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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sättigungsstrom Spule


Autor: Maik (Gast)
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Hallo zusammen,

ich hab mal eine Frage zu Spulen. Was passiert, wenn ich durch eine zu 
kaufende Spule einen Strom durchjage, der größer ist als der für die 
Spule angegebene Sättigungsstrom?
Mir wurde erzählt, die Spule verliert dann ihre Spulenwirkung.

Danke schon mal im Voraus
Maik

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Mir wurde erzählt, die Spule verliert dann ihre Spulenwirkung.
Sie ist ab diesem Sättigungsstrom nur noch ein niederohmiger Widerstand, 
weil keine weitere Energie ins Magnetfeld eingelagert werden kann. Sie 
geht allerdings idR. nicht kaputt. Wenn du den Strom wieder reduzierst, 
dann hast du wieder eine Induktivität.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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>Sie geht allerdings idR. nicht kaputt.

Wenn der Strom größer als der Sättigungstrom ist und lange genug 
anliegt, brennt die Spule ab oder lötet sich aus.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ich habe mal ein Bild angehängt, wie der Stromverlauf einer Spule 
aussieht:
Bei einer idealen Spule steigt der Strom beim Anlegen einer konstanten 
Spannung linear an.
Eine reale Spule mit Kern geht dagegen irgendwann in die Sättigung (hier 
bei etwa 2A). Dadurch reduziert sich die Permeabilität des Kerns wodurch 
die Induktivität sinkt (hier etwa um den Faktor 6): Der Strom steigt 
schneller an. Wirklich schädlich ist das nicht, solange die Spule dabei 
nicht zu heiß wird, durch den durch die kleinere Induktivität sehr viel 
schneller ansteigenden Strom.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Travel Rec. schrieb:
> Wenn der Strom größer als der Sättigungstrom ist und lange genug
> anliegt, brennt die Spule ab oder lötet sich aus.
Ja, wer will denn gleich das Schlimmste vermuten  :-o
Aber das Abfackeln kann jedem Bauteil passieren. Bei einer Spule kommt 
dazu, dass der Strom durch die Spule nach Erreichen des Sättigungswertes 
schlagartig absteigt und schnell unerwartete Werte erreicht.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Naja - wer schon einige abgefackelte Spulen gesehen hat, weiß, was 
Unterdimensionierung in dem Fall anrichten kann. Ich würde daher die 
Spulen lieber auf 3A auslegen, wenn ich mit Sicherheit nur 2A 
durchfließen lasse. Was noch wichtig ist, ist die Schaltgeschwindigkeit, 
mit der der Strom durch die Spule geschickt wird, wobei hohe Frequenzen 
anzutreben sind, die aber wiederum nicht mit jedem Kernmaterial möglich 
sind.

Autor: hmm. (Gast)
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Alle obigen Aussage gelten nur fuer Spulen mit einem permeablen Kern. 
Luftspulen saettigen nicht.

Autor: Michael X. (Firma: vyuxc) (der-michl)
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Lothar Miller schrieb:
> Bei einer Spule kommt
> dazu, dass der Strom durch die Spule nach Erreichen des Sättigungswertes
> schlagartig absteigt und schnell unerwartete Werte erreicht.

Hängt vom Kernmaterial ab. Die übliche Definition wäre daß der 
Sättigungsstrom bei 80% der Nenninduktivität fließt. Würth hat z.B. 
Spulen die bei doppelten Sättigungsstrom noch 50% der Nenninduktivität 
haben.

Man sollte auch den Nennstrom nicht außer acht lassen: Das ist der Strom 
der ein delta T von 40k bewirkt. Das zum Thema 'entlöten'.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Bei einer Luftspule ist der Querschnitt des Spulendrahtes entscheidend, 
wie viel Strom fließen kann. Fließt zu viel Strom, brennt der Draht ab 
oder lötet sich aus, genau wie bei der Spule mit Kern. Bei hohen 
Frequenzen kommt der Skin-Effekt hinzu.

Autor: Trafowickler (Gast)
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> "Luftspulen saettigen nicht."

Abfackeln geht auch ohne Sättigung.

Autor: Michael (Gast)
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Für die Spule ist die Sättigung in der Regel nicht so schlimm.

- Im besten Fall verfehlt die Induktivität ihre Wirkung. z.B. würde ein 
Netzfilter nur begrenzt Spannungsspitzen herausfiltern können, wenn die 
induktiven Komponenten sättigen.
Oder ein Schaltnetzteil hat einen schlechteren Wirkungsgrad als möglich, 
da ein Teil der Energie in Ummagnetisierungsverlusten landet.

- Im schlimmsten Fall kann deutlich mehr kaputt gehen. z.B. in einem 
schaltenden Netzteil (Step-Up/Down, Flyback, etc. ) wird mit mindestens 
einem halbleiterschalter zyklisch ein Strom durch eine Induktivität 
gelegt. Je nach Situation fließt ein mittlerer Strom überlagert von 
einem periodisch wechselnden Strom durch die Induktivität. Erreicht der 
Spitzenstrom einen Wert in der Sättigung beginnt ein schlagatiger 
Stromanstieg der bis zu einem Vielfachen des Nennstroms betragen kann. 
Hohe Spitzenströme können zu einer starken Alterung aller Komponenten 
bis hin zur sofortigen Zerstörung führen.

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