# 低功耗電磁閥：節能導向廠務管理者指南

> Source: https://rodlesspneumatic.com/zh-hant/blog/low-power-solenoid-valves-a-guide-for-energy-conscious-plant-managers/
> Language: zh-Hant

## Summary

依據經驗證的 1 W 至 0.35 W 數據、正確能源成本算法、相容性檢查、回收期準則與現場試點，評估低功耗電磁閥。

## Page Content

# 低功耗電磁閥：節能導向廠務管理者指南

低功耗電磁閥可大幅降低線圈保持功率，但投資效益必須從確切的閥規格與正確的電費計算著手。標示低瓦數不代表回收期一定很短，而線圈耗電也不同於產生壓縮空氣所需的空壓機能源。

最有用的問題其實很務實：有多少線圈會維持通電、每年通電多少小時、實測功率是多少，以及每只相容替代品的成本為何？掌握這些輸入值後，廠務管理者便能計算直接節電效益、檢查發熱與控制盤效益，並決定是否值得進行量測式試點。

> 重點摘要 Festo 文件記載一款 VUVG 選配規格，可將保持功率由 1 W 降至 0.35 W。 SMC 針對一款 S070 規格列出 100 ms 內的突入功率為 0.35 W，保持功率為 0.1 W。 線圈節電量應與壓縮空氣節能量分開計算。 完成電氣、氣動、安全與時序檢查後，才能核准更換。

低功耗電磁閥 會採用較低的穩態保持電流、峰值保持驅動器、磁保持機構，或其他可在線圈銜鐵切換後降低用電需求的設計。在額定電壓、壓力、溫度、工作週期與污染範圍內，這類設計仍須確保閥能可靠地維持作動。

降低保持電流 是一種控制方法：先提供足以切換銜鐵的電流，待閥到達通電位置後再降低電流。此方法必須與線圈及閥正確匹配，不能當成通用的降壓手段。

[Video: SMC SY3000、SY5000 與 SY7000 系列五口電磁閥](https://i.ytimg.com/vi_webp/23JRXvTBd44/hqdefault.webp)

## 低功耗電磁閥可節省多少電力？

Festo 2026 年 VUVG 文件列出一款 24 VDC 降低保持電流選配，可將功率由 1 W 降至 0.35 W；就該指定電氣規格而言，降幅為 65%（[Festo VUVG 技術資料](https://www.festo.com/media/catalog/205295_documentation.pdf)，2026）。這是可信的產品證據，但不是所有電磁閥都適用的通用百分比。

SMC 公布了另一個案例。其 S070 型錄列出突入期間 100 ms 內為 0.35 W，保持時為 0.1 W，約比突入功率低 71%（[SMC S070 型錄](https://www.smcworld.com/catalog/Clean-en/pdf/10-s070_en.pdf)，2025）。此比較是在同一節能電路內進行，並非比較市面上所有標準閥與低功耗閥。

Texas Instruments 從驅動器層面說明相同的控制原理。DRV110 會快速提升電磁線圈電流，在足以驅動負載的時間內維持峰值，之後降至較低的保持電流，以限制功率損耗與發熱（[Texas Instruments DRV110](https://www.ti.com/product/DRV110)，2018）。

閥如何在降低功率後仍維持吸合狀態？將銜鐵拉過開放氣隙所需的磁力，通常高於磁路閉合後所需的保持力。正確匹配的控制器會運用這項差異，而不是單純讓一般線圈在電壓不足的狀態下工作。

> Figure: 這些都是特定規格的型錄值。將任何百分比納入專案估算前，請先確認確切料號、接頭電子元件、電壓及工作週期。

真正有用的比較，不是籠統地比較「一般閥」與「低功耗閥」，而是將確切的標準規格，與能維持所需接口、流量、壓力範圍、反應時間、防護等級、手動操作、接頭及安全狀態的確切低功耗規格逐項比較。

