Comment fonctionne une électrovanne ? Bobine, piston, orifice et dépannage expliqués

La plupart des rappels d’électrovannes commencent par un symptôme plutôt que par une théorie. Une promenade dans une température plus fraîche dure toute la nuit et n’atteint jamais son point de consigne. Une pompe à chaleur s'inverse au mauvais moment. Une machine à glace inonde l'évaporateur après l'arrêt. Un technicien retire ensuite la bobine, appuie sur le piston avec un tournevis et constate que la vanne bouge toujours librement à la main. Lorsque cela se produit, le défaut est électrique ou du côté du système, et non mécanique. Savoir ce que la bobine, le piston et l’orifice sont censés faire et dans quel ordre transforme un long appel de diagnostic en un court.

Comment fonctionne une électrovanne : la réponse courte

Une électrovanne est un dispositif d'arrêt à commande électrique. Le courant passe à travers un enroulement en cuivre, l'enroulement produit un champ magnétique et ce champ tire un piston en fer mobile contre un ressort de rappel. Le piston porte un joint qui soit se soulève d'une petite ouverture appelée orifice pour permettre l'écoulement, soit appuie dessus pour arrêter l'écoulement. Coupez le courant et le ressort ramène le joint dans sa position de repos. Toutes les autres parties de la vanne existent pour prendre en charge ce mouvement unique : guider le piston, sceller le trajet du fluide et acheminer le flux vers les ports appropriés.

À l’intérieur de la vanne : trois assemblages qui font le travail

Une électrovanne ressemble à un corps surmonté d’un petit cylindre boulonné, mais elle se comporte comme trois ensembles distincts empilés. Chacun échoue à sa manière, et le symptôme pointe généralement vers l’assemblée coupable.

La séquence de travail, étape par étape

1. Au repos, le ressort de rappel maintient le joint contre l'orifice. Dans une vanne normalement fermée, cela signifie aucun débit, même avec une pression de conduite maximale sur l'orifice d'entrée. Il s’agit de l’état sûr pour la plupart des applications de réfrigération et de carburant.
2. Le contrôleur applique une tension aux bornes de la bobine, généralement via un relais, un thermostat ou une carte de dégivrage.
3. Le courant traversant l’enroulement crée un champ magnétique à l’intérieur du tube guide en quelques dizaines de millisecondes.
4. La force magnétique sur le piston augmente jusqu'à dépasser la force du ressort plus la pression du fluide maintenant le joint fermé, et le piston se soulève.
5. Le joint s'éloigne de l'orifice. Le fluide ou le gaz passe désormais de l'orifice d'entrée à l'orifice de sortie, et le débit est défini par le diamètre de l'orifice et la différence de pression à travers la vanne.
6. Lorsque l'alimentation est coupée, le champ s'effondre, le ressort repousse le piston vers le bas et le joint referme l'orifice.

Pourquoi la bobine chauffe : appel, courant de maintien et cycle de service

Avec le piston toujours en place, le circuit magnétique a un grand entrefer, il a donc besoin d'un champ puissant pour attirer le piston. C'est la phase d'appel, et il consomme plusieurs fois le courant nominal pendant une fraction de seconde. Une fois le piston enfoncé, l'entrefer se ferme et la même force de maintien peut être maintenue avec beaucoup moins de courant. Une bobine évaluée à 10 watts peut consommer l’équivalent de 40 volts ampères au moment de la mise sous tension. Cela explique un défaut qui déroute de nombreux techniciens : une bobine peut mesurer une résistance correcte et néanmoins surchauffer, car un piston qui ne s'assoit jamais complètement maintient la vanne bloquée en condition d'appel et cuit le bobinage. Il explique également les valeurs du cycle de service. Une vanne qui doit rester ouverte pendant des heures nécessite une bobine conçue pour un service continu, tandis que certaines conceptions à impulsions courtes sont conçues pour une utilisation intermittente uniquement.

Conceptions normalement fermées, normalement ouvertes et multivoies

Normalement fermé

Le débit est bloqué sans aucune alimentation. Il s'agit du choix courant pour les conduites de liquide, car une panne de courant arrête le débit plutôt que d'inonder le côté bas du système.

Normalement ouvert

Le débit passe sans alimentation appliquée et s’arrête lorsque la bobine est sous tension. Ces vannes sont utilisées là où l'eau de refroidissement ou une conduite de ventilation doit rester ouverte lorsque le circuit de commande est mort.

Deux voies et trois voies

Une vanne à deux voies a une entrée et une sortie et ouvre ou ferme simplement un chemin. Une vanne à trois voies possède trois ports et peut détourner le débit d'un port à un autre, ce qui convient au contrôle des bouteilles, à la commutation des échantillons et à certains arrangements de dérivation de gaz chauds. La configuration du port est aussi importante que la tension de la bobine, car une vanne à trois voies installée comme vanne à deux voies fuira dans une position, quelle que soit la qualité de son câblage.

