Magnetventile sind mit unterschiedlichen Spulen erhältlich, welche den Anschluss des Ventils an die zur Verfügung stehende Netzspannung ermöglichen. Die häufigsten Spannungen sind dabei:
- 230Vac
- 24Vdc
- 110Vac
- 24Vac
Im Betrieb und im Bereich der schaltbaren Druckdifferenzen unterscheiden sich dabei Wechselstrom- und Gleichstromspulen grundlegend voneinander. Wir unternehmen an dieser Stelle einen kleinen mathematischen Exkurs in die Welt des Elektromagnetismus und unterscheiden dazu zwei Fälle, nämlich Gleichstrom und Wechselstrom.
The electromagnetic force of a coil
Die elektromagnetische Kraft einer Spule entsteht aufgrund einer Änderung des magnetischen Widerstandes. Diese Änderung des magnetischen Widerstandes ergibt sich in einem Magnetventil aufgrund des Luftspaltes zwischen Magnetkern und dem Pol des Führungsrohres. Die entstehende elektromagnetische Kraft ist bestrebt, diesen magnetischen Widerstand zu verringern und den Luftspalt zu schließen. Dadurch wird der bewegliche Magnetkern des Magnetventils an den Pol gezogen. Die elektromagnetische Kraft des Magnetsystems errechnet sich anhand einer vereinfachten Betrachtung und unter Berücksichtigung
- the coil current I,
- the number of turns of the coil N,
- der Luftspaltlänge, bzw. dem Hub des Magnetventils δ,
- der Fläche Airon of the pole or the magnetic core,
to
The induced electromagnetic force is therefore proportional to the square of
- Stromstärke in der Spule I,
- the number of turns N,
- Zum Kehrwert der Luftspaltlänge bzw. Kernhubes
.
Current consumption of a coil
The current consumption of a DC coil is determined by the supply voltage and the copper resistance of the winding N bestimmt. Bei Wechselstromspulen muss zusätzlich zum ohm’schen Widerstand R a so-called reactance XL berücksichtigt werden, dessen Größe von der Frequenz f der Wechselspannung und von der Induktivität L of the coil:
The resistance in case of alternating current is therefore calculated as follows:
Für die Induktivität L der Spule müssen 2 Fälle betrachtet werden. Im ersten Fall ist der Magnetkern nicht an den Pol gezogen und somit ist ein Luftspalt vorhanden. Im zweiten Fall ist kein Luftspalt vorhanden und der Kern liegt somit direkt am Pol an. Da ein magnetischer Edelstahl eine wesentlich bessere magnetische Leitfähigkeit besitzt als Luft, ist die Induktivität der Spule bei angezogenem Kern markant größer als bei nicht angezogenem Kern, da hier ein Luftspalt vorhanden ist.
Impact on pull-in power
Betrachten wir eine Gleichstrom- und eine Wechselstromspule mit gleich großer Stromaufnahme IHold and the plunger attracted:
Da im Einschaltaugenblick die Induktivität L of the AC coil is significantly smaller at the moment of switch-on than when the plunger is attracted and thus also the complex resistance Z aus Formel 3, sind der Anzugsstrom im Einschaltaugenblick und nach Formel 1 somit auch die elektromagnetische Kraft wesentlich größer als im Haltezustand und auch wesentlich größer gegenüber der elektromagnetische Kraft der angenommenen Gleichstromspule:
Daraus folgt, dass die Anzugsleistung eines Wechselstromventils und damit der schaltbare Differenzdruck größer sind als bei einer Gleichstromspule mit gleicher Stromaufnahme im Haltezustand. Dies wirkt sich vor allem bei Ventilen mit großem Kernhub (Luftspalt) aus wie z.B. der SVS-Typenreihe 27A:
