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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Induktivität die DC Strom verträgt


Autor: Randy (Gast)
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Hallo,

Ich will eine Schaltung bauen die den Strom durch einen Elektromagneten 
regelt. Damit ich zum testen nicht auf den originalen Magneten warten 
muß und den auch bei testen nicht durch Überstrom zerstören kann will 
ich die Impedanz des Magneten nachbilden. Dazu brauche ich eine 
Induktivität von 33mH  die bis 1A DC nicht sättigt.
Da ich mich mit Magnetmateralien überhaupt nicht auskenne: Welchen Kern 
bzw. welches Material benutze ich da am besten? Gibts Appnotes die die 
nötigen Grundlagen erklären?

Randy

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Randy (Gast)

>Induktivität von 33mH  die bis 1A DC nicht sättigt.

Ziemlich wenig für einen Elektromagneten.

>Da ich mich mit Magnetmateralien überhaupt nicht auskenne: Welchen Kern
>bzw. welches Material benutze ich da am besten? Gibts Appnotes die die

Kann man fix und fertig kaufen.

MFg
Falk

Autor: Randy (Gast)
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>>Induktivität von 33mH  die bis 1A DC nicht sättigt.

>Ziemlich wenig für einen Elektromagneten.

Das ist aus dem Datenblatt. Wird schon stimmen. 5 Ohm 
Wicklungswiderstand, BTW.


>>Da ich mich mit Magnetmateralien überhaupt nicht auskenne: Welchen Kern
>>bzw. welches Material benutze ich da am besten? Gibts Appnotes die die

>Kann man fix und fertig kaufen.

Und wo? Ich dachte ja als erstes an die Induktivitäten für DC/DC 
Wandler, bei denen ist ja explizit angegeben bis zu welchen Strom sie 
sicher nicht sättigen, im Katalog (Farnell, Reichelt) gabs die aber 
immer nur bis 1mH, und 33 in Reihe schalten wird recht groß, v.a. können 
die großen Werte dann nicht mehr 1A (z.B. Reichelt L-PIS2812 1,0M). 
Schaue ich in der falschen Kategorie?
Wenns sowas fertig gibt wär mir nur recht.

Randy

Autor: Falk Brunner (falk)
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Autor: Randy (Gast)
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Das Problem der Stromkompensierten Drosseln ist AFAIK dass die kaum 
Gleichstrom abkönnen. Das ganze Prinzip beruht darauf dass das 
Magnetfeld durch den Strom durch die eine Spule durch die andere Spule 
wieder kompensiert wird. Der Kern kaum magnetisierung ab und geht 
schnell in Sättigung wenn man nur durch ein der Spulen Strom schickt. 
Falls ich mich da irre lasse ich mich gern aufklären.

Randy

Autor: Alex (Gast)
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Korrekt, eien stromkompensierte Drossel ist hier auf jeden falsch.
Die Spule verträgt zwar 1A Strom, jedoch nicht 1A Magnetiesierungsstrom.
Bei normaler Beschaltung hebt sich das Magnetfeld aus durch die 
umgekehrte Magnetisierungsrichtung des Hin- und Rückleiters.

Bei relativ kleinem Magnetiesierungsstrom sättigen diese Spulen schon 
durch dafür hat man eine relativ hohe Permeabilität...

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Randy wrote:

> Falls ich mich da irre lasse ich mich gern aufklären.

Nein, Du irrst nicht.
33mH-Speicherdrosseln wirst Du kaum finden, weil in Schaltnetzteilen 
wegen der hohen Schaltfrequenzen keine so hohen Induktivitäten benötigt 
werden. Bei 50-Hz-Anwendungen dagegen ist 33 mH recht wenig und deshalb 
wirst Du vermutlich auch in diesem Bereich nichts passendes finden. Mehr 
Glück könntest Du im Audio-Bereich haben. Dort sollte es Drosseln für 
Lautsprecher-Frequenzweichen in dieser Größenordnung geben.
Evtl. kannst Du einen alten Netztrafo umbauen, indem Du den Kern 
zerlegst und einen Luftspalt einfügst. Eine Passiv-PFC-Drossel aus einem 
Netzteil könnte auch funktionieren.

Jörg

Autor: Randy (Gast)
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> Glück könntest Du im Audio-Bereich haben. Dort sollte es Drosseln für
> Lautsprecher-Frequenzweichen in dieser Größenordnung geben.

Auch da sind die Werte eher <10mH. Kann ich intensiever suchen wenn 
sonst nichts klappt.

> Evtl. kannst Du einen alten Netztrafo umbauen, indem Du den Kern
> zerlegst und einen Luftspalt einfügst. Eine Passiv-PFC-Drossel aus einem
> Netzteil könnte auch funktionieren.

Bastellösungen wollte ich vermeiden, das ist ein kommerzielles Projekt.
Bei einem Kern aus einem Netztrafo würde ich mir sorgen machen dass er 
im kHz-Bereich schon frequenzabhängige Effekte hat. Was für den 
Audiofrequenzbereich wär da besser.
Zur ursprünglichen Frage: Kann mir jemand einen passenden Kern für so 
eine 33mH Spule empfehlen? Die Details zwecks Luftspalt, etc. könnte ich 
dann aus dem Datenblatt holen, aber völlig ohne Ahnung zum suchen 
anzufangen könnte lang dauern.

