12-V- vs. 24-V-Rohrmagnetventil (Push-Pull): So wählen Sie die richtige Spannung

Kapitel 1: Einführung

Die Auswahl eines Rohrmagnetventils für industrielle Anwendungen und Automatisierungstechnik hängt von vielen Faktoren ab, wobei die Wahl der passenden Spannung einer der wichtigsten ist. Es gibt zwei Arten von Magnetventilen, die mit Gleichspannung betrieben werden: 12 V und 24 V. Beide Spannungen gewährleisten eine zuverlässige Linearbewegung, sind aber nicht austauschbar.

12-V-Rohrmagnetventile mit Schub-Zug-Funktion finden breite Anwendung in kompakten Geräten, batteriebetriebenen Systemen, Kfz-Mechanismen, Niederspannungs-Steuerungssystemen usw. Die 24-V-Variante wird häufig in der Industrieautomation, im Maschinenbau, in Schaltschränken, Ventilen, Schlössern und anderen Geräten eingesetzt, bei denen größere Verdrahtungslängen entscheidend sind. Ihre Leistungsfähigkeit hängt jedoch nicht von der Spannung ab, sondern von Parametern wie Kraft, Hub, Spulenwiderstand, Stromstärke, Tastverhältnis, Betriebstemperatur, Stromversorgung, verfügbarem Platz und geforderter Lebensdauer. Dieser Leitfaden erläutert die Unterschiede zwischen 12-V- und 24-V-Rohrmagnetventilen und hilft Ihnen bei der Auswahl der passenden Spannung.

Kapitel 2: Was ist ein/e Schub-Zug-Rohrmagnetventil?

Schub-Zug-Rohrsolenoid – Dies ist ein linearer elektromagnetischer Aktor, der elektrische Energie in mechanische Bewegung umwandelt. Seine Konstruktion umfasst einen zylindrischen Körper, eine elektromagnetische Spule, einen beweglichen Kolben, einen Rückstellmechanismus und elektrische Anschlüsse.

Die elektrische Spule des Aktuators wird mit einer Gleichspannung versorgt und erzeugt so ein elektromagnetisches Feld. Dieses Magnetfeld zieht den Kolben geradlinig in die Mitte der Spule. Der Aktuator kann zudem als Druck-, Zug- oder Druck-Zug-Aktuator ausgeführt sein.

Durch die röhrenförmige Bauweise ist der Aktor kompakt und zylindrisch, was die Integration in Maschinen und Automatisierungsgeräte erleichtert.

Gängige Anwendungsgebiete sind

Automatische Türen und Verriegelungsmechanismen

Ausgabemaschinen

Branchen mit Automatisierungsrobotern und Medizintechnik

Automobilmechanismus.

Betrieb von elektrischen Schaltern und Magnetventilen

Sicherheitsgeräte.

Automatisierungsmaschinen

Handhabung der Ausrüstung.

Bei der Wahl der Spannung müssen die gesamten elektrischen und mechanischen Anforderungen berücksichtigt werden, nicht nur die Spannung selbst.

Kapitel 3: Grundlegender Unterschied zwischen 12-V- und 24-V-Rohrmagneten

Der grundlegende Unterschied zwischen einem 12V- und einem 24V-Rohr-Druck-/Zugmagneten liegt in der Spannung, die zum Betrieb der Spule erforderlich ist.

Ein 12-V-Magnetventil benötigt etwa doppelt so viel Strom wie ein 24-V-Magnetventil, um die gleiche Arbeit zu verrichten.

Wenn beispielsweise ein Magnetventil 24 W verbraucht:

Version 12 V ~2 A, Version 24 V ~1 A

Die genaue Stromstärke hängt von der Spulenkonstruktion und dem Widerstand ab, aber diese Beziehung ist für die Auslegung elektrischer Systeme nützlich.

Die Visualisierung der Dichte ist hilfreich, um die physikalischen Zusammenhänge zwischen den Materialien zu verstehen. Die Wahl der Spannung ist hauptsächlich eine Frage der Elektrotechnik. Hierbei gilt folgender Zusammenhang: Mit höherer Spannung lässt sich dieselbe Leistung mit geringerem Strom übertragen.

