Hi! Ich hätte mal ne Frage zu Elektromagneten. Es ist ja nun so, dass eine Stromdurchflossene Spule ein Magnetfeld ausbilden kann, mit einem Eisenkern sogar noch ein viel besseres (gibts hier noch bessere Materialien? Ferrit? oder so?). Meine Frage ist nun, muss die elektrische Energie zwingend verheizt werden? Sobald das Magnetfeld erstmal aufgebaut ist braucht ja zur erzeugung des Magnetfelds keine Energie mehr aufgewendet werden. Die Spannung wird also irgendwo verheizt. Angenommen meine Spule hat einen Widerstand von 1 Ohm. Dann fließt durch sie bei 1V meinetwegen 1A. Das würde einer Verlustleistung von 1 Watt entsprechen. D.h. 1 Watt werden sobald das Magnetfeld steht dauerhaft in der Spule in Wärme umgewandelt. Was ist alledings, wenn ich eine 5V eingangsspannung habe? Dann müssten die überschüssigen 4V ja vorher verheizt werden, wodurch die gesamte Verlustleistung auf 5W ansteigt. Wie verhindere ich das? Durch einen Schaltregler der mir die 1V verlustleistungsfrei bereitstellt? Durch eine höhere Windungszahl mit dünnerem Draht kann ich die Magnetische Feldstärke erhöhen bzw. beibehalten aber trotzdem den Strom senken. Allerdings steigt dadurch auch der Widerstand der Spule wodurch hier mehr Spannung abfällt. Die erhöhung der Windungszahl führt nun zu einem besseren Magnetfeld bei gleichem Stromfluss, allerdings auch zu mehr Verlustleistung in der Spule. Heben sich diese Effekte gegenseitig auf oder überwiegt der eine? Gibts da ne Bastler-regel um kleine aber möglichst starke Elektromagnete herzustellen? Woher nimmt man die ferromagnetischen, möglichst stabförmigen (mit wenigen mm Durchmesser) Materialien, die das Magnetfeld verstärken? Das ganze soll im Dauerbetrieb laufen, die Verlustleistung soll möglichst klein gehalten werden. Das ganze soll nur kleine Größen annehmen. Magnete der größe/Länge von 1-5cm und entsprechende Feldstärken, was eben damit machbar ist. Ströme nicht mehr als 3A, eher so 0,2-1A. lg PoWl
> (gibts hier noch bessere Materialien? Ferrit? oder so?). Ja, Ferrite. Was zähkt ist die Permeabilitätszahl µr. > Meine Frage ist nun, muss die elektrische Energie > zwingend verheizt werden? Ja, ausser du nimmst Supraleiter. > Wie verhindere ich das? Durch einen Schaltregler > der mir die 1V verlustleistungsfrei bereitstellt? Ja, zum Beispiel. Oder mehr dünneren Draht wie unten beschrieben. > Heben sich diese Effekte gegenseitig > auf oder überwiegt der eine? Heben sich ungefähr auf. > Gibts da ne Bastler-regel um kleine aber möglichst > starke Elektromagnete herzustellen? Auf das Ferrit kommt es an.
Also, zur Phyik kann ich was sagen. Wo du Bauteile herkriegst nicht. Würde mich auch intressieren... Ein 'idealer' Magnet verzeizt keine Energie. Er ist eine Induktivität. Heißt, im Dauerbetrieb fließt Strom ohne Spannungsbfall. Das Verheizen kommt daher, dass er einen elektrischen Widerstand hat. Die Rechnung dazu hast du ja schon gemacht. Ob Eisen oder Ferrit das Feld mehr verstärken weiß ich nicht. Ferrit ist elektrisch nichtleitend, deswegen gibt's keine Wirbelströme im Wechselfeld.
Bei Wechselstrom gibt's auch noch Ummagnetisierungsverluste im Magnetwerkstoff sowie durch den Skin-Effekt weitere Verluste im Spulendraht ( zur Verminderung bis ca. 4 MHz HF-Litze, bei höherer Frequenz, VHF/UHF usw., relativ dicker versilberter Draht ). Die rel. magnetische Feld-"Konstante" µ(r) bestimmt, wie weit das Feld verstärkt wird, diese "Konstante" hängt vom Werkstoff und leider auch vom Arbeitspunkt, also der Feldstärke H und der Temperatur ab ( manche Bleche haben auch noch eine "Vorzugsrichtung" oder dürfen mechanisch nicht gebogen werden ). Gruss
Es gibt aber auch noch eine Sättigungsflussdichte! Dann kann der Werkstoff (bildlich gesprochen) nicht mehr Feldlinien aufnehmen. Mathematisch ausgedrückt bedeutet das , dass µr bei Sättigung gegen 1 strebt.
