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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spule mit oder ohne Luftspalt bei Schaltnetzteilen?


Autor: Timo (Gast)
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gute Abend zusammen,

müssen eigentlich bei Schaltnetzteilen wie z.b. bei Tiefsetzstellern
immer eine Spule mit Luftspalt verwendet werden?
Auf der Seite:
http://www.kreatives-chaos.com/artikel/schaltnetzt...
habe ich einen Abwärtswandler gefunden wo eine HF Spule von Reichelt
verwendet wird. Ich hätte jetzt gedacht dass man immer eine Spule
mit Luftspalt verwenden sollte, da die eigentliche Energie im Luftspalt 
gespeichert wird...
Ich würde mich über eine schnelle Aufklärung freuen.

frohe Weihnachten
Timo

Autor: A. K. (prx)
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Sorgen wegen Luftspalt bei einer Stabkerndrossel???

Autor: Timo (Gast)
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Hallo A.K.

Sorgen sind es nicht.. es sind nur Verständnisprobleme..
ich habe des öfteren schon gehört dass Wandler wie z.b. Schaltnetzteile
immer eine Spule mit Luftspalt benötigen, damit Energie 
zwischengespeichert
werden kann. Da ich aber jetzt vermute, dass es sich bei dem 
Schaltnetzteil des obigen links um eine Spule ohne Luftspalt handelt
erscheint mir das einfach paradox..

Grüße
Timo

Autor: A. K. (prx)
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Auf der verlinkten Seite sind Abbildungen der Drossel. Jetzt überleg mal 
was ein Luftspalt sein könnte und wie die Feldlinien bei einer 
Stabkerndrossel wohl verlaufen.

Autor: Timo (Gast)
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ok es handelt sich also um eine Luftspule. Danke für den Tip!

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Timo (Gast)

>ich habe des öfteren schon gehört dass Wandler wie z.b. Schaltnetzteile
>immer eine Spule mit Luftspalt benötigen, damit Energie
>zwischengespeichert

Nur bestimmte Typen, nämlich Sperrwandler (Flyback Converters).
Flusswandler (Forward Converters) brauchen KEINEN Luftspalt, bzw. dürfen 
keinen haben.

>Schaltnetzteil des obigen links um eine Spule ohne Luftspalt handelt
>erscheint mir das einfach paradox..

Nöö, das ist ein normaler Tiefsetzsteller (Buck Converter), der braucht 
eine Speicherdrossel. Ob die mit Stab- oder Ringkern gebaut wird ist 
erstmal egal, wichtig ist nur, dass sie beim Spitzenstrom nicht sättigt.

MFG
Falk

Autor: A. K. (prx)
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Timo wrote:

> ok es handelt sich also um eine Luftspule. Danke für den Tip!

Auch wieder falsch. Eine Luftspule hat keinen Kern. Die aber schon. Bei 
einem Luftspalt verlaufen die Feldlinien nicht ausschliesslich im Kern. 
Findest du nicht auch, dass sich das Problem bei einem Stabkern garnicht 
stellt?

http://www.elektronikinfo.de/strom/spulentypen.htm

Autor: Timo (Gast)
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@A.K.
ja beim stabkern verlaufen die Feldlinien hauptsächlich durch das
Innere Kerns

@Falk
soweit ok.. trotzem eine dumme Frage: "wo" befindet sich der Luftspalt
eines Stakerns?

Autor: A. K. (prx)
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Timo wrote:

> ja beim stabkern verlaufen die Feldlinien hauptsächlich durch das
> Innere Kerns

Feldlinien haben die Vorliebe, geschlossen zu sein. Mal mir mal ein paar 
davon auf die es schaffen, ausschliesslich nur im Stabkern zu verlaufen.

PS: Der Link oben steht da mit Absicht. Guck mal rein. Einen grösseren 
"Luftspalt" als bei einer Stabkernspule kann ich mir nicht vorstellen.

Autor: Atmega8 Atmega8 (atmega8) Benutzerseite
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@ Timo
Die Feldlinien treten oben aus dem Kern aus, machen einen Bogen und 
treten unten in den Kern wieder ein.

Wiki hilft bei der Antwort ;)

Autor: Gast (Gast)
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Der Luftspalt erhöht den Strom bis zur Sättigung.

