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
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
