Was verursacht das Durchbrennen einer Magnetspule?

Das Durchbrennen von Magnetspulen ist ein Problem, das zu Systemausfällen und kostspieligen Reparaturen führen kann und die Lebensdauer von Magnetventilen erheblich beeinträchtigt. Magnetventile sind unerlässlich für die Steuerung des Flüssigkeitsflusses in verschiedenen Anwendungen, aber ihre Spulen sind anfällig für Schäden. Die Identifizierung der Faktoren, die zum Durchbrennen der Spule beitragen, ist entscheidend für eine effektive Wartung und Prävention. Dieser Artikel untersucht die Hauptursachen für das Durchbrennen von Magnetventilspulen und bietet Lösungen zur Reduzierung dieser Risiken.

Hauptursachen für das Durchbrennen von Magnetspulen

Das Durchbrennen tritt häufiger bei Magnetventilen mit AC-Spulen auf, da sie einen hohen Einschaltstrom erfahren, der bis zu fünfmal höher sein kann als der normale Betriebsstrom. Dieser hohe Strom fließt weiter, bis der Magnetanker den Luftspalt schließt. Der Einschaltstrom bei DC-Magnetventilen ist ähnlich wie der Haltestrom, was sie weniger anfällig für das Durchbrennen macht.

Spannungsprobleme

Eine der häufigsten Ursachen für das Durchbrennen von Magnetspulen ist eine unsachgemäße Spannungsversorgung. Sowohl Überspannung als auch Unterspannung können der Spule schaden.

• Überspannung: Eine Spannung, die höher ist als die Nennspannung der Spule, kann einen übermäßigen Stromfluss verursachen, der zu Überhitzung und schließlich zum Durchbrennen führt.
• Unterspannung: Umgekehrt kann eine Spannung, die niedriger ist als die Nennspannung, verhindern, dass der Magnet vollständig einrastet, wodurch er kontinuierlich Einschaltstrom zieht, was ebenfalls zu Überhitzung führen kann.

Um eine niedrige Spannung zu überprüfen, verwenden Sie ein Multimeter, um die Spannung direkt an den Spulendrähten zu messen, während der Magnet eingeschaltet ist und sein Anker offen gehalten wird. Schalten Sie den Magnet kurz ein, um diese Messung durchzuführen. Nehmen Sie dann eine weitere Messung vor, wenn der Magnet von der Stromquelle getrennt ist. Wenn der Unterschied zwischen diesen beiden Messungen 5% übersteigt, deutet dies auf einen übermäßigen Widerstand in der Verkabelung oder einen unterdimensionierten Steuertransformator hin. Lesen Sie unseren Artikel über Magnetventilspannungen, um mehr darüber zu erfahren, wie die Anwendung unterschiedlicher Spannungen den Betrieb einer Magnetventilspule beeinflusst.

Hoher Einschaltstrom

AC-Magnetventile sind besonders anfällig für das Durchbrennen aufgrund des hohen Einschaltstroms, der bis zu fünfmal höher sein kann als der normale Betriebsstrom. Dieser hohe Strom bleibt bestehen, bis der Magnetanker den Luftspalt schließt. Im Gegensatz dazu haben DC-Magnete Einschaltströme, die ihren Halteströmen ähneln, was sie weniger anfällig für dieses Problem macht.

Schnelles Schalten

Häufiges Schalten von Magnetventilen kann zu Überhitzung führen, insbesondere bei AC-Spulen. Hohe Schaltfrequenzen erzeugen übermäßige Wärme, die nicht schnell genug abgeführt werden kann und die Spulenisolierung beschädigt. Für Anwendungen, die häufiges Schalten erfordern, sollten Sie ölgetauchte Magnetstrukturen in Betracht ziehen. Das Öl hilft, die Wärme effektiver abzuleiten und eine niedrigere Betriebstemperatur aufrechtzuerhalten.

