Ursachen für die Abnutzung der Kontaktstellen des Druckreglers und Verbesserungsmöglichkeiten

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Durch die Vorteile des Druckreglers – nämlich die unbegrenzte Möglichkeit zur Montage in beliebiger Horizontalrichtung, die einfache Einstellung sowie die hohe Steuergenauigkeit – wird der Druckschalter in vielen Bereichen eingesetzt. Allerdings weisen viele Druckregler seit ihrer Inbetriebnahme ein Abnutzungsphänomen der Schalterkontakte auf, was zu Fehlfunktionen führt und die sichere Betriebsweise beeinträchtigt. Dieser Artikel beschreibt hauptsächlich die Ursachen für das Abtragen der Kontaktstellen von Druckreglern sowie Möglichkeiten zur Verbesserung. 　　Nach Erfahrungen der Techniker gibt es hauptsächlich zwei Ursachen für die Abnutzung der Kontaktstellen des Druckreglers: Eine davon ist die Last des Mikroschalters – nämlich die Spule des Gleichstrom-Relais. Diese Spule ist induktiv, wodurch Energie freigesetzt wird, was wiederum zu starken Bogenströmen führt, die die elektrischen Kontaktstellen abnutzen. Eine weitere Art ist, dass bei der Stromversorgung der Kontakte eines Mikroschalters ein sichtbarer Lichtbogen entsteht, was insbesondere beim Trennen deutlich zu erkennen ist. Da der Druck kontinuierlich und allmählich variiert, bewegen sich die Kontakte des Mikroschalters, die vom Drucksensor (Druckrohr) angetrieben werden, manchmal Schritt für Schritt. Der Kontakt wird nicht plötzlich getrennt; es entstehen kontinuierliche Entladungsblitze. Dadurch kommt es zur Abnutzung des Kontakts – am Pluspol entstehen Vertiefungen, am Minuspol kleine Erhebungen. Um diesen beiden Problemen entgegenzuwirken, haben wir den Schaltkreis wie in der Abbildung dargestellt verbessert. Die Leitidee zur Verbesserung dieses Schaltkreises ist es, den Stromwert beim Einschalten und Ausschalten des Mikroschalters zu verringern. Transistoren (Trioden) werden anstelle von Mikroschaltern als Laststeuerungselemente verwendet. Der verbesserte Funktionsmechanismus ist folgender: Wenn ein Signalstrom mit einem Druckabfall im Kreislauf ankommt. Nach dem Kontakt mit YK wird ein Auslössignal erzeugt, wodurch BG geschaltet wird. Die Spule des Relais JZ11 wird mit Strom versorgt und zieht sich zusammen; dadurch werden alle Schaltkreise aktiviert und die Lastschalter funktionieren. Wenn der Druck einen bestimmten Wert erreicht, trennt sich YK. BG stoppt seine Tätigkeit, da kein Steuersignal mehr vorliegt. Die Spule des Relais JZ11 verliert ihren Stromzufuhr und entlässt sich wieder. Mithilfe von Drucksensoren (Druckstäbe) wird die Ein- und Ausschaltung des Mikroschalters YK gesteuert, wodurch das An- und Abschalten der Last erreicht wird. 　　Wie aus Abbildung 2 hervorgeht, beträgt der Strom, der durch den Mikroschalter YK fließt:
Ib = Ee/Rb + (1+β)·Ra
= 220/910 + (1+45)·4600
≈ 1,03 mA
Im Vergleich zum Strom, der beim Betrieb des ursprünglichen Mikroschalters fließt (der Betriebsstrom der Zwischenrelaisspule beträgt 50 mA), ist dieser Wert um etwa das 50-fache geringer. Daher tritt beim Mikroschalter kein Abbrand mehr auf. 　　Die Betriebsspannung des Relais in der Mitte von JZ11 beträgt: Va=1+β)Ib, Rc≈217,9 V. Daher kann das mittlere Relais zuverlässig arbeiten. 　　Nach den Versuchen wurde der verbesserte Druckregler an den Gleichstrom-Relais JZ11 mit 220 V angeschlossen. Bei kontinuierlicher Stromzufuhr über 100 Mal und einer Betriebsdauer von einer halben Stunde funktionierte das JZ11-Relais zuverlässig. Die Versuchsparameter waren wie folgt: Ib = 1,02 mA, Va = 221 V, Vrb = 0,95 V, Vbr = 0,71 V, Vcr = 1,6 V.