Induktion - Mit höherer Frequenz steigt der Wirkungsgrad?

[Sarah E. (menaymaus)]

Hey Leute,

ich arbeite gerade ein Paar Sachen heraus zur Induktion. Dabei stelle 
ich fest mit Berechnungen am Computer, dass mit steigender Frequenz die 
umgesetzte Leistung im Werkstück bei gleicher Umrichterausgangsleistung 
steigt und damit der Wirkungsgrad.

Bin ich auf dem Holzweg oder gibt es dafür eine Erklärung?

Lg Sarah

[Lucas K. (lucas_k)]

Das ist ganz Richtig. Die Kraft die bei der Induktion wirkt ist die 
Lorentzkraft. Und die kommt nur zustande, wenn sich eine der Ursachen 
verändert.
Je geringer deine Frequenz ist, desto mehr Zeit hast du, in der sich 
"nichts" verändert bzw, desto weniger ändert sich in Summe. Je höher die 
Frequenz, desto höher ist die Änderung und somit auch die Kraft, obwohl 
man in Summe nicht mehr Leistung reingesteckt hat. Aber es gibt halt 
weniger Zeiten, in denen der Strom einfach nur fließt und keine 
Lorentzkraft erzeugt.

Dieses Prinzip wird übrigens bei Schaltreglern ausgenutzt, die mit einer 
sehr hohen Frequenz arbeiten.

[ffn (Gast)]

Korrekt. Deshalb liefern auch Generatoren für die Bordstromversorgung in 
Flugzeugen meist Drehstrom mit einer Frequenz von 400Hz. Durch den 
höheren Wirkungsgrad spart man Gewicht ein, was gerade bei grösseren 
Vekehrsmaschinen zu einer deutlichen Kostensenkung führt.

[Sarah E. (menaymaus)]

danke für die anschauliche erklärung, hat mir sehr geholfen, das 
nachzuvollziehen :)

[Falk B. (falk)]

@  ffn (Gast)

>Korrekt. Deshalb liefern auch Generatoren für die Bordstromversorgung in
>Flugzeugen meist Drehstrom mit einer Frequenz von 400Hz. Durch den
>höheren Wirkungsgrad spart man Gewicht ein, was gerade bei grösseren
>Vekehrsmaschinen zu einer deutlichen Kostensenkung führt.

Der WIRKUNGSGRAD ist NICHT höher als bei 50 Hz, aber die 
Querschnittsflächen für die Eisenkerne bzw. Windungszahlen können bei 
400 Hz um den Faktor 8 kleiner sein. DAS spart das Gewicht.

Transformatoren und Spulen

>Sarah E. (menaymaus)

>ich fest mit Berechnungen am Computer, dass mit steigender Frequenz die
>umgesetzte Leistung im Werkstück bei gleicher Umrichterausgangsleistung
>steigt und damit der Wirkungsgrad.

Mal abgsehen davon, das Simulationen weniger als die halbe Wahrheit 
sind, würde ich mal vermuten, dass der Effekt deutlich trivialer ist. 
Nämliche Leistungsanpassung bzw. die allgemeine krumme Kurve für den 
Wirkungsgrad eines jeden Energieumwandlers. Die Kurve geht bei Null im 
Leerlauf los, denn da gibt es nur Leerlaufverluste und keine 
Ausgangsleistung. Erhöht man nun die Ausgangsleistung, seigt der 
Wirkungsgrad reacht fix an, erreicht irgendwann sein Maximum und fällt 
dann mehr oder weniger langsam wieder ab. Das ist aber keine spezielle 
Eigenschaft von Induktionsheizern. Durch die höhere Frequenz kann man 
mehr Energie ins Werkstück bringen, weil die (gewollten) Verluste durch 
Wirbelströme größer werden.

[Dumpfbacke (Gast)]

Bei Trafos und Schaltreglern kann man auch sagen das die Spule weniger 
Energie speichern muss, wenn die Frequenz höher ist.

[Falk B. (falk)]

@  Dumpfbacke (Gast)

>Bei Trafos und Schaltreglern kann man auch sagen das die Spule weniger
>Energie speichern muss, wenn die Frequenz höher ist.

Das ist schon eine viel bessere und vor allem richtige Erklärung.