如需更多電氣細節，請參閱[線圈電感與電磁閥反應](/zh-hant/blog/how-does-coil-inductance-affect-solenoid-response-time-in-pneumatic-systems/)及[交流與直流電磁線圈反應](/zh-hant/blog/which-solenoid-coil-type-offers-faster-response-time-dc-or-ac-pneumatic-valves/)指南。

## 正確的年度能源成本公式是什麼？

採用 Festo 公布的 1 W 與 0.35 W 數值，100 只持續通電的閥每年可節省 569.4 kWh；若電價為每 kWh 0.10 美元，則可節省 56.94 美元（[Festo VUVG 技術資料](https://www.festo.com/media/catalog/205295_documentation.pdf)，2026）。這項結果遠低於忘記將瓦特換算成千瓦時所得到的錯誤宣稱。

計算線圈直接耗電時，請使用下列公式：

線圈年度電費 = 閥數量 x 通電功率（W）x 每年通電時數 x 電價 / 1000

線圈直接耗電 是指通電閥線圈及其控制電子元件所消耗的電能，不包含產生與輸送壓縮空氣所需的空壓機能源。

公式中的 / 1000 是將瓦特換算為千瓦。若省略，結果會被高估 1,000 倍；若把一只閥的瓦數誤當成 100 只閥的總瓦數，又會多出 100 倍誤差。在每個計算步驟標示單位，可避免這兩種錯誤。

### 計算範例：100 只閥持續通電

| 輸入項目 | 標準規格 | 降低保持功率規格 |
| --- | --- | --- |
| 閥數量 | 100 | 100 |
| 每只閥的通電功率 | 1.00 W | 0.35 W |
| 通電時數 | 8,760 小時／年 | 8,760 小時／年 |
| 電價 | $0.10/kWh | $0.10/kWh |
| 線圈年度耗電量 | 876.0 kWh | 306.6 kWh |
| 線圈年度電費 | $87.60 | $30.66 |

年度直接節省額： $87.60 - $30.66 = $56.94 。

例如，電價由每 kWh 0.10 美元倍增至 0.20 美元，在閥工作週期不變的情況下，直接節省額也會倍增至 113.88 美元。若每年通電時數只有 4,380 小時而非 8,760 小時，原本 56.94 美元的結果則會減半。

這是否代表改裝不具吸引力？未必。大量閥件、較高電價、全天候通電、降低機箱冷卻需求、減輕 PLC 輸出負載，或原本就已排定維護更換，都可能改變決策。但這些效益必須分別量測或估算成本。

> Figure: 本圖僅計入線圈直接耗電，不包含採購成本、安裝工資、冷卻、空壓機能源、洩漏、生產損失、補助及維護。

倍拓氣動目前沒有完全適用於此計算的工具。[壓縮空氣能源成本計算器](/zh-hant/online-tools/compressed-air-energy-cost-calculator/)是依據空氣需求與比功率估算空壓機能源，不應用來計算電磁線圈耗電。

## 哪些作業最能受益於較低的保持功率？

SMC 針對 JSY3000 與 JSY5000 插入式閥系列列出 0.4 W 標準選項與 0.1 W 節能選項，規格層級的降幅為 75%（[SMC 節能產品資料](https://www.smcworld.com/about/co2/zh-tw/save_energy.html)，2026 年 7 月 11 日檢索）。其財務價值取決於實際維持通電的線圈數量與時間。

應從運轉狀態著手，而不是用產業類別判斷。食品廠不一定比機械加工廠更適合。在任何一種工廠中，持續通電的閥歧管所提供的直接節電量，都可能高於數百只僅短暫脈衝作動、班次中大部分時間不通電的閥。

