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Entstörung mit Diode

Bei Abschalten von elektromagnetischen Geräten wie Steuerschützen, Relais oder Ventilen entsteht nicht selten sehr hohe und schädigende Induktionsspannung. Diese Spannung kann in elektronischen Schaltungen zu Fehlfunktionen führen oder sie gar zerstören. Wird eine Spule (induktive Last) mit einem Relais ferngesteuert, können die Kontakte des Relais beschädigt und seine Lebensdauer erheblich verkürzt werden.
Die Induktionsspannung kann, je nach Beschaffenheit der Spule, Spitzenwerte erreichen, die mehrfach die nominale Spannung übersteigen. Ein der wichtigen Faktoren, die die Höhe der Induktionsspannung bestimmen, ist die Windungszahl der Spule. Je höher die Windungszahl, umso höher die Induktionsspannung. Die Induktionsspannung ist entgegengesetzt der Betriebsspannung gepolt. Am Beispiel eines 24VDC Hydraulikventils (Duplomatic) kann die Induktionsspannung, die bei Abschaltung des Ventils entsteht, beobachtet werden:

Hydraulik Ventil mit Spule (350 bar)

Ventilspule (24VDC, 1,29A)

Messung mit nicht entstörtem Ventil

Ventil nicht entstört, Oszilloskop-Aufnahme

So die pneumatische oder hydraulische Ventile, Steuer- und Leistungsschütze, Relais, Bremsen als auch andere induktive Abnehmer und Lasten werden in der Steuerungstechnik grundsätzlich mit Schutzschaltungen versehen. Es existieren viele Schaltungsvarianten und Methoden, wie man die schädlichen Auswirkungen von unerwünschten Induktionsspannungen beseitigen kann.
In dem folgenden Beispiel kann man beobachten, wie die Induktionsspannung, die sich am Ventil bei Abschaltung bildet, mit dem fertigen Ventilentstörungsmodul 3124681 von Murr-Elektronik unterdrückt wird. Das Modul ist für eine Nennspannung von 24V DC/AC dimensioniert.

Entstörungsmodul 3124681 von Murr Elektronik

Schaltung mit Entstörungsmodul 3124681 von Murr Elektronik

Störungen an der Spule mit Entstörungsmodul, Oszilloskop-Aufnahme

Die Induktionsspannung, die bei Abschaltung an dem Minus-Pin des Ventils entsteht, wird hier nicht ganz unterdrückt. Das Entstörungsmodul ist auch für Wechselspannung einsetzbar. Diese Tatsache, wenn das Ventil mit einem mech. Relais angesteuert wird, kann dazu führen, dass die Schaltkontakte schnell beschädigt werden und das Relais unbrauchbar wird. Die negativen Einflüsse der Induktionsspannungen werden zusätzlich durch das Prellen der Schaltkontakte verstärkt.

Die vollständige Unterdrückung der Induktionsspannung kann hier mit einer Diode, die dann als Freilaufdiode bezeichnet wird, erreicht werden. Die Diode wird parallel zur Spule in Sperrrichtung angeschlossen. Diese Methode ist bei Gleichspannungsspulen sehr verbreitet. Sie ist einfach zu realisieren, kostengünstig und sehr zuverlässig.
Bei dem Anschluss muss lediglich auf die Polarität der Diode geachtet werden.

Schaltplan, Ventil mit Entstörungsdiode

Diode 1N4007

Ventil mit Entstoerungsdiode

Entstörung mit Diode, Oszilloskop-Aufnahme, kaum Störungen feststellbar.

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