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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Berechnung einer Ringkernspule


Autor: Anton (Gast)
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Guten Abend!

Ich möchte eine Ringkernspulle selber bauen. Diese sollte eine 
Induktivität von ca. 300uH haben.  Ich habe einige Ringkerne bei Epcos 
gefunden, z.B. B64290-A84-X830. Aus der Beziehung L=Al*N² , wobei Al vom 
Hersteller  vorgegeben ist, kann man die Induktivität ausrechnen.
Ich  will die Spule bei einem Strom von bis zu 15A und Frequenz von 
150kHz betreiben. Wie komme ich auf die max. zul. Flußdichte, Bmax, 
damit ich die Spule nicht im Sättigungsbereich betreibe. Die aktuelle B 
kann ich nach der Formel B=µ0  µr  I*N/(2pi*R) berechnen.

Danke,
Anton

Autor: Mandrake (Gast)
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Über die Definitionsgleichung der Eigeninduktivität.

N hast du und I  hast du auch.
Damit kannst du den magn. Fluss ausrechnen. Unter der Annahme
eines homogenen magn. Feldes im Kern kannst du dann mit dem Querschnitt 
des magn. Leiters deine Dichte ausrechnen.

Gruß


Mandrake

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Anton schrieb:

> Ich möchte eine Ringkernspulle selber bauen. Diese sollte eine
> Induktivität von ca. 300uH haben.  Ich habe einige Ringkerne bei Epcos
> gefunden, z.B. B64290-A84-X830. Aus der Beziehung L=Al*N² , wobei Al vom
> Hersteller  vorgegeben ist, kann man die Induktivität ausrechnen.

Da wären dann 7,4 Windungen.

> Ich  will die Spule bei einem Strom von bis zu 15A

Wenn ich mich nicht verrechnet habe, sollte der Kern allerdings schon 
bei <1A in die Sättigung gehen.

Autor: Anton (Gast)
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> Wenn ich mich nicht verrechnet habe, sollte der Kern allerdings schon
> bei <1A in die Sättigung gehen.

Vielleicht habe ich mich verechnet, aber

H=I*N/(2pi*r)=7.4*15A/(2pi*52.4e-3m)=341.7 A/m

B=u0*ur*H=4pi*E-7*4300*341.7A/m=1.85T

Fluss= L*I/N= 15A*300uH/7.4=608uVs

Bmax=Fluss/A=608uVs/(16.3^2/4*pi)=2.9T

2.9T>1.85T

Nach meiner Rechnung kann ich die Spulle verwenden, ohne dass die in die 
Sättigung kommt.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Irgendwie verstehe ich deine Rechnung nicht ganz.
Was ist der Unterschied zwischen B und Bmax?
Wenn du deinen Strom verzehnfachst, bekommst du für Bmax=29T und für 
B=18,5T raus.
Bmax>B ist daher immer erfüllt, egal wie groß der Strom ist. Von daher 
kann da irgendwas nicht stimmen.

Autor: Anton (Gast)
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Ich wollte ausrechnen, ob die max. zul. B nicht überschritten und die 
Spule nicht im Sättigungsbereich betrieben wird.
Ich habe ein Datenblatt vom Feritt N30 gefunden
http://www.epcos.com/web/generator/Web/Sections/Pr...

Bmax=380mT
Bei meinem Strom bekomme ich 1,85T. Also passt mir der Ferittkern nicht?

Autor: Michael (Gast)
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Flussdichten ab 2 Tesla sollten immer kritisch hinterfragt werden. 
Feld-Wald-Wiesen-Kerne, und auch recht gute, gehen spätestens dabei 
stark in die Sättigung.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Anton schrieb:

> Bmax=380mT
> Bei meinem Strom bekomme ich 1,85T. Also passt mir der Ferittkern nicht?

Ja. Ferittringkerne ohne Luftspalt und hohe Ströme passen nicht 
zueinander.

Bei einem derart hohen Strom und einer so großen Induktivität sind die 
Ringkerne meist recht teuer.
Vermutlich wäre hier ein normaler Ferittkern mit Luftspalt besser.

Autor: Anton (Gast)
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Auf der Internetseite http://www.ferrite.de/

habe ich Kerne aus Eisenpulver gefunden: 
http://www.ferrite.de/mediadb/59949/59950/tn332011.pdf

sowie High Flux Kerne:
http://www.ferrite.de/mediadb/106761/106762/tx784916.pdf

Nach meiner Berechnung z.B für TN33/20/11-2P90 kriege ich für B=0.38T

Kann ich diese Kerne nehmen, oder liege ich kompltett falsch?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Anton schrieb:
> sowie High Flux Kerne:

Die Kerne haben halt sehr hohe Verluste: 30-100W bei 100kHz, 100mT.

> Nach meiner Berechnung z.B für TN33/20/11-2P90 kriege ich für B=0.38T

Der Kern hat einen Al Wert von 87nH. Für 300µH braucht man daher 59 
Windungen. Das dürfte mechanisch nahezu unmöglich werden, da Draht für 
15A drauf zu bekommen.

Autor: Anton (Gast)
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> Die Kerne haben halt sehr hohe Verluste: 30-100W bei 100kHz, 100mT.

