Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Effektive magnetische Länge berechnen


von Manuel Brunner (Gast)


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Hallo zusammen,

Ich habe einen E-I Ferritkern (Bild im Anhang). Der I Teil dieses Kerns 
kommt einfach auf den E Teil drauf. Die beiden äußeren Schenkel sind 
jeweils mit 4 Wicklungen versehen. Es ist auch noch ein durchgehnder 
Luftspalt von 0,5mm länge vorhanden. Nur die linke Wicklung wird 
bestromt, die andere Wicklung bleibt noch zunächst offen.

Meine Frage wär nun, wie muss ich die effektive magnetische Weglänge 
berechnen, damit ich meinen Indukivitätswert berechnen kann.

Wie würde dazu das magntische Ersatzschaltbild mit den Widerständen 
aussehen?


Vielen Dank schon mal für eure Anworten

von Purzel H. (hacky)


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Die Induktivitaet wird im Wesentlichen durch den Luftspalt bestimmt.

von Manuel Brunner (Gast)


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Ja ok. Aber ich bräuchte den Wert für meine LT Spice simulation

von Manuel Brunner (Gast)


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Aber muss ich die Luftspaltlänge 2 mal nehmen oder nur einmal?

von ArnoR (Gast)


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> Meine Frage wär nun, wie muss ich die effektive magnetische Weglänge
> berechnen, damit ich meinen Indukivitätswert berechnen kann.

Dein Kern ist ein ELP38/8/25, die effektive Weglänge ist Le=43,6mm. Die 
Berechnung dazu wirst du wohl nicht machen wollen, wie es geht findest 
du auf der Webseite des Herstellers.

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Manuel Brunner schrieb:
> Aber muss ich die Luftspaltlänge 2 mal nehmen oder nur einmal?

Manuel Brunner schrieb:
> Es ist auch noch ein durchgehnder
> Luftspalt von 0,5mm länge vorhanden.

3 mal

von Falk B. (falk)


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@ Manuel Brunner (Gast)

>Ich habe einen E-I Ferritkern (Bild im Anhang). Der I Teil dieses Kerns
>kommt einfach auf den E Teil drauf. Die beiden äußeren Schenkel sind
>jeweils mit 4 Wicklungen versehen.

Dann hast du einen SATTEN magnetischen Nebenschluss! Ist das WIRKLICH 
beabsichtigt?

> Es ist auch noch ein durchgehnder
>Luftspalt von 0,5mm länge vorhanden.

Du meinst, zwischen I und E liegt ein 0,5mm Abstanhlater aus Presspappe 
etc.

>Meine Frage wär nun, wie muss ich die effektive magnetische Weglänge
>berechnen, damit ich meinen Indukivitätswert berechnen kann.

Gedanklich einen Feldlinie ziehen. Bedenke, wie die laufen! Im 
Normalfall ist bei einem EI Kern nur der Mittelschenken bewickelt, dann 
laufen die Feldlinie sowohl im linknen Kreis (links-mitte) als auch 
rechten Kreis (rechts-mitte). Die Feldlinienlängen sind gleich, dürfen 
natürlich NICHT addiert werden!

Bei deiner Konstallation laufen sie sowohl von links nach rechts als 
auch von links durch die Mitte. Das ergibt einen kurzschlussfesten 
Streufeldtrafo.

>Wie würde dazu das magntische Ersatzschaltbild mit den Widerständen
>aussehen?

Eine Reihenschaltung. Siehe

http://www.mikrocontroller.net/articles/Spule#Kerne_recyceln

von Falk B. (falk)


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@ Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite

>> Es ist auch noch ein durchgehnder
>> Luftspalt von 0,5mm länge vorhanden.

>3 mal

Nö, 2mal, wenn der Kern normal bewickelt ist. Den linker wie rechter 
Kreis liegen magnetisch parallel. Und auch nur 2x wenn es in der 
merkwürdigen Konstellation des OP benutzt wwird, denn die Feldlinien der 
beiden Magnetkreise laufen jeweils nur über 2 Luftspalte.

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Wenn es nur zwei Luftspalte gibt, natürlich nur zwei mal. Ein 
durchgehender Luftspalt (Es ist auch noch ein durchgehender Luftspalt 
von 0,5mm Länge vorhanden) über drei Schenkel, klang für mich nach drei 
Spalte.

von Manuel Brunner (Gast)


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@ Falk Brunner

Danke für die Antwort, die zweite Wicklung soll nur aus Probegründen mal 
weggelassen werden, diese kommt dann später auch noch zum Einsatz.

Ich komme nur noch nicht so ganz klar, was jetzt die effektive 
magnetische Weglänge ist. Muss ich nun die lange Feldlinie nehmen, die 
durch den rechten Schenkel geht oder nur die, die durch den mittleren 
geht?
Hab auch das Datenblatt von dem Kern, das steht 43,6mm drin, stimmt das 
so?

von Falk B. (falk)


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@ Manuel Brunner (Gast)

>Danke für die Antwort, die zweite Wicklung soll nur aus Probegründen mal
>weggelassen werden, diese kommt dann später auch noch zum Einsatz.

Das ändert nix an dem merkwürdigen Aufbau.

