Kraftverlust von Elektromagneten

Technik Elektronik & Elektrotechnik
1

Moin, moin,

Ich habe ein Problem mit Kraftverlust eines 24V DC Proportional- (Hubmagnet) welches sich wie folgt darstellt.

Nach einer Zeit von ca. 4-6 Wochen verlieren die Magneten an Kraft.
Sie arbeiten mit einem Stößel gegen eine Feder, dessen Kraft nach dieser Zeitspanne größer zu sein scheint als die Kraft des Magneten.

Meine 1. Vermutung ist, dass sich der Anker soweit magnetisiert (Stichworte: Remanenz; weissche Bezirke; Hysteresekurve), dass er am Magnetgehäuse haften bleibt und die Anfangskraft laut Kennlinie von 5N nicht ausreicht, um ihn wieder zu lösen.

  1. Vermutung ist, dass sich der Anker dahingehend verändert, dass er auf die Bestromung der Spule nich mehr anspricht.

Durch kurzfristiges umpolen der Spule müsste man die Remanenzen beseitigen können. Allerdings weiß ich nicht genau, wie das Verhalten des Ankers (Material: 9 SMn 28 / Automatenstahl) zum Zeitpunkt der Remanenz ist.

Hierzu benötige ich Hilfe

Für Antworten bedanke ich mich im voraus

Gruß Lasse

2

Hallo,
in Flipperautomaten werden alle Relais und Magnete mit Gleichspannung betreiben. Deshalb kann ich mir eigentlich nicht vorstellen, dass es an der Magnetisierung des Kerns liegt. Zumal sich der Kern auch nirgends an der Spule magnetisch festhalten kann, wenn kein Strom fließt.
Du könntest aber mal ausprobieren, den vielleicht magnetisierten Kern in einer unbenutzen Spule zu betreiben und umgekehrt. Dann siehst Du auch, ob vielleicht die Wicklung Schaden genommen hat. Achte auch auf den Zustand der Spulenhülse. Vielleicht ist der Spalt zu klein und das Ding klemmt durch Abrieb vom Anker. Erfahrungsgemäß sollte da ziemlich viel Spiel sein, eine Hülse aus Nylon ist besser als eine aus Messing, Öl und Fett sind tabu.
Gruß
loderunner

3

Hallo,

die beschriebenen Begründungen sind nicht sehr plausibel bei
den beschrieben Symtomen.
Ich vermute auch eher rein mechanische Gründe (Verschleiß),
die wegen erhöhter Reibung zu den effekten führen könnte.
Gruß Uwi

Ich habe ein Problem mit Kraftverlust eines 24V DC
Proportional- (Hubmagnet) welches sich wie folgt darstellt.
Nach einer Zeit von ca. 4-6 Wochen verlieren die Magneten an
Kraft.
Sie arbeiten mit einem Stößel gegen eine Feder, dessen Kraft
nach dieser Zeitspanne größer zu sein scheint als die Kraft
des Magneten.

Meine 1. Vermutung ist, dass sich der Anker soweit
magnetisiert (Stichworte: Remanenz; weissche Bezirke;
Hysteresekurve), dass er am Magnetgehäuse haften bleibt und
die Anfangskraft laut Kennlinie von 5N nicht ausreicht, um ihn
wieder zu lösen.

  1. Vermutung ist, dass sich der Anker dahingehend verändert,
    dass er auf die Bestromung der Spule nich mehr anspricht.

Durch kurzfristiges umpolen der Spule müsste man die
Remanenzen beseitigen können. Allerdings weiß ich nicht genau,
wie das Verhalten des Ankers (Material: 9 SMn 28 /
Automatenstahl) zum Zeitpunkt der Remanenz ist.
Hierzu benötige ich Hilfe
Für Antworten bedanke ich mich im voraus

Gruß Lasse

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Hallo Lasse,

Wenn es nicht kein rein mechanisches Problem ist, kommen nur noch die Spulen in Frage. Hier gibt es mehrere Probleme.

Wie heiss werden die Spulen eigentlich ??

Zuerst aber ein bischen Theorie:

Bei einer konkreten Bauform eines Elektromagneten kann man die magnetisch erzeugte Kraft vereinfacht über eie Ampere-Windungen (AW) berechnen.

1 AW bedeutet dann, dass die Spule die selbe Kraft erzeugt, wenn man 1 Drahtwindung hat und diese mit 1A betreibt, wie wenn man 100 Windungen macht und diese Spule entsprechend mit 0.01A betreibt.

Hier beginnen aber die ersten Probleme:
Wenn man die Spule an eine Spannungsquelle anschliest wird sie Warm, da Verlustleistung entsteht. Wenn aber das Kuper warm wird, steigt sein ohmscher Widerstand und der Strom nimmt dadurch ab.
Wie wir aus der Geschichte mit den AW gesehen haben nimmt damit aber auch die Kraft des Elektromagneten ab. Wenn man also eine konstante Kraft benötigt, muss die Spule mit einem konstanten Strom betrieben werden.
Normalerweise z.B. bei einem Relais, wird die SPule einfach etwas überdimensioniert, sodass der Anker in jedem Fall anzieht, auch wenn die Spule einmal Warm ist.
Das Problem durch die Erwärmung zeigt sich aber, je nach thermischer Masse der Konstruktion, innerhalb von 10 Minuten bis Stunden, also sobald das thermische Gleichgewicht erreicht ist.

Wenn aber die Spule zu heiss wird leidet die Lackisolation zwischen den einzelnen Drähten und es kommt zu einzelnen Kurzschlüssen zwischen den einzelnen Windungen. Dadurch wird aber der Widerstand der Spule kleiner und der Strom steigt entsprechend an. Dadurch kann der AW-Wert eine zetlang, und somit auch die Kraft, praktisch konstant bleiben.
Durch den höheren Strom wird dann aber die Spule heisser und es kommt zu noch mehr Windungsschlüssen … Dieser Effekt kann durchaus Wochen dauern, bis die Kraft merklich abnimmt.

Windungsschlüsse können auch durch Vibrationen entstehen, wenn dabei die Spulenwicklungen aneinander reiben können. Das kann man aber meist leicht durch vakuum-vergiessen der Spulen in den Griff bekommen.

Zum Punkt Vibrationen schreibst du gar nichts in deinem Posting. Auch nichts über die Ansteuerung der Magmete (Ein-/Auszeit/Schaltfrequenz).

MfG Peter(TOO)