Die Verluste interessieren mich momentan nicht. Ich werde einen Lüfter 
einbauen. Meine eigentliche Aufgabe ist, die Induktivitäte eines Motors 
um 300uH zu erhöhen.

Autor: Michael (Gast)
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Öhm...und was soll das bringen?

Autor: Anton (Gast)
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Ich habe jetzt gelesen, das Eisenpulver und HI-Flux nur für 
Niederfrequente anwendungen geeignet sind. bei 150kHz ist muss man 
Feritte nehmen. D.h. ich muss einen Luftspalt einbauen. Welche Kernform 
ist die günstigste für meine Anwendung?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Autor: Anton (Gast)
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Danke Benedikt K, die Seite ist sehr hilfsreich.

Ich habe nun die Schwierigkeit wegen dem Luftspalt Bges auszurechnen.
Ich setze für N=(L/AL)^0,5 Al=400nH(wegen dem Spalt ein)

bei H=IN/le le=(146mm - 2mm)

Ist diese Überlegung richtig?

Autor: Anton (Gast)
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Ich habe die Daten von dem PM 87/70 Kern genommen

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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H(Ferrit)*l+H(Luft)*d=N*I
Da B konstant ist, kann man H jeweils durch B/µ ersetzten.
B/µ(ferit)*l+B/µ(Luft)*d=N*I

Autor: Anos B. (Gast)
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such mal nach Mini Ringkernrechner. Das ist so ein Programm, was einiges 
berechnen kann, unter anderem zu den bei Reichelt angebotenen Amidon 
Standard Ringkernen.

Autor: Anton (Gast)
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Danke Benedikt K. für die Hilfe,

@ Anos B., ich habe miniRechner 1.2, bloß ich kann keinen Strom 
eintragen.  und der ist signifikant.

Autor: Dieter Werner (dds5)
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> Ich habe die Daten von dem PM 87/70 Kern genommen.

Falls Du noch nicht nach dem Preis geschaut hast, dann setz Dich 
erstmal.  50 Euro reichen da nicht.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Dieter Werner schrieb:
> 50 Euro reichen da nicht.

Doch (aber nur knapp und dazu kommt noch der Spulenkörper und die MwSt):
https://www.buerklin.com/gruppen/KapD/D120835.asp

Autor: Frank (Gast)
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wieviel darf L abfallen bei 15A?

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Am Ende bringt das nichts, wetten :))

>> Meine eigentliche Aufgabe ist, die Induktivitäte eines Motors
>> um 300uH zu erhöhen.

Denn hier schon erkannt:

> Autor: Michael (Gast)
> Datum: 24.06.2009 10:00

> Öhm...und was soll das bringen?

Bin ich ja mal gespannt.

Das Kernmateriel N87 geht bis max.100kHz. Das wird auch eng!

Können wir vielleicht anderweitig helfen? Evtl. kann deinem Problem, von 
dem wir ja nun ansatzweise in Erfahrung bringen konnten, um was es geht, 
anderweitig der garaus gemacht werden.

Ich mein - auf der anderen Seite: ich lerne und lese hier gerne mit. Die 
ganzen Berechnungen sind schon interessant.

Gruß
Axelr.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Axel Rühl schrieb:

> Ich mein - auf der anderen Seite: ich lerne und lese hier gerne mit. Die
> ganzen Berechnungen sind schon interessant.

Ich musste bei einigen Formeln auch erstmal googeln. Das meiste was man 
bei Wikipedia und Co findet ist recht theoretisch. Mehrfachintegrale und 
sowas zur Berechnung des Flusses sind zwar mathematisch schön, aber in 
der Praxis unbrauchbar.

Falls sich jemand gut auskennt: Könnte er mal hier drüber schauen, und 
sagen wo da der Fehler steckt? Es sind 2 Rechnungen die das gleiche 
berechnen, aber unterschiedliche Ergebnisse liefern.
Beitrag "Re: Berechnung einer Ringkernspule"
Das geht mir seitdem nicht mehr aus dem Kopf...

Autor: Anton (Gast)
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Ich dachte nicht am Anfang, dass es so viele Umstände machen wird eine 
Spule zu dimensionieren. Danke an alle, die sich mit dem Thema 
beschäftigen.

Naja, ich habe versucht den Stromanstieg eines Motors zu verkleinern in 
dem ich nach der Gl. Ui=L*di/dt die L erhöhe. Ich habe eine Luftspule 
gebaut, die ist doch aber sehr groß und unpraktisch. Vielleicht gibt es 
andere Möglichkeiten?

@Dieter Werner:
Ich habe einen anderen Kern mit Luftspalt gefunden: 
http://images.mercateo.com/pdf/Schuricht/332146.pdf
Kostet nur 16euro

@ Axel Rühl:
Bei dem Stoff N27 steht Optimum frequency range 25…150kHz
(http://www.epcos.com/web/generator/Web/Sections/Pr...)

@Benedikt K.
Anbei noch meine Rechnung mit Mathcad mit dem oben genannten Kern,
theoretisch passt meiner Meinung alles, bloß die N ist für den 
Querschnitt recht groß

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