Autor: basti (Gast)
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Eine Spule erzeugt einen magnetischen Fluss. Dieser wird (wenn 
vorhanden) durch einen Eisenkern geleitet. Der magn. Widerstand von Luft 
ist sehr viel größer als der von Eisen. Wenn also kein Luftspalt, 
sondern eine Ringförmiger Kern vorhanden ist, so wird ein viel größerer 
magn. Fluss erzeugt, der wiederum eine hohe Flussdichte zur Folge hat. 
Ab einer gewissen Flussdichte ist das Eisen jedoch gesättigt -> 
gesättigte Spule. Die Induktivität nimmt rapide ab! Bei einem 
Schaltnetzteil kann eine gesättigte Spule einen zu hohen Strom 
hervorrufen, der die Schaltung beschädigen kann.

Wird ein Luftspalt (eine Stabkerndrossel einen einen riesigen Luftspalt) 
und ist daher nicht in die Sättigung zu bekommen (vorher raucht die 
Wicklung ab). Ein größerer Luftspalt wirkt einer Sättigung entgegen. 
Leider nimmt mit zunehmendem Luftspalt auch die Induktivität ab.

In einer Spule ohne Luftspalt kann nur sehr wenig Energie gespeichert 
werden. Bei einer Spule mit Luftspalt kann deutlich mehr Energie 
gespeichert werden (die Energie wird im Luftspalt gespeichert)

Autor: Designer (Gast)
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Da nun der Zusammenhang von Luftspalt und Sättigungsstrom bei einer 
Induktivität hinreichend erklärt wurde noch eine praktische Anmerkung 
von mir.

Mit der Stabkerndrossel baut ihr euch einen schönen 100KHz Störsender.
Hier würde ich je nach Leistung einen eine andere Spule einsetzen.
Solange es möglich ist, solltet ihr wegen EMV eine geschirmte 
Induktivität (Shielded Power Choke) einsetzen.

Hier ein Beispiel:
Shielded Power Choke, 150µH, Sättigungsstrom 3,1A:
http://de.farnell.com/coiltronics/dr127-151-r/indu...

Oder wenigstens diese Bauformen z.B.:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=4;GROUP=B517;...
oder
http://de.farnell.com/murata-power-solutions/14154...

Und die Elkos sollten low ESR Typen (ca. 100mR) sein.

Autor: Shandy (Gast)
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Guten Morgen zusammen.

Kann mir jemand erklären (am besten mit Zeichnen), wie man selber eine 
gesättigte Spule baut?

Vielen Dank im voraus.

Shandy

Autor: Christoph Kukulies (chriskuku)
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Shandy schrieb:
> Guten Morgen zusammen.
>
> Kann mir jemand erklären (am besten mit Zeichnen), wie man selber eine
> gesättigte Spule baut?

Eine "gesättigte Spule" kann man nicht bauen, die geht durch die 
Schaltung bzw. durch den Strom in die Sättigung.

Du meinst jetzt eine Spule ohne Luftspalt? Wenn Du unbedingt eine bauen 
willst, so brauchst Du CuL-Draht, einen Wickelkörper (oder auch nicht) 
und einen Kern. Aber schau Dir doch die oben zitierten Abbildungen an 
(Farnell, Reichelt).

Wenn Deine Anwendung im mittelfrequenten Bereich liegt, sollte das 
Material schon Ferrit sein. Es gibt Bausätze (Topfkerne mit und ohne 
Luftspalt). Aber ich würde davon abraten. Bei Schaltanwendungen sollte 
die Spule auch vergossen sein, um Schwingungen der Wicklungen zu 
vermeiden (führt zu Abrieb der Lackschicht und Kurzschluß).



--
Grüße

Christoph

Autor: Marcus Müller (marcus67)
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Wie so oft ist auf jeden Fall eine Spule verbaut, die völlig ungeeignet 
für einen Schaltregler ist. Nötig sind Speicherdrosseln mit 
entsprechender Güte und großem Kern und keine Entstördrosseln wie hier 
verbaut.

Mag sein, daß es irgendwie funktioniert aber der Wirkungsgrad und auch 
die Abstrahlung (s.o.) und Ripple sind mit Sicherheit bescheiden.

Die Elkos sind auch völlig ungeeignet (kein Low ESR), nicht schaltfest. 
Evtl. halten die das auf Dauer gar nicht aus ...

Wenn man nur 100mA braucht mag das alles so funktionieren, bei 2,5A 
sollte das Design schon stimmen.

Gruß, Marcus

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