mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spule berechnen


Autor: Andreas Riegebauer (blackpuma)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Forum!

Ich möchte eine Spule Berechnen und da sind mir ein paar Sachen 
aufgefallen.

Wenn ich eine Spule habe mit mehreren Schichten dann stimmt doch die 
Formel für eine Spule nicht ganz:


Es gibt ja dann für jede Schicht ein anderes A oder nicht? Wenn ich nun 
5 Schichten habe und ich rechne für jede Schicht das L aus kann ich das 
dann addieren?


Zweite Frage: Kann mir jemand anschaulich erklären wieso eine Spule 
länger zum laden braucht wenn der Ohmsche Widerstand der Spule kleiner 
ist?


Und noch eine Frage: Wie kann ich das ausrechnen wie hoch ich eine Spule 
belasten kann (Impuls) ohne das mir die gleich abbrennt. Also wenn ich 
zB. einen 0,5mm Draht habe und ich einen Impuls durch schicke mit 400V. 
20ms oder so. Kommt auf die Spule an.


Danke schon mal für die Antworten.
LG
Andreas

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
L = (u0*N²*A)/l

gilt genau genommen für eine unendlich lange SPule mit einem 
fadenförmingen Leiter. Wenn der mittlere Wicklungsdurchmesser viel 
größer als die Spulenlänge ist und die Wicklungsdicke viel kleiner als 
der Wicklungsdurchmesser ist dann stellt obige Gleichung immer noch eine 
relativ gute Näherung da. Ansonsten, wenn du es genau haben willst, 
musst du das ein und andere Integral lösen.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Und noch eine Frage: Wie kann ich das ausrechnen wie hoch ich eine Spule
>belasten kann (Impuls) ohne das mir die gleich abbrennt. Also wenn ich
>zB. einen 0,5mm Draht habe und ich einen Impuls durch schicke mit 400V.
>20ms oder so. Kommt auf die Spule an.

Das ist ziemlicher Unsinn. Eine Spannung über einer Spule bewirkt einen 
Stromanstieg nach bekannter Formel: U/L=di/dt.
Solange der Strom den sogenannten Sättigungsstrom nicht übersteigt, ist 
alles gut. Da in der Formel zu sehen ist, das U aufintefriert wird, 
gilt, dass das Integral der Spannung über der Zeit einen gewissen 
Wertnicht überschreiten darf.
Der Strom selbst erzeugt im Kupferwiderstand joulsche Wärme, die 
natürlich beachtet/abgeführt werden muss...



>wenn der Ohmsche Widerstand der Spule kleiner ist?
                             ^^^^^^^^^^

Das ist falsch betrachtet! Es geht hier nicht um den (Kupfer)widerstand 
der Spule, sondern um den externen ddazugeschalteten Widerstand. Dieses 
RC-Netzwerk wird dann betrachtet. Dort taucht in den beschreibenden DGL 
bei normierter Darstellung immer ein T=L/R auf. Das hat erstmal nichts 
mit einem "Laden" zutun.

Autor: Andreas Riegebauer (blackpuma)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Matthias Lipinsky wrote:
>>Und noch eine Frage: Wie kann ich das ausrechnen wie hoch ich eine Spule
>>belasten kann (Impuls) ohne das mir die gleich abbrennt. Also wenn ich
>>zB. einen 0,5mm Draht habe und ich einen Impuls durch schicke mit 400V.
>>20ms oder so. Kommt auf die Spule an.
>
> Das ist ziemlicher Unsinn. Eine Spannung über einer Spule bewirkt einen
> Stromanstieg nach bekannter Formel: U/L=di/dt.
> Solange der Strom den sogenannten Sättigungsstrom nicht übersteigt, ist
> alles gut. Da in der Formel zu sehen ist, das U aufintefriert wird,
> gilt, dass das Integral der Spannung über der Zeit einen gewissen
> Wertnicht überschreiten darf.
> Der Strom selbst erzeugt im Kupferwiderstand joulsche Wärme, die
> natürlich beachtet/abgeführt werden muss...

