Hallo! Hab mal hier eine Frage zum Thema Induktivitäten, Kernsättigung und magnetische Energie. Nach gängiger Überzeugung ist doch E=0.5*L*I^2. Das führt zum beispiel bei einem Relai dazu, dass die magnetische Energie beim Ausschalten über die Freilaufdiode und über den Widerstand der Windung in Wärme umgewandelt wird. So weit so gut. Jetzt behaupte ich aber folgendes: Treibe ich den Kern des Relais in die Sättigung, besitzt die Spule keine Induktivität mehr und der Strom wird nur mehr vom Ohmschen Widerstand begrenzt. Nach der obigen Formel gibt es also kein L mehr und damit auch keine magnetische Energie. Somit dürfte es aber auch keinen Strom durch die Freilaufdiode geben. Wo ist mein Denkfehler? Grüße Markus
Die Formel gilt nur für konstantes L. Um den Energiegehalt einer Spule die Sättigt zu berechnen musst du den Strom mit dem L aufintegrieren. MFG
Wenn der Kern gesättigt ist ist die Spule ja schon geladen. Die gespeicherte Energie will erst beim Abschalten des Stromes wieder raus. Dazwischen fließt der Strom durch den Ohmschen Widerstand der Spule. Eben nur bei Gleichstrom. Du schreibst aber nicht ob Wechesl oder Gleichstrom.
Genauer gesagt, das L ist in deinem Fall eine Funktion der Stromstärke Damit kannst du die einfache Formel für den Energiegehalt nicht mehr verwenden. -> Berechnung über Integral, zb: E = Int[ L(i)*I]di und das von 0 bis Imax MFG
Hallo! Danke für die schnellen Antworten. Das heißt also, dass ich den genauen Stromverlauf und den Induktivitätsverlauf kenen müsste, um die Verlustenergie berechnen zu können. Sehe ich das richtig, dass erst ab dem Zeitpunkt, ab dem der Kern nicht mehr sättigt wieder Energie vorhanden ist? Das Thema Simulation traue ich mich gar nicht erst anzusprechen. ;-) Am besten gleich mit einem Stromeinbruch, wenn der Magnetkreis plötzlich geschlossen wird. Hätte jemand eine Buchenmpfählung, in dem so etwas behandelt wird? Grüße Markus
Wie schon gesagt worden ist, die Induktivität wird NICHT 0 ... sie wird nur kleiner und strebt gegen den Wert den eine entsprechende Luftspule hätte. D.h. auch in Sättigung (die fängt ja auch relativ sanft an, d.h. die Induktivität wird nur ein wenig kleiner) enthält das Magnetfeld noch Energie.
>Das heißt also, dass ich den genauen Stromverlauf und den >Induktivitätsverlauf kenen müsste, um die Verlustenergie berechnen zu >können. Für viele Kernematerialien ist ein Zusammenhang zwischen µ und NI grafisch aber auch durch näherungsformeln gegeben. Damit kannst du das Integral berechnen. Oder du mist die Induktivtät bei verschiendenen Strömen (je mehr umso besser) und machst eine Integration >Sehe ich das richtig, dass erst ab dem Zeitpunkt, ab dem der Kern nicht >mehr sättigt wieder Energie vorhanden ist? Die Energie ist immer vorhanden. Nur weil die Formel (gilt für L als eine Konsante) sagt es sei wenig Energie vorhanden heist es nicht dass sie weg ist. Ich habe vor kurzem eine eher hart sättigende Drossel gebaut, die soll 10mH bei 2A haben. Hat sie auch. Bei 3A sinds nur mehr 2,8mH. Nach der Formel ist nur mehr die hälfte der Energie vorhanden. Dem ist aber nicht so. Bei 10A (kurzzeitig)ist im µH Bereich, also Luft. >Das Thema Simulation traue ich mich gar nicht erst anzusprechen. ;-) Ist durchaus auch mit LTSpice möglich, gibts genug im Netz. MFG