Dies kann Auswirkungen auf die Abmessungen von Kabeln, Steckverbindern und Schaltkomponenten, den Spannungsabfall und die Effizienz des elektrischen Systems haben.

Kapitel 4: Wann verwendet man ein 12-V-Rohrmagnetventil?

Wenn die Maschine mit einem 12V-Gleichstromsystem betrieben wird, empfiehlt sich ein 12V-Rohrmagnet-Druck-Zug-System.

4.1 Batteriebetriebene Geräte

Viele tragbare und mobile Geräte benötigen 12-V-Strom. Durch die Verwendung eines 12-V-Magnetventils ist kein zusätzlicher Spannungswandler erforderlich.

Beispiele hierfür sind mobile Geräte, Fahrzeugmechanismen, batteriebetriebene Schlösser und Automatisierungssysteme.

4.2 12V-Steuerungssystem

Wenn die Steuerelektronik eine stabile 12V-Gleichspannung liefert, lässt sich das System leichter mit einem 12V-Aktor integrieren.

Für das Magnetventil benötigen Sie kein zusätzliches 24V-Netzteil oder einen DC/DC-Wandler.

4.3 Drähte mit kurzer Distanz.

Die 12V-Spule hat einen hohen Strom, aber das stellt bei Maschinen mit kurzer Verdrahtungsstrecke kein Problem dar.

4.4 Kleiner Formfaktor

12V-Magnetventile sind sehr praktisch für kleine Geräte mit einem 12V-Stromversorgungssystem.

In jedem Fall sollten Sie den Spulenstrom entsprechend der Stromversorgung und dem Ausgangssignal des Reglers berücksichtigen.

Kapitel 5: Wann wählt man ein 24V-Rohrmagnetventil?

Ein 24V-Zug-Magnetventil ist üblicherweise ein rohrförmiges Modell, das in Industrieanlagen eingesetzt wird.

5.1 Automatisierung in der Industrie

24 V Gleichstrom findet breite Anwendung in SPS-Steuerungen, Sensoren, Relais und industriellen Steuerungskomponenten. Daher lassen sich 24-V-Rohrmagnete problemlos in dasselbe Steuerungssystem integrieren.

5.2 Verlängerte Kabel

Die 24V-Spule liefert die gleiche Leistung bei geringerem Strom als die 12V-Spule und kann daher bei relativ langen Leitungsstrecken vorteilhafter sein.

Eine geringere Stromstärke trägt zur Reduzierung des Spannungsabfalls bei und ermöglicht die Verwendung dünnerer Drähte.

5.3 Geringere Stromanforderungen

Angenommen, der Aktor benötigt 30 W:

12V 30W ÷ 12V = 2.5A 24V 30W ÷ 24V = 1.25A Die 24V-Version benötigt für die gleiche Leistung etwa die Hälfte des Stroms.

Es wird hilfreich sein bei der Auswahl von Kabeln, Steckverbindern, Schaltern, Relais und Steuerelektronik.

5.4 Schaltschränke für die Industrie

Wenn die Maschine mit einer 24-V-Gleichstromversorgung betrieben wird, ist es einfacher, einen 24-V-Rohrmagnet-Druck-Zug-Schalter zu wählen.

Kapitel 6: Hat 24 V mehr Leistung als 12 V?

Nein. Nicht ganz.

Dies ist einer der wichtigsten Faktoren, die beim Vergleich von Magnetspulenspannungen berücksichtigt werden müssen.

Ein 24-V-Magnetventil ist nicht doppelt so stark wie ein 12-V-Magnetventil. Die Zugkraft hängt von vielen Faktoren ab, wie zum Beispiel…

Induktordesign

Umdrehungen pro Minute (U/min)

Spulenwiderstand

Und jetzt die

Magnetkreis

Kolbenmaterial

Kolbendurchmesser

Luftspalt – Schlaganfall

Karosseriedesign

Betriebstemperatur

6.1 Angelegte Spannung

Daher kann ein gut konstruierter 12V-Rohrmagnet-Zugschalter die gleiche oder sogar eine höhere Zugkraft aufweisen als ein schlecht konstruiertes 24V-Modell.

Vergleichen Sie beim Produkt des Herstellers immer die Spannung, die Kraftkurve, den Hub, den Strom, den Stromverbrauch und den Arbeitszyklus – nicht nur die Spannung.