Mein Problem ist das ich eine Kondensatorbank habe und diese über eine 
Spule entladen möchte. Der Kondensator liefert aber so lange Strom bis 
er leer ist. Das heißt es könnte schon sein das die Spule in die 
Sättigung kommt. Ich will aber auch nicht das mir die Spule abbrennt. 
Wie soll ich nun die Drahtstärke wählen? Das ist mein Problem.

>>wenn der Ohmsche Widerstand der Spule kleiner ist?
>                              ^^^^^^^^^^
>
> Das ist falsch betrachtet! Es geht hier nicht um den (Kupfer)widerstand
> der Spule, sondern um den externen ddazugeschalteten Widerstand. Dieses
> RC-Netzwerk wird dann betrachtet. Dort taucht in den beschreibenden DGL
> bei normierter Darstellung immer ein T=L/R auf. Das hat erstmal nichts
> mit einem "Laden" zutun.

Ich denke schon das es um den Ohmschen Innenwiderstand der Spule geht. 
Wieso sollte, in einer Formel die eine Spule betrifft, ein externer 
Widerstand berücksichtigt werden?

Aber die Frage war auch wieso die Spule schneller geladen bzw. in die 
Sättigung kommt wenn der Widerstand kleiner ist?

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Mein Problem ist das ich eine Kondensatorbank habe und diese über eine
>Spule entladen möchte.
Das ergibt eine DGL zweiter Ordnung. Die kannst du mal lösen.
Es wird eine gedämpfte Schwinugng entstehen.

>Der Kondensator liefert aber so lange Strom bis
>er leer ist.
Ja, dann ist die gesamte Energie im Magnetfeld. Das pendelt dann zurück 
=> Schwingkreis

>Das heißt es könnte schon sein das die Spule in die
>Sättigung kommt.
Wenn das passiert, dann wirkt die Spule wie ein rein ohmscher 
Widerstand.


>Ich will aber auch nicht das mir die Spule abbrennt.
>Wie soll ich nun die Drahtstärke wählen? Das ist mein Problem.
Die Drahtstärke ist hier wohl das kleinste Problem.


>Aber die Frage war auch wieso die Spule schneller geladen bzw. in die
>Sättigung kommt wenn der Widerstand kleiner ist?
Wieso denn immer geladen..?
Das L/R beschreibt die Zeit bei entsprechenden Ausgleichsvorgängen.
Du meinst sicherlich diese bekannten e-funktionen. Das ist nur ein Fall 
der Lösung der DGL, und in dem Fall beschreibt T=L/R die Zeit, in der 
63% (1-e^-1) des Endwertes erreicht sind.

Ist der Widerstand (gegenüber L) kleiner, also T nach Formel größer, so 
steigt der Strom (bei t=0) schneller an, es dauert somit länger bis (63% 
des/der) Endwert erreicht sind/werden!

Deshalb. Das passt schon so.

Ich glaube, dir fehlt noch Verständnis.

Autor: toeffel (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Zweite Frage: Kann mir jemand anschaulich erklären wieso eine Spule
> länger zum laden braucht wenn der Ohmsche Widerstand der Spule kleiner
> ist?

Ich versuche mich mal an einer anschaulichen Erklärung:
Wenn der Widerstand kleiner ist, fällt an ihm eine kleiner Spannung ab. 
Folglich bleibt mehr Spannung für die eigentliche Spule übrig und der 
Spulenstrom kann schneller ansteigen.

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Andreas Riegebauer wrote:

> Mein Problem ist das ich eine Kondensatorbank habe und diese über eine
> Spule entladen möchte. Der Kondensator liefert aber so lange Strom bis
> er leer ist. Das heißt es könnte schon sein das die Spule in die
> Sättigung kommt. Ich will aber auch nicht das mir die Spule abbrennt.
> Wie soll ich nun die Drahtstärke wählen? Das ist mein Problem.