Danke für die Antworten aber bitte auf dem Boden bleiben ;-) Ich werd mir einfach mal 0,1mm Spulendraht kaufen und Ferritstäbe und dann ein wenig wickeln und ausprobieren. Wie funktionieren eignelich Hubmagnete? Einfach nur ein beweglicher Permanentmagnet und ein Elektromagnet hinten dran? Was bedeutet da die Bezeichnung "Einschaltdauer", auch noch in %-Angabe? lg PoWl
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnet Dass Ferrite für Elektromagnete besser sein sollen, ist ein Gerücht. Auch haben Ferrite allgemein keine höhere Permeabilität als Ferromagnetika. Es gibt Metalllegierungen, die eine 10-40-fach höhere Permeabilität haben als die höchstpermeablen Ferrite. Außerdem sind Ferrite nicht mechanisch belastbar und ihre Sättigungsflussdichte liegt i.d.R. bei nicht mehr als ca. 10% derjenigen von Ferromagnetika. Ferrite setzt man bei höheren Frequenzen ein, da sie eine verschwindend geringe elektrische Leitfähigkeit haben und dementsprechend kaum Wirbelstromverluste. Bei Gleichstrom- und Netzfrequenzanwendungen sind dagegen Ferromagnetika das Nonplusultra. Für Dauermagnete (und in dem Zusammenhang auch zur magnetischen Datenspeicherung) kommen spezielle Ferrite zum Einsatz, die magnetisch besonders hart sind (hohe Remanenz und hohe Koerzitivfeldstärke), da sie ihre magnetische Polarisation ja nach entfernen des Magnetfeldes nicht verlieren sollen (was bei Hubmagneten und Wechselstromanwendungen fatal wäre...). In einem Hubmagneten ist übrigens schlicht ein Stück Eisen drin.
Stimmt. Wo kann man denn solche hochpermeablen Materialen bekommen? Kosten und Größe in Bastelformat. lg PoWl
Für nen normalen Hubmagneten brauchste nichts extrem hochpermeables. Da reicht ein Stück Weicheisen...
"Einschaltdauer" wird angegeben, wenn ein Gerät nicht ständig unter Last sein darf. Ist also einfach der Quotient Zeit(ein)/Zeit(gesamt). Vorraussetzung ist dabei, dass die thermische Zeitkonstante des Gerätes deutlich grösser als die Zeit(gesamt) ist, nur dann ist die sich einstellende Gerätetemperatur hinreichend konstant. Bei tonnenschweren Hubmagneten gibt's natürlich völlig andere Zeiten als bei SMD-Transistoren. Gruss
Anstelle deines Schaltreglers zur Stromregelung kannste du auch den Elektromagneten selbst als Speicherdrossel brauchen. Du must nur über einen niederohmigen Widerstand den Strom messen und darauf regeln. Gruss Helmi
Eine gute Quelle für Weicheisen sind (alte) Transformatoren. Die Stärke des Magnetfeldes hängt sehr stark davon ab wie lang der Weg ist, den die Magnetfeldlinien durch Luft zurücklegen müssen. Das ist oft wichtiger als die Permeabilität des Kernes, wenn die Luftstecke mehr als etwa 1/100 der Strecke im Kern ist. Wenn man einen Hubmagneten ohne echte Luftstrcke baut, muß man auf die Remanez achten, sonst reicht das remanente Feld nach dem Ausschalten der Spule eventuell noch aus um das Gegestück zu halten.
Hi! Hab noch ne Frage: Wo bekomme ich denn entsprechende ferromagnetische am besten Stangenförmige Materialien (Eisenstange?!) her? Sollte im Durchmesser so 3-8mm sein und je nachdem halt mehrere cm lang. Im Baumarkt gibts nur Stahl-stangen aber die sind ja dafür weniger geeignet. Kennt jemand ne (Bastler-) Seite wo sich jemand mit Linear- und kleinen Drehantrieben.. oder wie auch immer man es nennt, wenn sich etwas ein Stück vor und zurückbewegen oder um ne halbe Umdrehung drehen kann, beschäftigt hat? lg PoWl
@ Paul Hamacher Schau mal für die kleinen Drehantriebe kann ich dir verraten, dass es in Modellbau/ Slowflyerkreisen eine Lösung zur Ruderansteuerung gibt die mit einem kleinen, kräftigen Neodym-magneten und einer aus Lackdraht gewickelten Luftspule. Ein wenig schlecht zu erkennen, schau mal das Bild in diesem Link an. http://www.rclineforum.de/forum/thread.php?postid=105100 Was für ne Kraft müssen deine Dreh/Linearantriebe denn bewegen können? Für miniatur Linearantriebe schau dich mal hier um http://www.wes-technik.de/Deutsch/d-servo.htm gruß Kojote
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