以下情況應優先評估：

- 長時間通電： 連鎖、夾持、分流、製程狀態及常時通電迴路會連續開啟數小時。

- 閥件密度高： 大型歧管或分散式閥站內有數十只線圈，會在同一機箱內累積熱量。

- 輸出電流受限： PLC 或遠端 I/O 的總電流限制了控制系統擴充。

- 設備對熱敏感： 密閉控制箱、實驗室儀器、緊湊型組件或對溫度敏感的介質流路。

- 配合維護更換： 相容閥原本就已到更換週期，可減少增額工時與停機時間。

不要假設降低線圈瓦數就會減少壓縮空氣消耗量。耗氣量主要取決於壓力、致動器容積、循環頻率、洩漏、吹氣需求及迴路設計。請另行檢視[壓縮空氣系統效率](/zh-hant/blog/how-does-proper-compressed-air-system-design-maximize-industrial-application-efficiency/)。

工廠應保留兩本獨立台帳：一本記錄線圈電能，另一本記錄壓縮空氣能源。將兩者混在一起，會掩蓋真正的能源驅動因素。低功耗線圈可以節電但不改變耗氣量；修復洩漏則可節省空壓機能源，卻不會改變線圈瓦數。

## 更換既有閥之前必須確認哪些事項？

SMC 對 S070 系列規定額定電壓容許範圍為 ±10%，並警告電壓不正確可能造成作動異常或線圈燒毀（[SMC S070 型錄](https://www.smcworld.com/catalog/Clean-en/pdf/10-s070_en.pdf)，2025）。因此，瓦數比較只是完整電氣、氣動、機械與安全審查中的一項。

### 電氣相容性

- 額定電壓以及交流或直流電源

- 突入電流、保持電流與 PLC 輸出上限

- 接頭接腳配置、極性、LED 與保護電路

- 輸出端或突波抑制網路造成的殘留漏電壓

- 實際電纜長度下的容許壓降

- 工作週期、環境溫度與線圈絕緣等級

即使標稱電壓不變，峰值保持電子電路也可能改變電流波形。在將線圈或接頭更換視為直接替換之前，請先了解[氣動電磁閥的運作方式](/zh-hant/blog/how-do-pneumatic-solenoid-valves-work-to-control-compressed-air-flow-in-industrial-systems/)。

### 氣動與機械相容性

- 閥功能：二口二位、三口二位、五口二位或五口三位

- 正常狀態與斷電狀態

- 直動式或先導式結構

- 使用壓力與先導壓力範圍

- Cv、Kv、音速流導與排氣能力

- 接口尺寸、歧管介面、安裝孔位與外形尺寸

- 密封件及閥體與介質、環境的相容性

- 手動操作、反應時間與切換頻率

如果替代閥切換變慢、無法在最低壓力下完成先導、限制排氣，或改變安全狀態，降低功耗就成了失敗的取捨。請使用[閥反應時間量測指南](/zh-hant/blog/how-is-pneumatic-solenoid-valve-response-time-measured-a-complete-guide/)，在同一時間基準上定義命令、壓力與致動器時序。

### 危害能量與維護

OSHA 1910.147 規定，在實施鎖定或掛牌後，可能造成危害的儲存或殘餘能量必須釋放、斷開、約束，或以其他方式確保安全（[OSHA 1910.147](https://www.osha.gov/laws-regs/regulations/standardnumber/1910/1910.147)，2026 年 7 月 11 日檢索）。斷電線圈或關閉的方向控制閥並不是能量隔離裝置。

核准更換之前，應檢查隔離、洩壓、受困壓力、垂直負載、重新啟動行為與手動操作的可及性。閥的配置位置也會影響維修與故障行為；[氣動閥配置指南](/zh-hant/blog/optimizing-pneumatic-valve-placement-for-system-efficiency/)說明了這些界限。

## 工廠應如何執行低功耗閥試點？

TI 的 TIDA-00289 參考設計顯示，其測試的 24 VDC 電磁線圈驅動器最多可降低 70% 功率，並會在偵測到柱塞移動後自動由峰值電流切換至保持電流（[Texas Instruments TIDA-00289](https://www.ti.com/tool/TIDA-00289)，2014）。工廠試點也應在實際機台上證明同樣明確的結果。