Bei Impulsbelastung mußt Du anders rechnen. Die gesamte Energie des 
Kondensators wird in so kurzer Zeit in Wärme umgesetzt, dass keine 
Wärmeableitung erfolgen kann. Damit die Spule keinen Schaden nimmt, darf 
eine bestimmte Temperatur nicht überschritten werden. Bei Verwendung von 
Kupferlackdraht kannst Du z.B. mit einer Temperaturerhöhung von max. 
100°C über Raumtemperatur rechnen. Danach muß die Spule wieder auf unter 
50°C abkühlen. Aus Drahtdicke und Drahlänge kannst Du das Kupfervolumen 
ausrechnen. Zusammen mit der spez. Wärmekapazität von Cu ergibt sich 
dann die Wärmekapazität der Spule. Diese sollte dann min. so groß sein, 
dass sich die Spule mit der Energie einer Kondensatorladung um max. 
100°C erwärmt. Der Kupferwiderstand geht bei dieser Betrachtungsweise 
nicht in die Rechnung ein.

> Aber die Frage war auch wieso die Spule schneller geladen bzw. in die
> Sättigung kommt wenn der Widerstand kleiner ist?

Eine Luftspule kommt natürlich nicht in die Sättigung und die 
Zeitkonstante wird mit abnehmenden Widerstand größer.
Du kannst Dir das ganz einfach vorstellen: Wenn der Widerstand halbiert 
wird, verdoppelt sich der max. Strom. Der Stromanstieg wird aber durch 
die "Ladespannung" und die Induktivität bestimmt. Es dauert also doppelt 
so lange, bis die 63% des Maximalstromes erreicht werden. Das Laden der 
Spule dauert also nur deshalb länger, weil sie auf den doppelten Strom 
aufgeladen werden muß.

toeffel wrote:
> Ich versuche mich mal an einer anschaulichen Erklärung:
> Wenn der Widerstand kleiner ist, fällt an ihm eine kleiner Spannung ab.
> Folglich bleibt mehr Spannung für die eigentliche Spule übrig und der
> Spulenstrom kann schneller ansteigen.

Das ist irrelevant. Die Frage war, warum die Ladezeit bzw Zeitkonstante 
länger wird und das wird sie bei kleinerem Widerstand tatsächlich.


Jörg

Autor: Andreas Riegebauer (blackpuma)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Habe noch Fragen zu dem Thema gefunden.

Wenn ich nun eine spule habe mit 0,1 Ohm Kupferwiderstand (errechnet) 
und meine Verkabelung mit Übergängen usw. hab 0,9 Ohm Widerstand. Habe 
ich dann auch einen Spannungsteiler sodas an der Spule von 400V nur 40V 
an meiner Spule anliegen? Hat das einen Einfluss auf das Magnetfeld?

Wenn der Strom ausgeschaltet wird dann bricht das Magnetfeld zusammen 
und ein Strom wird induziert. Wie hoch ist dieser Strom? Max. 400A bei 
400V und 1 Ohm Kupferwiderstand?

Danke

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Wenn der Strom ausgeschaltet wird dann bricht das Magnetfeld zusammen

Ja.


>und ein Strom wird induziert. Wie hoch ist dieser Strom? Max. 400A bei
>400V und 1 Ohm Kupferwiderstand?

Nein. Es wird eine Spannung induziert. Diese ist immer so groß (und 
entgegengesetzter Polarität), dass der Strom, der unmittelbar vor
dem Abschalten geflossen ist, weiterfließen kann!

>0,1 Ohm Kupferwiderstand.... hab 0,9 Ohm Widerstand
>einen Spannungsteiler sodas an der Spule von 400V nur 40V

Nein.  Im Einschaltmoment hast du volle 400V über der Induktivität, da 
über einem Widerstand nur dann Spannung abfällt, wenn Strom durch 
selbigen fließt.
Danach erzeugt der Spulenstrom einen Spannungsfall über den 0,9Ohm.

Wird der Widerstandswert zu groß, wird das Übertragen von Energie (Bei 
Schaltreglern) ad adsurdum geführt..

Autor: Andreas Riegebauer (blackpuma)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Maximalstrom wird aber durch den Ohmschen Widerstand der Zuleitung 
und der Spule begrenzt?

