Der Schaltmagnet

Bauformen

Oft reicht es, durch die Magnetkraft den Anker von einer Anfangslage in eine Endlage zu bewegen; dies entspricht dem Prinzip des Schaltmagneten. Die Endlage ist konstruktiv festgelegt, wobei der Anker auf dem Pol aufschlägt.

Die Rückstellung solcher Einfachhubmagnete erfolgt durch äußere Kräfte, beispielsweise durch ein Gewicht oder eine Feder.

Der Doppelhubmagnet besteht funktionell aus zwei Einfachhubmagneten. Je nachdem, welche Erregerwicklung eingeschaltet wird, erfolgt die Bewegung des Ankers in die eine oder andere Richtung. Im stromlosen Zustand der Spule ist er durch die rückstellenden Kräfte in der Mittelstellung fixiert.

Der Umkehrhubmagnet gleicht im Aufbau der vorigen Bauform, doch kann sich der Anker hier je nach eingeschalteter Erregerwicklung von einer Hubendlage zur gegenüberliegenden bewegen.

Kräfte und Kennlinien

Als Magnetkraft bezeichnet man die zur Verfügung stehende mechanische Kraft.

Die Haltekraft ist die Magnetkraft, die in der Hubendlage erreicht wird. Indem eine unmagnetische Antiklebscheibe zwischen Anker und Pol eingebracht wird, lässt sie sich beeinflussen. Die Haltekraft ist vergleichbar mit der Haftkraft beim Haftmagneten.

Die Rückstellkraft führt den Anker in seine Ausgangsposition zurück; dazu muss sie größer sein als die Summe aus Klebekraft, Reibung und eventuell Ankergewicht.

Die mögliche Hubarbeit ergibt sich rechnerisch durch Integration der Magnetkraft über den Hub, von der Hubanfangs- bis zur Hubendlage.

Der Nennstrom bezieht sich auf die Nennspannung und eine Temperatur der Wicklungen von 20 Grad Celsius. Diese Festlegung ist erforderlich, weil der ohmsche Widerstand temperaturabhängig ist. Das Produkt aus Strom- und Spannungswert gibt die momentan vom Magneten aufgenommene elektrische Leistung an.

Eine Energiesparschaltung nutzt den Effekt, dass die Haltekraft ein Mehrfaches der Magnetkraft beträgt. Beaufschlagt man den Magneten mit der Nennspannung, kommt der Anker in die Hubendlage. In dieser lässt sich die Leistung wesentlich reduzieren.

Die Kühlung des Magneten erfolgt im Allgemeinen über die Verbindung mit dem übergeordneten System, ansonsten – dann allerdings um einiges schlechter – über die Umgebungsluft.

Die Wicklungen des Elektromagneten erwärmen sich im Betrieb, Temperaturgrenzen müssen daher eingehalten werden. Durch konstruktive Maßnahmen oder Kühlmittel gelingt es, Wärme von der Wicklung abzuführen.

Im Allgemeinen werden die Geräte mit Materialien der Isolierstoffklasse F ausgestattet, sodass eine Grenztemperatur von 155 Grad Celsius zulässig ist.

Mit einem Arbeitsspiel wird ein vollständiger Ein- und Ausschaltvorgang bezeichnet, die Schaltzahl gibt die Anzahl der Arbeitsspiele und die Schalthäufigkeit die Schaltzahl je Stunde an.

Zunächst ist die Einschaltdauer als die Zeit zwischen Ein- und Ausschalten des Erregerstromes definiert, die stromlose Pause schließt sich daran an und endet mit dem erneuten Einschalten.

Die Summe beider Zeitangaben wird als Spieldauer bezeichnet.

Die relative Einschaltdauer ist das Verhältnis von Einschaltdauer zu Spieldauer und wird in Prozent angegeben.

Im Kurzzeitbetrieb reicht die Einschaltdauer nicht aus, um die Beharrungstemperatur zu erreichen. Das Gerät kühlt immer wieder auf die Bezugstemperatur ab. Der Hersteller hat aufgrund der relativen Einschaltdauer die Möglichkeit, den kleinstmöglichen Magneten für den Anwender auszuwählen.