選擇一個具代表性的閥站，其通電時間要足以量測，但若測試中止，不應造成不可接受的生產或安全後果。更換硬體之前，先記錄既有料號、配線、壓力、循環、負載、環境溫度、通電時間與故障狀態。

請依下列順序測試：

- 在線圈通電及切換期間量測線圈端的供應電壓。

- 記錄突入電流、保持電流，以及各狀態的持續時間。

- 使用合適的功率分析儀計算實功率，PWM 或整流電路尤其需要注意。

- 熱穩定後量測線圈與機箱溫度。

- 在同一時間基準上記錄命令、閥切換、接口壓力與致動器到位時間。

- 在預期的最低與最高壓力、電壓下重複測試。

- 測試斷電、失去氣源、緊急停止、重新啟動與手動操作。

- 檢查顫振、洩漏、接頭發熱、誤觸診斷及延遲釋放。

為什麼不直接依型錄估算所有結果？PWM 波形、輸出漏電、電纜壓降、控制箱溫度、歧管壓力、排氣阻力與機台時序，都可能改變實際安裝結果。型錄資料界定容許規格，量測則證明該規格是否適用於您的機台。

試點應設定兩項驗收門檻：一項針對能源，另一項針對機台行為。達到瓦數目標，不能合理化動作變慢或不安全的故障狀態；通過生產測試，也不代表預估節省額成立，除非已量測通電時數與實際輸入功率。

## 升級核准矩陣

SMC S070 資料顯示，所列規格可同時達到 0.1 W 保持功率與 3 至 6 ms 以下的反應時間；該數值是在額定電壓與最高使用壓力下量測（[SMC S070 型錄](https://www.smcworld.com/catalog/Clean-en/pdf/10-s070_en.pdf)，2025）。核准時必須同時維持能源與功能表現。

| 決策項目 | 所需證據 | 下列情況應拒絕或重新設計 |
| --- | --- | --- |
| 節電效益 | 實測突入功率、保持功率、通電時數與電價 | 節省額採用的銘牌假設與實際工作週期不符 |
| 氣動功能 | 閥功能、壓力範圍、流量資料與反應曲線 | 流量、最低先導壓力或安全狀態不同 |
| 控制相容性 | PLC 輸出額定值、漏電壓、診斷與接頭接腳配置 | 發生輸出過載、誤通電或故障監控異常 |
| 熱結果 | 達到穩態後的線圈與機箱溫度 | 溫度超出元件或機箱限制 |
| 安全行為 | 隔離、洩壓、重新啟動與斷電測試 | 受困能量或非預期動作尚未排除 |
| 財務結果 | 增額零件、工資、停機、維護成本與經驗證的年度節省額 | 回收期仰賴未有文件佐證的補助或冷卻效益 |

完成試點後，再計算簡單回收期：

簡單回收期 = 增額安裝成本 / 經驗證的年度節省額

簡單回收期 是增額安裝成本除以經驗證的年度節省額。這是一項初步篩選指標，不是完整的生命週期成本模型。

應清楚列出其限制。簡單回收期未考慮融資、稅務、殘值、生產風險及未來電價。若線圈節電金額不高，計畫性維護時程對決策的影響可能大於能源項目本身。

## 常見問題

Festo 記載的 VUVG 65% 降幅與 SMC 記載的 JSY 75% 降幅，證明特定規格在技術上可大幅降低保持功率（[Festo](https://www.festo.com/media/catalog/205295_documentation.pdf)，2026；[SMC](https://www.smcworld.com/about/co2/zh-tw/save_energy.html)，2026 年 7 月 11 日檢索），但不能據此推定通用的節省幅度、價差或回收期。

### 低功耗電磁閥一定能節省 50% 至 80% 的電力嗎？

不一定。Festo 針對一款 VUVG 選配規格記載由 1 W 降至 0.35 W，SMC 則針對特定 JSY 規格列出由 0.4 W 降至 0.1 W，降幅分別為 65% 與 75%。其他閥系列、電壓、接頭電路、工作週期及比較基準都可能產生不同結果。

