Funktionsweise von Magnetventilen

Magnetventile öffnen und schließen durch Magnetkraft. In einer Spule bildet sich bei Stromdurchfluss ein magnetisches Feld. Die Magnetfeldlinien konzentrieren sich im Inneren der Spule. Der Magnetkreis um eine stromdurchflossene Spule ist bestrebt, seinen magnetischen Widerstand zu verringern und den Luftspalt zu schließen: Dadurch erhöht sich die Induktivität und in der Spule wird eine Spannung induziert, die die gleiche Polarität wie die Speisespannung hat. Beim Abschalten des Stromes können durch Selbstinduktion Überspannungen entstehen. Diese können zur Zerstörung des Schalters führen. Daher werden bei Gleichstrommagneten Schutzdioden, bei Wechselstrommagneten Varistoren eingesetzt.

Gleichspannungsmagnet	Wechselspannungsmagnet
Konstant hohe Stromaufnahme	Stromaufnahme stark von Ankerstellung abhängig
Längere Schaltzeit	Schnelleres Schalten
Beim Abschalten Schutz des Schaltelementes notwendig (z.B. Freilaufdiode)	Entstörglied empfehlenswert
Große Abfallverzögerung bei Freilaufdiode	Geringe Abfallverzögerung
Restluftspalt als Klebeschutz erforderlich	Spaltpol/Kurzschlusswindung zur Vermeidung von Brummgeräuschen erforderlich (Siehe auch: „Erwärmung und Leistung von Spulen“)
Schaltzeit durch Überspannung verringerbar	Schaltzeit nicht beeinflussbar

Funktionsweise

Direktgesteuert
Bei direktgesteuerten Ventilen wird die Magnetkraft direkt zum Öffnen oder Schließen des Ventilsitzes verwendet. Das Ventil ist durch Federkraft geschlossen (Ausführung NC/normally closed). Wird der Magnet mit Spannung beaufschlagt, hebt sich gegen die Federkraft der Anker vom Sitz. Da die magnetische Kraft größer sein muss als die Summe von Federkraft, dynamischem und statischem Druck, werden direktgesteuerte Ventile hauptsächlich bei kleinen Nennweiten und geringen Drücken eingesetzt.



Servogesteuert
Bei servogesteuerten Ventilen öffnet ein kleines, direktwirkendes Steuerventil eine Abbaubohrung, die größer ist als die Aufbaubohrung in der Ventileingangsseite. Durch die entstehende Druckdifferenz wird das Hauptventil dann vom Medium selbst betätigt. Um eine einwandfreie Funktion sicherzustellen, muss bei servogesteuerten Ventilen immer ein Differenzdruck vorhanden sein. Mit diesen Ventilen können größere Durchflussmengen bei höherem Druck erreicht werden, ohne die Leistungsaufnahme der Spule zu vergrößern.



Zwangsgesteuert
Diese Art der Konstruktion kombiniert die Vorteile der direktgesteurten und servogesteuerten Ventile. Der Unterschied zur Servosteuerung: Membrane und Kolben sind mit dem Anker verbunden. Bei geringem oder fehlendem Differenzdruck arbeitet das Ventil als direktgesteuertes Ventil. Bei anstehendem Differenzdruck arbeitet es überwiegend als servogesteurtes Ventil.

Funktionsdiagramme für MiT-Magnetventile

2/2-Wege: Direktsteuerung (NC) Die erregte Spule öffnet das Ventil. Das Venil schließt durch Federkraft.
2/2-Wege: Servosteuerung (NC) Die erregte Spule betätigt ein Druckventil (die Servosteuerung), das das Hauptventil öffnet (Serienbetätigung). Das Ventil schließt durch die Servosteuerung und i.d.R. eine zusätzliche Feder (Parallelbetätigung).
2/2-Wege: Zwangssteuerung (NC) Die erregte Spule betätigt ein Druckventil (Zwangssteuerung), das das Hauptventil öffnet (Serienbetätigung). Das Ventil schließt, indem eine Feder die Zwangssteuerung versperrt und diese das Hauptventil schließt (Serienbetätigung).
3/2-Wege: Direktgesteuert Typische Funktion eines Pilotventils für einfachwirkende pneumatische Antriebe. P ist mit Druck beaufschlagt. Das Ventil entlüftet in Ruhestellung von A nach R, bei Betätigung durch direkte Magnetkraft fließt das Medium von P nach A. Es schließt durch Federkraft.
5/2-Wege: Servosteuerung Typische Funktion eines Pilotventils für doppeltwirkende pneumatische Antriebe. P ist mit Druck beaufschlagt, Medium fließt von P nach B. Gleichzeitig entlüftet das Ventil von A nach R1. Wird nun die Spule bestromt (Serienbetätigung) oder alternativ die Handbetätigung aktiviert, dann fließt das Medium von P nach A und gleichzeitig entlüftet B nach R2. Das Ventil schließt nun wieder durch die Servosteuerung und (hier dargestellt) ggf. durch zusätzliche Federkraft (Parallelbetätigung).

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