Spannung, Stromstärke und Leistung

Die grundlegende Beziehung der Elektrizität ist

6.2 Leistung = Spannung * Stromstärke, daher Stromstärke = Leistung / Spannung

Wenn also die benötigte Leistung konstant ist, verringert eine Erhöhung der Spannung den Strom.

Liken:

Leistung 12 V, Stromstärke 24 V

6 W 0.50 A 0.25 A 12 W 1.00 A 0.50 A 24 W 2.00 A 1.00 A 36 W 3.00 A 1.50 A

Dies sind vereinfachte Darstellungen der Zahlen. Der Strom des Magnetventils sollte stets den Spezifikationen der jeweiligen Spule entnommen werden.

Dieser Unterschied könnte bei der Konstruktion von automatisierten Großserienmaschinen mit vielen Magnetventilen von Bedeutung sein.

6.3 Arbeits- und Wärmebelastung

Ein weiterer Faktor ist die Wärmeerzeugung.

Die Schub-Zug-Rohrspule wandelt elektrische Energie in magnetische und mechanische Energie um. Allerdings wird ein Teil der elektrischen Energie in der Spule in Wärme umgewandelt.

Bei kontinuierlichem Betrieb des Magneten kann die Spulentemperatur deutlich ansteigen.

Bevor Sie sich für 12 V oder 24 V entscheiden, sollten Sie folgende Aspekte berücksichtigen:

Regelmäßiger/unregelmäßiger Service

Betriebszyklus

Umgebungstemperatur

Energie der Spule

Maximale Temperatur der Spule „Erforderliche Betriebsfrequenz“

Kühlsystem

Ein Magnetventil mit einem Tastverhältnis von 25 % sollte nicht im Dauerbetrieb verwendet werden.

Manche Anwendungen erfordern eine hohe Ansprechkraft mit hohem Anlaufstrom, gefolgt von einem niedrigen Haltestrom. Eine solche Konstruktion trägt zur Reduzierung von Wärmeentwicklung und Energieverbrauch bei.

Kapitel 7: Überprüfen Sie Ihr Netzteil

Die einfachste Auswahlregel könnte folgendermaßen formuliert werden:

Versuchen Sie, wenn möglich, eine Magnetspulenspannung zu erhalten, die zu Ihrer Gleichstromversorgung passt.

Wenn Ihre Maschine über ein 12V-Gleichstromnetzteil verfügt, dann ist ein 12V-Rohrmagnet-Druck-Zug-System eine gute Option.

Für eine Maschine mit einem standardmäßigen 24V-Gleichstrom-Industrienetzteil ist ein 24V-Magnetventil eine naheliegende Wahl.

Eine falsche Spannungswahl führt zu einer mangelhaften Leistung.

Wenn man versucht, eine 24-V-Magnetspule mit 12 V zu versorgen, reicht die Magnetkraft möglicherweise nicht aus; sie bewegt sich möglicherweise langsam, sie legt möglicherweise nicht den vollen Hub zurück oder sie beginnt sich möglicherweise gar nicht erst zu bewegen.

Die Zufuhr von 24 V in eine 12-V-Spule im Dauerbetrieb führt zu Überstrom und Überhitzung.

Daher muss vor der Prüfung die Nennspannung überprüft werden.

Kapitel 8. Verkabelung und Spannungsabfall berücksichtigen

Mit zunehmender Kabellänge steigt der Spannungsabfall.

Das 12-V-System hat eine geringere Spannungsreserve als das 24-V-System. Beispielsweise entspricht ein Spannungsabfall von 1 V ungefähr

12-V-Netzteil 8.3 %

24-V-Versorgung 4.2 %

In einigen industriellen Anwendungen kann ein 24V-Rohrmagnet-Push-Pull-System toleranter gegenüber Spannungsabfallproblemen sein.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Magnetventil in einem Abstand von mehreren Metern vom Schaltschrank installiert wird.

Die korrekte Kabeldimensionierung ist aber dennoch wichtig.

Kapitel 9: 12 V oder 24 V – Ein kurzer Vergleich

Kapitel 10: Auswahl der richtigen Spannung

5 Schritte zur Auswahl eines rohrförmigen Magnetventils mit Druck-Zug-Funktion:

Schritt 1. Mögliche Spannung ermitteln.

