poprawia ogólną wydajność energetyczną.