Spulen und Spannungen

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Geschrieben von Heinz am 17. August 2025 11:27:56:

Als Antwort auf: 12 auf 24V ? geschrieben von rasta-fahrer am 17. August 2025 10:07:22:

Hallo zusammen,

heute versuche ich auch mal wieder einen Beitrag:
DC/DC Wandler ist besser als 24 Volt Spule.
Warum?

Ein LKW hat nicht 24 Volt sondern eher über 28 Volt, wenn die Lichtmaschine läuft und 22 Volt, wenn er 4 Wochen gestanden hat.
Industrielle Magnetspulen sind aber auf echte 24 Volt ausgelegt. Nun könnte man meinen, das sind ja nur 17 % mehr ... ähm, ja was, genau 17 % mehr Spannung.

Das Problem für die Spule ist aber nicht die Spannung sondern die (Verlust)-Leistung. Die gesamte elektrische Leistung wird in Wärme umgewandelt, die Spule wird also heiß im Umfeld eines Motors insbesondere. Man verwendet sogenannten H-Spulen, deren Wicklung höhere Temperaturen kann (der Lack nicht schmilzt und einen Wicklungsschluss verbeiführt), trotzdem muss die Wärme abgeführt werden und der Verguß und die Spule sollte nicht platzen.

Zurück zum Problem:
Wenn man von einem konstanten Spulenwiderstand R ausgeht, ergibt sich der Strom durch die Spule zu I = U/R, Ohm läßt grüßen. Erhöht man die Spannung um 17 % steigt also auch der Strom um 17 %. Die Leistung P = U*I ist dann 1,17*U * 1,17*I = 1,36 * P.
Die Verlustleistung im LKW (bei 28 Volt) ist also um 36 % angestiegen im Vergleich zum industriellen Betrieb mit 24 Volt.
Das ist im allgemeinen schon kritisch und nicht empfehlenswert.

Ähnliches gilt übrigens für 12 Volt Spulen im PKW bei 14 Volt Spannung.
Auch diese müssen dieselbe Leistung in Wärme abführen.

Wenn man sich das Funktionsprinzip eines Magnetventils vor Augen führt, wird deutlich: Die hohe Leistung wird eigentlich nur für den tatsächlichen mechanischen Schaltvorgang benötigt, sprich um den Kolben im Zylinder um ein paar Millimeter zu verschieben. Dann muss dieser nur noch gehalten werden.

Deswegen gab es früher schon Spulen mit 2 Wicklungen, z.B. bei magnetischen Abstellern. Eine Spule mit hoher Leistung zum Schalten und eine mit niedriger Leistung zum Halten. Heute macht man das durch entprechende elektrischen Ansteuerung: Schalten mit voller Spannung und nach ein paar zehntel Sekunden Spannung zurück nehmen auf eine geringere Haltespannung. Das kann z.B. die Hälfte der Schaltspannung sein, was die Verlustleistung auf ein viertel reduziert.

Wichtig ist aber auch, dass zum Schalten die volle Leistung da ist. Wenn dir die Spannung einbricht beim Anlassen fallen auch die Magnetventile ab, bzw. schalten nicht bei schwacher Batterie.


Je nachdem, wie du die gesamte Ansteuerung in deiner Umrüstung machen möchtest, wäre hier evtl eine PWM Steuerung ausgehend von deiner Bordspannung eine gute Lösung. Da es sich um eine induktive Last handelt, muss die Elektronik das explizit können.
Die Höhe der Schaltspannung ist unkritisch, muss nur hoch genug sein, dass das Ding sich auch bewegt. Dann deutlich unter die Nennspannung der Spule zurück nehmen.

Alternativ einen DC/DC Wandler, der aus den 22...30 Volt dir ziemlich genau 12 Volt bereitstellt. Preisbereich 20 Euro und damit viel billiger als 2 neue Spulen, die aus oben genannten Gründen nicht die ideale Lösung sind.
z.b Victron Orion-Tr 24/12-5
Eingangsspannung: 18 - 35 V
Ausgangspannung: 12,7 V
Leistung: max. 60 W
Wirkungsgrad: 95%
Dauerstrom: 5 A (peak 7 A)
Anschluss: Schraubklemmen (max. 3,3 mm²)

Wenn dir das Problem der zu hohen Verlustleistung egal ist, kannst du im LKW auch deine 12 Volt erstmal abgreifen zwischen den beiden Starterbatterien. Die Schieflast mit vielleicht 2 Ampere ist dabei aber auch nicht ideal.


Grüße
Heinz


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