Ermitteln Sie die Ausgangsspannung Ihres Geräts (12V DC, 24V DC usw.).

Schritt 2: Ermitteln Sie die benötigte Kraft

Berechnen Sie die minimale resultierende Schub-Zug-Kraft während des Arbeitshubs.

Wählen Sie einen Magneten niemals anhand seiner maximalen Nennkraft aus.

Schritt 3. Bereiten Sie sich auf den Schlaganfall vor.

Ermitteln Sie, wie viel Bewegung Sie benötigen. Die Kraft eines Magneten hängt üblicherweise von der Position des Kolbens ab.

Schritt 4: Tastverhältnistest

Ist der Magnetschalter kontinuierlich (ein/aus) oder immer eingeschaltet (an)?

Die Spulenkonstruktion kann je nach Tastverhältnis (10 %, 25 %, 50 % oder 100 %) erheblich variieren.

Schritt 5: Vollständiger Vergleich der technischen Daten

„Nennspannung

Stroke Power Now,

Schubkraft

Zugkraft

Arbeitszyklus.

Temperatur der Spule im Betrieb

Betriebsfrequenz

Montage und Größen

Steckverbindertyp

Durchschnittliche Lebensdauer

Der beste Schub-Zug-Rohrmagnet ist derjenige, der alle Anforderungen Ihrer Anwendung erfüllt.

Kapitel 11. Kann ich ein 12-V-Magnetventil an einem 24-V-System betreiben?

Ja, aber nicht direkt an 24V.

Sie benötigen einen geeigneten Spannungstreiber oder -wandler, um die an die Spule angelegte Spannung zu reduzieren.

Ein 24V-Rohrmagnet-Push-Pull-System kann mit Hilfe eines geeigneten Spannungswandlers oder Treibers im elektrischen System auch in einem 12V-System betrieben werden.

Der zusätzliche Spannungswandler verkompliziert das System jedoch und erhöht die Kosten. Normalerweise ist es besser, ein Magnetventil zu finden, das zur Nennspannung der Maschine passt.

12 V oder 24 V – was ist besser?

Keine Spannung mehr.

Wählen Sie 12 V, wenn:

Die Maschine wird mit 12V Gleichstrom betrieben.

Die Anwendung wird mit Batterien betrieben.

Die Kabel sind kurz.

Der mitgelieferte Regler liefert den erforderlichen Strom.

Hauptanwendungsgebiet sind kleine mobile Geräte.

Wählen Sie 24 V, wenn:

Die Maschine wird von einem 24-V-Industriesteuerungssystem gesteuert.

Die Kabellängen sind länger.

Die aktuelle Nutzung ist geringer.

Mehrere Aktuatoren sind gleichzeitig in Betrieb.

Industrieautomatisierung/SPS-Integration ist erforderlich.

In den meisten industriellen Automatisierungsanwendungen ist ein 24-V-Gleichstromsystem praktischer. Für batteriebetriebene Anwendungen und Anwendungen im Automobilbereich ist 12 V die bessere Wahl.

Abschließende Checkliste für die Auswahl eines Rohrmagnet-Druckzug

Bitte überprüfen Sie vor der Bestellung die Spezifikationen bei Ihrem Magnetventilhersteller:

Ist die Spule für 12 V oder 24 V Gleichstrom ausgelegt?

Wie hoch ist der Betriebsstrom?

Welche Leistung hat die Spule?

Welche Kraft besitzen Schub und Zug?

Welcher Hub ist angegeben?

Was ist ein Arbeitszyklus?

Betriebstemperatur? Was ist der Maximalwert?

Wie hoch ist die zu erwartende Lebensdauer?

Wird die Kraft während des Hubs angewendet?

Möchten Sie die Spule für Ihr Netzteil individuell anpassen?

Bei anspruchsvollen Anwendungen empfehlen wir Ihnen, ein Muster anzufordern und den Aktor unter realen Bedingungen hinsichtlich Last, Spannung, Temperatur, Hub und Arbeitszyklus zu testen.

