Van điện từ thường đóng | Tên gọi, lịch sử và ứng dụng

Van điện từ thường đóng được thiết kế để đảm bảo rằng hệ thống luôn trong trạng thái “đóng” an toàn khi không có điện, từ đó đáp ứng các yêu cầu kiểm soát dòng chảy và bảo vệ hệ thống.

1. Van điện từ thường đóng là gì

Van điện từ được gọi là “thường đóng” vì trạng thái mặc định của van (khi không có nguồn điện) là đóng.

Điều này có nghĩa là:

• Khi không cấp điện, van sẽ tự động đóng kín, ngăn không cho chất lỏng hoặc khí đi qua.
• Khi cấp điện, cuộn dây từ trường bên trong van kích hoạt, kéo lõi van lên, mở đường dẫn cho chất lỏng hoặc khí chảy qua.

1.1 Giải thích tên gọi “thường đóng”

• “Thường”: Chỉ trạng thái mặc định hoặc tự nhiên của van khi không có tác động từ bên ngoài (không cấp điện).
• “Đóng”: Chỉ trạng thái van ngăn cản dòng chảy.

1.2 Tại sao cần trạng thái “thường đóng”

Van mang trạng thái thường đóng bởi vì các yếu tố sau

• An toàn: Trong các ứng dụng đòi hỏi ngăn chặn dòng chảy khi mất điện (như hệ thống nước, khí, hóa chất), van thường đóng đảm bảo an toàn bằng cách tự động đóng lại. Tránh lãng phí hoặc rò rỉ chất lỏng/khí khi không sử dụng.
• Tiết kiệm năng lượng: Chỉ tiêu tốn điện năng khi cần mở van, vì vậy hiệu quả hơn trong các hệ thống mà van thường ở trạng thái đóng.
• Ứng dụng linh hoạt: Phù hợp với các hệ thống cần kiểm soát dòng chảy một cách tự động, như: Hệ thống cấp nước, tưới tiêu tự động, kiểm soát khí hoặc hóa chất trong công nghiệp.

1.2 Khi nào nên dùng van thường đóng

• Khi cần van chỉ mở tạm thời trong một khoảng thời gian nhất định.
• Khi cần hệ thống tự động đóng lại để đảm bảo an toàn trong trường hợp mất điện.

2. Lịch sử hình thành và phát triển

Van điện từ (solenoid valve) là một sản phẩm kết hợp giữa công nghệ cơ khí và điện tử, được phát triển qua nhiều giai đoạn kể từ thế kỷ 19. Lịch sử chính xác về sự hình thành và phát triển của loại van điện từ, bao gồm cả phiên bản thường đóng

2.1 Giai đoạn khởi đầu 

Đây là giai đoạn mà sơ khai khi các nhà khoa học mới khám phá ra từ trường, là cơ sở cho việc ứng dụng lực từ trong công nghệ điều khiển.

• 1820: Nhà vật lý người Đan Mạch Hans Christian Ørsted khám phá ra hiện tượng từ trường sinh ra khi dòng điện chạy qua dây dẫn.
• 1831: Nhà khoa học Anh Michael Faraday phát minh hiện tượng cảm ứng điện từ, đặt nền tảng cho cuộn dây từ (solenoid).
• 1850-1860: Các nhà phát minh bắt đầu nghiên cứu ứng dụng từ trường trong các thiết bị điều khiển cơ học. Tuy nhiên, các sản phẩm cụ thể chưa được hoàn thiện.

2.2 Sự ra đời của van điện từ

Đầu thế kỷ 20, van điện từ thường đóng được phát triển cùng với thời kỳ phát triển công nghiệp hơi nước

• 1910-1920: Công nghệ cuộn dây từ được phát triển mạnh mẽ. Các nhà phát minh đã ứng dụng nguyên lý từ trường để chế tạo các thiết bị điều khiển cơ học.
• 1921: Van điện từ đầu tiên được sản xuất bởi công ty Asco Valve (Automatic Switch Company) ở Mỹ.
  • Mục đích ban đầu: Dùng để điều khiển nước và hơi nước trong các ứng dụng công nghiệp.
  • Van thường đóng xuất hiện đầu tiên vì tính an toàn cao: Khi mất điện, dòng chảy bị ngắt ngay lập tức.

2.3 Phát triển trong thời kỳ công nghiệp hóa

Sự ra đời của các loại màng van bằng cao su tổng hợp (NBR, EPDM) giúp nâng cao độ bền van điện từ nói chung và van điện từ thường đóng nói riêng

ANH

• 1940-1950:
  • Van điện từ thường đóng được cải tiến để sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm hệ thống cấp nước, dầu khí, và hơi nước.
  • Các vật liệu mới như thép không gỉ và đồng thau được áp dụng, giúp van chịu được áp suất cao và môi trường khắc nghiệt.
• 1960: Công nghệ van điện từ mở rộng sang các ngành như hóa chất, y tế, và tự động hóa.

2.4 Thời kỳ tự động hóa

Từ cuối thể kỷ 20 đến nay van điện từ thường đóng phát triển mạnh mẽ

• 1980-2000:
  • Van điện từ thường đóng trở thành một phần quan trọng trong các hệ thống tự động hóa và điều khiển công nghiệp.
  • Công nghệ vi mạch điện tử phát triển giúp van được điều khiển dễ dàng hơn qua các hệ thống điều khiển từ xa (PLC, SCADA).
  • Xuất hiện nhiều phiên bản nhỏ gọn hơn, phù hợp cho các ứng dụng trong lĩnh vực y tế (thiết bị lọc máu, truyền dịch) và sản xuất linh kiện điện tử.
• 2000 đến nay
  • Công nghệ vật liệu cải tiến, bao gồm nhựa chịu nhiệt (PTFE, PEEK) và hợp kim bền bỉ hơn, mở rộng phạm vi ứng dụng của van điện từ thường đóng trong môi trường hóa chất và nhiệt độ cao.
  • Các loại van thông minh (smart solenoid valve) được trang bị cảm biến và kết nối IoT (Internet of Things), cho phép giám sát và điều khiển từ xa.

3. Vai trò của van điện từ thường đóng

Vai trò nổi bật nhất của van điện từ thường đóng là tính an toàn, khả năng tiết kiếm

• An toàn và tiết kiệm năng lượng: Từ khi ra đời, van thường đóng được sử dụng để đảm bảo dòng chảy được kiểm soát và ngăn ngừa rủi ro khi hệ thống mất điện.
• Ứng dụng rộng rãi: Loại van này đã trở thành một phần không thể thiếu trong các hệ thống công nghiệp, từ sản xuất, vận tải, y tế đến tự động hóa dân dụng.

4. Điện áp van điện từ thường đóng

Điện áp sử dụng cho van điện từ thường đóng thường được thiết kế linh hoạt để phù hợp với nhiều hệ thống khác nhau. Các mức điện áp phổ biến là:

4.1 Điện áp xoay chiều (AC)

• 220V AC: Phổ biến trong các hệ thống dân dụng và công nghiệp, vì đây là điện áp tiêu chuẩn ở nhiều quốc gia.
• 110V AC: Sử dụng ở một số quốc gia hoặc khu vực có tiêu chuẩn điện áp khác.

4.2 Điện áp một chiều (DC)

• 24V DC: Rất phổ biến trong các hệ thống tự động hóa, PLC, và các ứng dụng an toàn cao.
• 12V DC: Thường dùng trong các ứng dụng nhỏ, như hệ thống ô tô hoặc thiết bị di động.