Dann kann ich also mit einem Maximalen Strom von 400A rechnen was dann 
auch eine Spannung von max. 400V ist?

Autor: Induktor (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> ...der unmittelbar vor dem Abschalten geflossen ist, weiterfließen kann!


Hm, wie kann ein Vorgang, der in der Vergangenheit lag, in der Gegenwart 
fortbestehen?

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Hm, wie kann ein Vorgang, der in der Vergangenheit lag, in der Gegenwart
>fortbestehen?

Der Strom unmittelbar (also infinitimal kurz) vor dem Ausschalten ist 
identisch mit dem Strom unmittelbar danach. Das der Strom dann kleiner 
wird, ist eine andere Sache.

Das nennt sich Lenzsche Regel:
Der (hier:selbst)induzierte Strom ist stets so gerichtet, das er der 
Ursache seiner Entstehung (hier: das Abschalten) entgegenwirkt!


>Der Maximalstrom wird aber durch den Ohmschen Widerstand der Zuleitung
>und der Spule begrenzt?

Falls du es dazu kommen lässt, dann ja. (Der Strom steigt ja "langsam" 
an)

Dann kann ich also mit einem Maximalen Strom von 400A rechnen was dann
auch eine Spannung von max. 400V ist?

Du vermischt da was. Die Frage ist, was soll die Schaltung machen?
Bei der Spule L und dem Widerstand R dauert es etw 5L/R bis der Maximale 
Strom fließt!

Kann das sein, dass Grundlagen der Spule fehlen? Verhalten von 
Spannung/Strom/Magnetfeld..

Autor: ammer gil (3nis13)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
hi wie berechne ich die Induktion einer Luftspule bei 41 windungen und 
ein mit dem multimeter gemessenen leiterwiederstand von 300 mOhm und 200 
A und 100 V

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
enis Kara schrieb:
> wie berechne ich die Induktion
Schon diese (Teil-)Frage ist nicht beantwortbar!
Welche Einheit hat "die Induktion"?

Ich zitiere, was
Matthias Lipinsky schrieb:
> Kann das sein, dass Grundlagen der Spule fehlen? Verhalten von
> Spannung/Strom/Magnetfeld..


BTW: warum kaperst du so einen alten Tread?
Jetzt muß jeder erst mal 3 Jahre alte Beiträge lesen, um dann auf deine 
neue Frage zu stoßen... :-/

Autor: ammer gil (3nis13)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
sollte im mH oder µH bereich liegen..

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ammer gil schrieb:
> sollte im mH oder µH bereich liegen.
Du meinst die Induktivität?

Autor: ammer gil (3nis13)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ja , hahahah jetzt seh ich das erst hab Induktion statt Induktivität 
geschrieben tut mir leid. :D

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ammer gil schrieb:
> sollte im mH oder µH bereich liegen..
Nimm 42mH oder 42 uH. Passt beides.

Zu den Werten, die du angegeben hast, fehlen noch einige Informationen, 
bevor man damit was sinnvolles anfangen kann. Poste doch mal die ganze 
Hausaufgabe...

Autor: ammer gil (3nis13)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was für Werte Brauchst du denn ?

Periodendauer T = 620 µs

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ammer gil schrieb:
> Was für Werte Brauchst du denn ?
Sagen wir mal vereinfacht: ALLE, die du auch hast.
Sonst kommt statt einem Rat nur Raterei...
Das Stichwort dazu heißt Netiquette
Das was du hier machst, nennt sich Salamitaktik: nötige Informationen 
nur scheibchenweise und auf ausdrückliche Nachfrage herausrücken...

> Periodendauer T = 620 µs
Schau, schau: eine Wechselspannung.
Welche Wellenform?

Autor: ammer gil (3nis13)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ne schuldigung ist eine DC Spannung mit einer einspeisung von 100 V

ich hab es jetzt so berechnet L = U / di/dt, kann ich sicher sein das 
diese rechnung mir einen relativen exakten wert liefern kann?

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.