>Ich komme nur noch nicht so ganz klar, was jetzt die effektive
>magnetische Weglänge ist. Muss ich nun die lange Feldlinie nehmen, die
>durch den rechten Schenkel geht oder nur die, die durch den mittleren
>geht?

Kommt drauf an, was du berechnen willst. Die Koppelinduktivität oder 
Streuinduktivität?

>Hab auch das Datenblatt von dem Kern, das steht 43,6mm drin, stimmt das
>so?

Aber nur für eine NORMALE Bewicklung im Mittelschenkel

le ~ (mittlere Breite + mittlere Höhe) = 34+ = 42mm passt doch.

von Manuel Brunner (Gast)


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Ich will die Induktivität berechnen, die bei der stromdurchflossenen 
Wicklung wirkt. Sind die 43mm auch für diesen Aufbau anwendbar?

von Manuel Brunner (Gast)


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Diese Applikation wird später mal in einen 2 phasigen DCDC Wandler 
eingesetzt. Aber nur für Probezwecke verwende ich jetzt nur 1 Wicklung 
bzw. eine Phase damit ich sehe, ob die Spule in Sättigung geht oder 
nicht. Und des weiteren soll daraus auch ein brauchbares 
Simulationsmodell entstehen, mit dem die Hysteresekurve gezeichnet 
werden kann.

von Falk B. (falk)


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@ Manuel Brunner (Gast)

>Ich will die Induktivität berechnen, die bei der stromdurchflossenen
>Wicklung wirkt.

Dann musst di die Parallelschatung der beiden Induktivitäten berechnen, 
wobei es im Extremfall früher zur Sättigung kommt, weil der magnetische 
Querschnitt nur halb so groß wie im Normalfall ist.

>Sind die 43mm auch für diesen Aufbau anwendbar?

Nur für den Magnetkreis Mitte-Aussen. Für Aussen-Aussen ist es das knapp 
das Doppelte. Einfach mal mittig in den Schenkeln die Feldlinien 
einzeichnen.

>Diese Applikation wird später mal in einen 2 phasigen DCDC Wandler
>eingesetzt. Aber nur für Probezwecke verwende ich jetzt nur 1 Wicklung
>bzw. eine Phase damit ich sehe, ob die Spule in Sättigung geht oder
>nicht.

Und was soll dann dieser Trafoaufbau mit den Wicklungen auf den 
Aussenschenkeln? Ich glaube irgendwie nicht ganz, dass ein 
mehrphasenwndler das so macht. Oder doch?

>Und des weiteren soll daraus auch ein brauchbares
>Simulationsmodell entstehen, mit dem die Hysteresekurve gezeichnet
>werden kann.

Umso mehr solltest du dir erstmal über den prinzipiellen Aufbau 
Gweissheit verschaffen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Manuel Brunner schrieb:
> Diese Applikation wird später mal in einen 2 phasigen DCDC Wandler
> eingesetzt. Aber nur für Probezwecke verwende ich jetzt nur 1 Wicklung
> bzw. eine Phase damit ich sehe, ob die Spule in Sättigung geht oder
> nicht.

Zugegebenermaßen ist das nicht mein Spezialgebiet, aber die mehrphasigen 
Wandler die ich bisher gesehen habe, verwendeten für jede Phase eine 
eigene Drossel.

Was die magnetischen Eigenschaften angeht: die Angaben aus dem 
Datenblatt beziehen sich auf eine Wicklung um den Mittelschenkel. Wenn 
nur der Außenschenkel bewickelt wird, dann hat man zwar die gleiche 
Weglänge, aber nur etwas mehr als den halben Querschnitt.

Vielleicht hilft es, sich gedanklich vorzustellen daß der Kern in der 
Symmetrieebene durch den Mittelschenkel durchgesägt ist. Also wie zwei 
nebeneinanderliegende UI-Kerne. Beide Kerne haben die gleiche Weglänge 
und jeweils den halben Querschnitt des EI-Kerns. In der normalen 
Verwendung (Wicklung auf dem Mittelschenkel) sind die beiden Kerne 
praktisch parallelgeschaltet.

Wenn die Wicklung nur auf dem Außenschenkel liegt, können wir uns in 
erster Näherung den zweiten UI-Kern wegdenken. Wir haben dann den Fall 
daß der wirksame Kern genau die gleiche Weglänge und genau den halben 
Querschnitt hat. Die Feldlinie muß zwei Luftspalte überwinden. Wenn der 
zweite UI-Kern jetzt dazu kommt, bildet er einen Nebenschluß über dem 
zweiten Luftspalt. Wenn wir davon ausgehen, daß der magnetische 
Widerstand des Luftspaltes viel größer ist als der des Ferrits dann 
liegt dem unbewickelten Luftspalt praktisch ein zweiter, gleichgroßer 
Luftspalt parallel. Oder anders ausgerückt: der Luftspalt ist effektiv 
nur noch halb so groß.

Ich würde für die Berechnung also von folgender Näherung ausgehen: 
Weglänge = Original, Querschnitt = 1/2 vom Original. Wirksamer Luftspalt 
= 1.5 * Spalt zwischen den Kernhälften (statt 2*)


HTH, XL

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