Okay ich verstehe. Die Induktivität wird bei steigender Sättigung kleiner, der Strom steigt dadurch schneller an. Nehme ich jetzt den Augenblickswert der Induktivität und des Stromes, rechne ich auch den Augenblickswert der Energie aus. Die Induktivität steigt aber mit fallendem Strom. Somit muss ich alle Augenblickswerte im gesamten Stromverlauf zusammenaddieren (Integrieren). Sehe ich das richtig? Wie könnte ich bei gegebenen Spulendaten und Kernmaterial die Induktivitäten bei verschiedenen Stromstärken bestimmen? Dann werd ich mal zu denken anfangen und schauen, ob ich etwas brauchbares heraus bekomme. Grüße Markus
Hallo Markus, man muss hier zwei Fälle unterscheiden. Bei einem Kern für ein Schaltnetzgerät wird in sehr schneller Folge der Kern magnetisiert. Die Kernverluste steigen beachtlich wenn man den Bereich der Sättigung erreicht. Bei einem Relais spielen die Schaltverluste durch Sättigung des Kernes eine vernachlässigbare Rolle. Aber hier kann man auch Strom sparen. Bis der Anker anzieht wird die volle Spannung benötigt. Es muss der Luftspalt überwunden werden. Ist der Luftspalt dann geschlossen, so kann man den Strom deutlich senken. Es wird nur noch ein Haltestrom benötigt. Z.B. Anziehen mit 12V, Halten mit 3V. Zu Deinen letzten Fragen. Hol Dir mal von Epcos das "Ferrite Magnetic Design Tool". Dort kannst Du die Zusammenhänge zwischen magnetischem Fluss, Induktivität und Verlusten ausprobieren. Gruss Klaus.
>Nehme ich jetzt den Augenblickswert der Induktivität und des Stromes, >rechne ich auch den Augenblickswert der Energie aus. Die Induktivität >steigt aber mit fallendem Strom. Somit muss ich alle Augenblickswerte im >gesamten Stromverlauf zusammenaddieren (Integrieren). Sehe ich das >richtig? Ja, so funktionierts. >Wie könnte ich bei gegebenen Spulendaten und Kernmaterial die >Induktivitäten bei verschiedenen Stromstärken bestimmen? Wenn du die Induktivtät bei bestimmten Strom messen kannst, kannst du alle weiteren Parameter, auch B berechnen. Beachte das bei der Flußdichtenberechung wider integriert werden muss, sonst nimmt diese Scheinbar bei zunehmdenem Strom ab (wie beim E). Privat hab ich noch keine L mit Bias Strom gemessen. Ich machs in der Arbeit mit einer LCR Brücke mit Bias-Units. Diese schicken DC-Strom durch die Drossel ohne die Brücke zu Stören. Ist natürlich aufeinander abgestimmt und kostet im 5Stelligen € bereich, mit dem Bias Units noch mehr. http://www.waynekerrtest.com/global/html/products/woundcomponent/3260.htm Mit einner herkömlichen Brücke darf man nicht mit gemeinsam irgendeinem Netzteil messen. Die Ausgangskapazität würde die messung bestimmen. Es müsste eine Ideale Stromquelle sein damits keine Beeinflußung gibt. Dafür gibts spezielle Stromquellen, aber auch sehr teuer. Privat hab ich magnetisierte Drosseln noch nicht gemessen. Die Methode den Kern durch zusätzliche Wicklungen zu magnetisieren ist Murks. Und Mittels Transistor eine näherungsweise ideale Stromquelle zu bauen wollte ich mir nicht antun, den 100A müssten es schon sein. Gibt vl andere Methoden, da wissen andere vielleicht mehr dazu.. Epcos Design Tool, ist ein guter Tipp, da kannst du mit DC-Bias, L, N und Luftspalt spielen...
Hallo! Danke für eure Antworten! Scheinbar ist das ganze Thema doch nicht so leicht. Zusätzlich hätte ich noch zu berücksichtigen, dass der Luftspalt keineswegs konstant ist. Somit wären alle meine Rechnungen extrem ungenau und würde in der Praxis sowieso ein komplett anderes Ergebnis bringen. Aber ist schon interessant, wie schnell man bei solchen Sachen aus der einfachen Theorie in die komplizierte Praxis kommt! Danke für den Tipp für das Programm. Ich werds mir gleich mal ansehen. Grüße Markus
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