### 一只 1 W 電磁閥持續運轉一年的電費是多少？

以每年通電 8,760 小時、電價每 kWh 0.10 美元計算，一只 1 W 線圈每年用電 8.76 kWh，費用為 0.876 美元。100 只線圈為 87.60 美元；若以 Festo 記載的 0.35 W 降低保持功率值為例，同樣 100 只閥的年費用為 30.66 美元。

### 低功耗線圈可以安裝在任何既有閥上嗎？

不能在未確認的情況下直接安裝。SMC 對 S070 規定額定電壓容許差為 ±10%，並列出不同的功率、壓力、流量與反應規格。應將核准的線圈或接頭與確切閥型號配對，再確認電壓、接腳配置、突波抑制、工作週期、溫度、先導壓力、閥功能及相關認證。

### 降低線圈功率會減少壓縮空氣消耗量嗎？

不會直接減少。由 1 W 降至 0.35 W，代表每只通電閥的電氣保持需求降低 0.65 W。耗氣量仍取決於壓力、流路、致動器容積、循環頻率、洩漏與吹氣需求。線圈用電與空壓機能源應分開量測與記錄。

### 合理的投資回收期是多久？

沒有適用所有情況的 12 或 24 個月答案。以 100 只閥、每只降低 0.65 W、每年 8,760 小時、電價每 kWh 0.10 美元計算，線圈直接節省額每年只有 56.94 美元。應使用實際增額安裝成本與量測所得的節省額計算，並將冷卻、維護或容量效益另行記錄。

## 結論

已公布的案例包括 Festo VUVG 選配由 1 W 降至 0.35 W，以及 SMC JSY 規格由 0.4 W 降至 0.1 W；就這些產品而言，降幅分別為 65% 與 75%（[Festo](https://www.festo.com/media/catalog/205295_documentation.pdf)，2026；[SMC](https://www.smcworld.com/about/co2/zh-tw/save_energy.html)，2026）。這個百分比只是決策的起點。

對廠務管理者而言，嚴謹的做法很明確：盤點通電線圈、量測實際功率與工作週期、正確計算直接電費、篩查相容性、執行具代表性的試點，並僅在能源、生產、維護與安全結果全數通過後核准升級。這套流程能形成可辯證的投資決策，而不會誇大節省效益。

### 資料來源與檢索註記

- [Festo：VUVG 電磁閥與 VTUG-S 閥歧管總成](https://www.festo.com/media/catalog/205295_documentation.pdf)，標準功率 1 W，降低保持電流後為 0.35 W。2026 年 5 月發布；2026 年 7 月 11 日檢索。

- [SMC：10-S070 系列三口電磁閥](https://www.smcworld.com/catalog/Clean-en/pdf/10-s070_en.pdf)，100 ms 內突入功率 0.35 W、保持功率 0.1 W，以及電壓容許差、反應與配線注意事項。2026 年 7 月 11 日檢索。

- [SMC：節能](https://www.smcworld.com/about/co2/zh-tw/save_energy.html)，JSY 與 SY 的標準及節能瓦數範例。2026 年 7 月 11 日檢索。

- [Texas Instruments：DRV110 電磁線圈電流控制器](https://www.ti.com/product/DRV110)，峰值保持電流控制行為。資料表於 2018 年 3 月修訂；2026 年 7 月 11 日檢索。

- [Texas Instruments：TIDA-00289](https://www.ti.com/tool/TIDA-00289)，經測試的 24 VDC 電磁線圈電流控制參考設計及其功率降低結果。2014 年 11 月 5 日發布；2026 年 7 月 11 日檢索。

- [OSHA 1910.147：危害能量控制](https://www.osha.gov/laws-regs/regulations/standardnumber/1910/1910.147)，儲存能量及鎖定／掛牌要求。2026 年 7 月 11 日檢索。