Qu'est-ce qui détermine si la vanne fonctionne dans votre circuit

• Taille de l'orifice et coefficient de débit : une taille de corps est généralement proposée avec plusieurs diamètres d'orifice, et le débit augmente fortement avec le diamètre.
• Différence de pression minimale : les vannes pilotées ont besoin d'une différence de pression à travers la vanne pour s'ouvrir. En dessous de ce chiffre, ils restent fermés même avec la bobine sous tension.
• Différence de pression maximale : au-dessus, la vanne peut ne pas s'ouvrir de manière fiable ou ne pas se fermer à contre-courant.
• Sens d'écoulement : la plupart des modèles sont étanches contre l'écoulement, de sorte qu'une installation inversée fuit au-delà du siège lorsqu'elle est fermée.
• Matériau du joint : les mélanges de réfrigérant, d'huile et de glycol nécessitent chacun un élastomère différent, et un joint gonflé traîne sur le tube de guidage.
• Tension, fréquence et rapport cyclique de la bobine : une bobine 24 V DC, une bobine 110 V AC et une bobine 220 V AC ne sont pas interchangeables et les versions AC dépendent de la fréquence d'alimentation.

Adaptation de la vanne à la tâche dans les travaux de réfrigération

En réfrigération, l'électrovanne est généralement un solénoïde de conduite de liquide. Lors d'un cycle de pompage, le thermostat ouvre la vanne en cas d'augmentation de la température, le compresseur abaisse le côté bas jusqu'au réglage de pompage et un pressostat basse pression arrête le compresseur. Si la vanne fuit au-delà de son siège, le côté basse pression ne reste jamais abaissé, le compresseur fait des cycles courts et la machine fonctionne toute la nuit sur le contrôle basse pression.

Les vannes à action directe conviennent aux petits systèmes où la différence de pression disponible est faible, tandis que les vannes pilotées gèrent des conduites de plus grande taille où une bobine à action directe serait trop grande et trop chaude. Le choix du réfrigérant est également important ici : une conception qui fonctionne bien avec le R134a peut nécessiter un orifice et un composé d'étanchéité différents pour le R32 ou pour les systèmes au CO2 fonctionnant à des pressions beaucoup plus élevées.

Électrovanne de type EVR pour systèmes de réfrigération et de climatisation Électrovanne compacte à conception divisée avec corps en laiton et bobine bleue, disponible à action directe ou servocommandée pour les conduites de liquide, d'aspiration et de gaz chaud. Voir le produit →

Les familles de vannes sont généralement construites autour du même principe de fonctionnement, puis adaptées en fonction de la taille du port, de l'orifice et du style de connexion. Ainsi, une spécification qui s'adapte à une taille de ligne a souvent une taille équivalente directe vers le haut ou vers le bas.

Électrovanne de réfrigération DSF pour la climatisation et l'entreposage frigorifique Électrovanne compacte à corps en laiton avec bobine noire, conçue pour un contrôle précis du débit de réfrigérant dans les circuits de climatisation, d'entreposage frigorifique et de réfrigération commerciale. Voir le produit →

Pour tous ceux qui souhaitent examiner de plus près une famille commune utilisée pour les conduites de liquides, il existe une courte note technique sur Électrovannes type EVR qui couvre la construction et l’exploitation à long terme.

Modes de défaillance que vous pouvez trouver en quelques minutes

• Défaillance de la bobine : un enroulement ouvert, une spire en court-circuit ou une couche d'isolation brûlée. Mesurez la résistance et comparez-la avec la valeur inscrite sur la bobine.
• Piston coincé : la corrosion, la boue ou un joint gonflé coincent le piston dans le tube de guidage, de sorte que la vanne ronronne sans bouger.
• Siège qui fuit : un éclat de cuivre, de flux de brasage ou de tartre traverse et entaille le joint, laissant un chemin de fuite permanent.
• Glace dans l'orifice : l'humidité du circuit gèle au niveau de la restriction et bloque le débit jusqu'à ce que la vanne se réchauffe à nouveau.
• Mauvaise bobine pour l'alimentation : une bobine CA sur une alimentation CC ou l'inverse sera alimentée une fois et échouera peu de temps après.

Avant de commander : une liste de contrôle pratique

1. Enregistrez la taille de la conduite, le type de connexion et le sens d’écoulement indiqué sur l’ancien corps.
2. Notez le fluide, la température normale de travail et la température ambiante autour de la bobine.
3. Confirmez la tension de la bobine, AC ou DC, et la fréquence d'alimentation des bobines AC.
4. Décidez si le circuit a besoin d’une fonction normalement fermée ou normalement ouverte.
5. Vérifiez les différences de pression minimale et maximale que le système peut fournir.
6. Vérifiez le cycle de service, car une vanne qui reste ouverte pendant des heures a besoin d'une bobine à service continu.

Apportez ces six chiffres à un fournisseur et la sélection devient une courte conversation plutôt qu'un jeu de devinettes. De plus grands catalogues couvrent le même domaine de manière plus détaillée, et un catalogue complet brochure produit est généralement le moyen le plus rapide de comparer les capacités sur une plage.

Électrovanne de type FDF pour la réfrigération, la climatisation et les pompes à chaleur Électrovanne pilotée avec bobine et corps de vanne intégrés, utilisée dans les chambres froides, la climatisation, les déshumidificateurs et les dégivreurs. Voir le produit →

Une électrovanne est une machine simple avec un ensemble restreint de pièces mobiles, et c'est exactement pourquoi elle est diagnosticable. La bobine transforme le courant en mouvement, le piston transforme le mouvement en changement d'état et le joint décide si le flux s'arrête. Lorsqu'un système se comporte mal, tester ces trois liaisons dans l'ordre prend quelques minutes et vous indique si le problème vient de la vanne, du contrôleur ou quelque part plus loin.