Kapitel 12: Häufig gestellte Fragen zu 12-V- oder 24-V-Rohrmagnetventilen (Push-Pull)

1. Was ist der Unterschied zwischen einem 12V- und einem 24V-Rohrmagnetventil (Push-Pull)?

Der Hauptunterschied liegt in der Nennspannung, mit der das Gerät betrieben wird. Es gibt eine 12-V-Rohrmagnet-Druck-/Zug-Version (12-V-Gleichstromversorgung) und eine 24-V-Version (24-V-Gleichstromversorgung). Die 24-V-Version benötigt bei gleicher Leistung nur die Hälfte des Stroms der 12-V-Version.

2. Um wie viel ist ein 24-V-Rohrmagnetventil stärker als ein 12-V-Magnetventil?

Vielleicht nicht. Die Kraft des Magneten hängt von der Spulenkonstruktion, dem Strom, dem Magnetkreis, der Kolbengröße, dem Hub, dem Luftspalt und vielen weiteren Parametern ab. Ein guter 12-V-Rohrmagnet kann die gleiche oder sogar eine größere Kraft als ein 24-V-Modell mit anderer Spulenkonstruktion aufweisen.

3. Warum sind 24V-Magnetventile in der industriellen Automatisierung so beliebt?

24 V Gleichspannung ist eine Standardspannung für industrielle Steuerungssysteme. Ein 24-V-Rohrmagnetventil mit Druck-Zug-Funktion liefert die benötigte Leistung bei geringerem Strom als eine vergleichbare 12-V-Spule. Dadurch können Verkabelung, Steckverbinder, Schaltkomponenten und die Integration in eine SPS reduziert werden.

4. 12 V vs. 24 V – Welche Spannung ist besser für batteriebetriebene Geräte?

Eine weitere Option, die häufig zum Einsatz kommt, wenn das Gerät bereits über eine 12-V-Batterie oder ein elektrisches System versorgt wird, ist ein 12-V-Rohrmagnetventil mit Druck-Zug-Funktion. Alternativ kann ein 24-V-Magnetventil mit einem Spannungswandler verwendet werden. Dies erfordert zusätzliche elektrische Komponenten.

5. Wird ein 24-V-Magnetventil kühler als ein 12-V-Magnetventil?

Nein, nicht immer. Die Wärmeentwicklung hängt von der Spulenleistung, dem Spulenwiderstand, dem Tastverhältnis, der Umgebungstemperatur und der thermischen Auslegung des Magnetventils ab. Eine 24-V-Spule benötigt bei gleicher Leistung weniger Strom, jedoch muss das Temperaturverhalten des jeweiligen Magnetventils geprüft werden.

6. Spielt die Kabellänge bei 12 V und 24 V eine Rolle?

Ja. Der Spannungsabfall wird durch den Kabelwiderstand verursacht. Dieser Spannungsabfall ist bei einer 12-V-Versorgung prozentual höher als bei einer 24-V-Versorgung. Daher kann ein 24-V-Rohrmagnet-Zugschalter bei längeren Leitungsstrecken eine praktischere elektrische Lösung sein, sofern das Gesamtsystem korrekt ausgelegt ist.

Kapitel 13: Zusammenfassung

Wählen Sie einen 12-V- oder 24-V-Rohrmagnet-Zugbetätiger nicht allein anhand der Spannung aus. Die richtige Auswahl hängt von der verfügbaren Stromquelle, der erforderlichen Kraft und dem Hub, dem Tastverhältnis, der Kabellänge, der Betriebstemperatur, dem Steuerungssystem und der gesamten Maschinenkonstruktion ab.

Das 12-V-Modell eignet sich für batteriebetriebene und kleinere Systeme. Das 24-V-Modell ist besser für industrielle Automatisierungsanlagen und SPS-gesteuerte Geräte geeignet, da es bei gleicher Leistung einen geringeren Stromverbrauch aufweist.

Am wichtigsten ist, dass man nicht annehmen sollte, höhere Spannung bedeute automatisch höhere Kraft. Alle elektrischen und mechanischen Spezifikationen professionell konstruierter, rohrförmiger Schub-Zug-Magnetventile müssen berücksichtigt werden.

Die Auswahl der Magnetspulenspannung, abgestimmt auf die elektrische Architektur der Maschine, sowie die Überprüfung von Kraft, Hub, Tastverhältnis und thermischer Leistung gewährleisten einen zuverlässigen Betrieb, eine längere Lebensdauer und eine einfachere Systemintegration.