Randy

Autor: Bastler (Gast)
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Da dein Elektromagnet sicher mit Gleichstrom betrieben wird, hat er 
einen Eisenkern, der nicht geblecht ist.
Womit sich folgende Frage ergibt:
Wie willst du den Strom durch den Magneten regeln?
Tolanzbandregelung oder eine lineare Regelung?

Bastler

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Randy wrote:
>> Glück könntest Du im Audio-Bereich haben. Dort sollte es Drosseln für
>> Lautsprecher-Frequenzweichen in dieser Größenordnung geben.
>
> Auch da sind die Werte eher <10mH. Kann ich intensiever suchen wenn
> sonst nichts klappt.

Spulen mit Rollenkernen gehen bis 33mH. Siehe z.B. hier:
http://www.hellsound.de/index1.html
Diese Spulen sind von ihren Eigenschaften her aber viel besser als ein 
Elektromagnet und daher nur bedingt zur Simulation geeignet.

>> Evtl. kannst Du einen alten Netztrafo umbauen, indem Du den Kern
>> zerlegst und einen Luftspalt einfügst. Eine Passiv-PFC-Drossel aus einem
>> Netzteil könnte auch funktionieren.
>
> Bastellösungen wollte ich vermeiden, das ist ein kommerzielles Projekt.
> Bei einem Kern aus einem Netztrafo würde ich mir sorgen machen dass er
> im kHz-Bereich schon frequenzabhängige Effekte hat. Was für den
> Audiofrequenzbereich wär da besser.

Wieso denn das ? Welche Effekte sollten denn da stören, die bei einem 
"echten" Elektromagnet ebenso auftreten würden ?

> Zur ursprünglichen Frage: Kann mir jemand einen passenden Kern für so
> eine 33mH Spule empfehlen? Die Details zwecks Luftspalt, etc. könnte ich
> dann aus dem Datenblatt holen, aber völlig ohne Ahnung zum suchen
> anzufangen könnte lang dauern.

Für solche Fälle nimmt man ganz normale EI-Kerne aus 
Dynamoblechpacketen, wie sie auch in Netztrafos verwendet werden. Ein 
E30- oder E42-Kern sollte da ausreichen. Die Induktivität kannst Du Dir 
ungefähr ausrechnen, indem Du die Formel für die "lange Luftspule" 
nimmst.
http://www.b-kainka.de/bastel95.htm
Dazu setzt Du als Spulenlänge die gesamte Luftspaltlänge (üblicherweise 
2x Spaltbreite zwischen E- und I-Kern) und statt der Querschnittsfläche 
der Spule die Querschnittsfläche des Mittelschenkels ein.
Zu beachten ist, dass wegen des Streufeldes der tatsächliche 
Induktivitätswert immer etwas größer ist als berechnet.

Jörg

Autor: Randy (Gast)
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>> Bei einem Kern aus einem Netztrafo würde ich mir sorgen machen dass er
>> im kHz-Bereich schon frequenzabhängige Effekte hat. Was für den
>> Audiofrequenzbereich wär da besser.

> Wieso denn das ? Welche Effekte sollten denn da stören, die bei einem
> "echten" Elektromagnet ebenso auftreten würden ?

Du hast wahrscheinlich recht. Ich habe mir hauptsächlich sorgen gemacht 
weil der Elektromagnet in einem YIG-Filter steckt und das Kernmaterial 
damit äußerst linear und hysteresearm ist. Aber wahrscheinlich ist es 
sogar Vollmaterial und leitend, so dass Wirbelstromverluste bei 
Stromänderungen noch höher sind als bei einem Trafokern.
Das einfachste ist wahrscheinlich einen Ringkerntrafo zu nehmen und 
meine Wicklungen zusätzlich aufzubringen. Gibt es Daten über "das 
typische" Material das Netztrafos benutzen? dAmit ich ausrechnen kann 
wie groß der Trafo sein muß damit der Kern die 33mH bei 1A DC abkann 
(d.h. 17mJ Energie speichern)

Randy

Autor: Randy (Gast)
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Nachschlag:

Ich habe jetzt vor die Spule aus zwei Ferrit Halbkernen (Farnell 
1190597) zu bauen. Bei 0,5 mm Abstand ,d.h. 2x0,5mm Spalt (Farnell hat 
nur die "ungapped" Kerne) sollten lt. Datenblatt
http://www.epcos.com/inf/80/db/fer_07/e_55_28_21.pdf
bei 150 Windungen 11mH rauskommen (AL=496nH) und die maximale 
Magnetisierung noch eigehalten werden, nach der Formel in
http://www.epcos.de/web/generator/Web/Sections/Pro...
S.6 oben: max. 1,4A DC bei 150 Wdg.
Mit 1mm Draht passt das leicht auf den Kern und hat ca. 0,4 Ohm.
Und dann 3 in Reihe. Größere Kerne habe ich bei den üblichen Versendern 
nicht gefunden. Und Netztrafos bestellen und hoffen die zerlegen zu 
können wollte ich mir sparen.
Kann die Berechnungen jemand bestätigen? Ich mach sowas zu ersten mal.

Randy

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