Elektrische Transienten

Wenn der Strom für die Magnetventile direkt von einer Stromleitung bezogen wird, die auch große induktive Geräte wie Elektromotoren versorgt, können das Schalten dieser Motoren hohe Spannungstransienten erzeugen, die die Isolierung der Magnetventilspulen beschädigen können. Um dies zu verhindern, installieren Sie einen Thyrector (Abbildung 2, gekennzeichnet mit A) über jeder Spule, um diese Transienten effektiv kurz zu schließen.

Verunreinigungen und Umweltfaktoren

Schmutz, Öl und andere Verunreinigungen können mechanische Probleme verursachen, die zum Durchbrennen der Spule führen. Zum Beispiel können Partikel unter dem Magnetanker stecken bleiben, wodurch er sich nicht vollständig setzen kann und die Spule übermäßigen Strom zieht. Stellen Sie sicher, dass die Staubschutzabdeckungen der Magnete sicher angebracht sind, um sie vor Luftverunreinigungen zu schützen. Reinigen und warten Sie das System regelmäßig, um die Ansammlung von Schmutz und Lack im Öl zu verhindern.

Umweltbedingungen wie extreme Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit können ebenfalls die Leistung von Magneten beeinflussen.

• Hohe Temperatur: Übermäßige Hitze kann die Spulenisolierung beschädigen. Verwenden Sie Hitzeschilde oder für hohe Temperaturen ausgelegte Magnete, um dieses Risiko zu mindern.
• Niedrige Temperatur: Kalte Umgebungen können die Viskosität des Öls erhöhen und den Magneten möglicherweise überlasten. Verwenden Sie für niedrige Temperaturen geeignetes Öl oder entscheiden Sie sich für ölgetauchte Magnete.
• Luftfeuchtigkeit: Hohe Luftfeuchtigkeit kann Korrosion und elektrische Kurzschlüsse verursachen. Verwenden Sie geformte Spulen oder ölgetauchte Magnete und stellen Sie sicher, dass die Schutzabdeckungen fest verschlossen sind.

Zusätzliche Überlegungen für DC-Magnete

Während AC-Magnete häufiger vorkommen, bieten DC-Magnete in bestimmten Anwendungen spezifische Vorteile.

• Konstanter Einschaltstrom: DC-Magnete haben Einschaltströme, die ihren Halteströmen ähneln, wodurch das Risiko des Durchbrennens verringert wird.
• Hohe Schaltfähigkeit: DC-Magnete können im Allgemeinen höhere Schaltfrequenzen ohne Überhitzung bewältigen.
• Wiederholbarkeit: Die Schaltzeit von DC-Magneten ist konstant und bietet zuverlässige Leistung in Anwendungen, die präzise Steuerung erfordern.
• Schaltkontaktverschleiß: DC-Magnete können einen schnelleren Verschleiß der Schaltkontakte verursachen als AC-Magnete. Wenn die Spule getrennt wird, muss die in der Induktivität der Spule gespeicherte Energie freigesetzt werden, was einen Lichtbogen über die Schaltkontakte erzeugen kann. Das Verdrahten einer Diode (Abbildung 3, gekennzeichnet mit D) über die Spule ist eine Möglichkeit, diese Energie sicher abzuleiten. Stellen Sie sicher, dass die positive Seite der Diode mit der positiven Seite der Spulenspannung verbunden ist. Die Diode sollte für mindestens das Zwei- bis Dreifache der DC-Versorgungsspannung ausgelegt sein. Eine andere Methode besteht darin, einen Kondensator (Abbildung 3, gekennzeichnet mit C) über die Schaltkontakte (Abbildung 3, gekennzeichnet mit S) zu verdrahten, um die abgegebene Energie zu absorbieren. Der optimale Kapazitätswert kann durch Versuch und Irrtum ermittelt werden. Dies kann durch Beobachtung der Lichtbogenintensität oder durch Messung des Spannungsspitzenwerts durch Testen von Kondensatoren unterschiedlicher Größen erfolgen.

Lesen Sie unseren Magnetventil-Überblick Artikel, um mehr über das Design, die Funktionsweise und die Arten von Magnetventilen zu erfahren.