Was ist ein Wechselstrommagnet?
Ein Wechselstrommagnet ist ein elektromagnetisches Schalt- oder Betätigungsgerät, das speziell für die Funktion mit einer Wechselstromversorgung ausgelegt ist. Diese Solenoide sind in vielerlei Hinsicht ihren Gleichstrom-Gegenstücken physikalisch ähnlich, mit Ausnahme der höheren Nennströme der Hauptspule und des Einbaus einer Abschattungsspule. Die höheren Nennströme von Wechselstrommagnetspulen sind notwendig, da Wechselstrommagnete bei jeder gegebenen Spannung dazu neigen, mit höheren Strömen zu laufen. Die Abschattungsspule dient dazu, das durch den Nullspannungsübergangspunkt im Wechselstromzyklus verursachte "Rattern" zu verhindern.
Magnetspulen sind einfache elektromagnetische Geräte, die zum Fernschalten oder Betätigen von Sekundärmechanismen verwendet werden. Sie bestehen aus einer Drahtspule, die um einen isolierten Hohlkern gewickelt ist. Ein federbelasteter Kolben ist mit seinem einen Ende nahe der Öffnung des Kerns angeordnet und über ein Gestänge an seinem anderen Ende mit dem sekundären Mechanismus verbunden. Wenn die Spule mit einem geeigneten elektrischen Strom erregt wird, wird um sie herum ein starkes Magnetfeld erzeugt. Diese Magnetkraft zieht den Kolben an und bewirkt, dass er sich gegen die Spannung der Feder intelligent in den Kern hineinbewegt und dabei den Sekundärmechanismus betätigt. Wenn der Strom zur Spule unterbrochen wird, zieht die Feder den Kolben zurück in seine neutrale Position und setzt den Elektromagneten zurück.
Das Magnetfeld, das die Kraft liefert, die zur Bereitstellung der Betätigungsbewegung erforderlich ist, ist mit dem an die Spule angelegten Strom in Phase. Dies bedeutet, dass es in direkter Beziehung zu diesem Strom steht und, wenn der Strom abnimmt, auch die Stärke des Feldes und folglich die Stärke des Ausgangs des Solenoids. Im Fall eines Gleichstrommagneten stellt dieses Phänomen keine Probleme dar, da der der Spule zugeführte Strom eine konstante Größe hat. Dasselbe kann jedoch nicht vom Wechselstrommagneten gesagt werden, da der Strom ständig zwischen einer positiven Spitzenspannung, einer Nullspannung und einer negativen Spitzenspannung hin und her wechselt. Dieser Zyklus tritt bei durchschnittlicher Wechselstromversorgung zwischen 50 und 60 Mal pro Sekunde auf.
Wenn sich die Spannung ihrem Nullpunkt nähert, wird die Magnetkraft so schwach, dass die Kolbenfeder sie kurzzeitig aus dem Kern herauszieht, bis die Spannung wieder über den Nullpunkt in Richtung des entgegengesetzten Spitzenwerts ansteigt. Dies führt dazu, dass der Kolben ständig hüpft oder „klappert“, wenn er abwechselnd losgelassen und wieder eingerastet wird. Dies kann zu übermäßigem Verschleiß und Überhitzung des Elektromagneten führen und, wenn dies nicht behoben wird, den Elektromagneten zerstören. Um dieses Rattern zu verhindern, verwendet ein Wechselstrommagnet eine zusätzliche Spule, die als Abschattungsspule bezeichnet wird.
Diese Spule erzeugt ein Magnetfeld, das um 90 Grad phasenverschoben und etwas schwächer als das der Hauptspule ist. Dieses Feld ist gerade stark genug, um den Kolben an Ort und Stelle zu halten, da das Hauptfeld in der Nähe des Null-Volt-Punkts schwächer wird, wodurch ein Rattern verhindert wird. Dies bedeutet, dass ein Wechselstrommagnet mit geeigneter Nennleistung an einer Gleichstromversorgung verwendet werden kann, nicht jedoch umgekehrt. Beim Auswechseln von Wechselstrom- und Gleichstrommagneten ist jedoch Vorsicht geboten, da die Spule eines Wechselstrommagneten im Allgemeinen für einen höheren Strom ausgelegt ist als eine Gleichstromspule mit ähnlicher Spannung, um den normalerweise höheren Wechselströmen standzuhalten.