Hallo, für einen Ringkern möchte ich den Luftspalt "s" abschätzen bzw.
berechnen. Eingesetzt wird ein E-Kern, allerdings hat der Luftspalt
nicht die Funktion zur Speicherung von Energie wie bei einer
Ringkerndrossel. Sondern soll dafür sorgen, dass der Kern nicht in
Sättigung geht.
Hab zur Bestimmung des Luftspaltes zunächst den Durchflutungssatz
aufgestellt.
I*N=He*le+Hl*s
mit
Hl=B/µ0
He=B/µ0µe
Das B lege ich ja selber fest, z.B. 0,3T
I*N=B*(le-s)/µ0µr+B/µ0*s
Das ganze nach dem Luftspalt s umgestellt fertig.
Die einzige unbekannte Größe ist die rel. Permeabilität µr. Wenn die
Darstellung der Hystersekurve groß genug wäre, könnte ich das µr über
ein Steigungsdreieck vom Ursprung zum Schnittpunkt mit dem B aus der
Hysterese berechnen.
Im Datenblatt findet sich aber auch ein sogenannte effektive rel.
Permeabilität µe. Kann µe für µr dazu genutzt werden, um den Luftspalt
zu berechnen?
@ 26.05.2014 20:50
>Im Datenblatt findet sich aber auch ein sogenannte effektive rel.>Permeabilität µe. Kann µe für µr dazu genutzt werden, um den Luftspalt>zu berechnen?
Ja.
>Muss ich mit dem Magnetisierungsstrom oder mit dem gesamten Primärstrom>rechnen?
Bei einer einfachen Drossel gibt es nur den Magnetisierungsstrom. Ist ja
kein Trafo.
Für die Rechnung kann man dieses Excelsheet verwenden.
http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/9/9b/Drosseln.xls
Siehe auch Spule.
Die habe ich.
Wenn ich in der Hysterese dort von der maximalen mag. Flussdichte runter
lote, bekomme ich das zugehörige H und was nun?
Wie komme ich an die Permeabilität? Muss ich dazu ein Steigungsdreieck
vom Ursprung bis zum Schnittpunkt der Kennlinie bei Bmax einzeichen und
die Steigungs als Permeablität annehmen?
@Falk
allerdings habe ich hier kein Ringkern, sondern zwei zusammengesetzte
E-Kerne.
Im Trafo habe ich 3 Stromzweige (im ESB), den Primärgesamtstrom, den
Magnetisierungsstrom und den Lastsrom sekundärseitig. Letzteres wird
nicht in die Berechnung einbezogen. Bleiben noch der orimär und der
Magnetisierungsstrom über.
Wenn ich das richtig verstanden habe, erzeugt nur der
Magnetsierungsstrom das Feld bzw. die magn. Flussdichte im Kern.
Die Angaben im Datenblatt des E-Kerns beziehen sich auf den
hypothetischen Ringkern, der dem E-Kern im Datenblatt entspricht.
Es gibt verschiedene Permeabilitaeten, je nachdem was interessiert. Wenn
der Trafo DC Vormagnetisiert ist, und die AC Amplitude klein ist, dann
nimmt man die steigung im Punkt. Wenn der Kern von null aus
aufmagnetisiert werden soll, dann eben das Dreieck. Und wenn man es
super genau haben muss, dann muss man eben die kurve einsetzen.
Fuer normale Anwendungen sollte man nicht zu weit im nichtlinearen
Bereich sein, sonst laeuft man in die Verluste rein.
Das ist ja alles ganz interessant, aber wie hilft es mit bei meiner
Frage weiter?
-> Da der Kern von Null an aufmagnetisiert wird, also das
Steigungsdreieck.
-> Gesucht ist nach wie vor ein Luftspalt.
Nun ist es so, das nach dem Einbringen des Luftspalts die
Permeabilität kleiner wird. (Hysteresekurve verläuft linear)
Jetzt habe ich meine obige Gleichung nach dem Luftspalt umgestellt.
Setze ich hier nun die Permeabilität aus dem Steigungsdreieck ein, das
die max. Flussdichte B schneidet?
Daniel schrieb:> für einen Ringkern möchte ich den Luftspalt "s" abschätzen bzw.> berechnen
Naja, wenn gilt: µr>>Le/s, dann kann man diesen Teil:
B*(le-s)/µ0µr
deiner Gleichung gegen diesen:
B/µ0*s
vernachlässigen und kommt ohne µr aus, weil das Verhalten dann im
Wesentlichen nur durch den Luftspalt, aber nicht mehr durch den Kern
bestimmt wird.
Typische µr von Ferriten liegen so bei 1.000...10.000. Wenn man mal N67
mit µr=2100 nimmt und der Luftspalt etwa 1% der Eisenweglänge hat, ist
der Einfluss des Kerns nur noch ca. 5%.
Das stimmt allerdings, das der Kern nur einen kleinen Beitrag ausmacht.
Ich war mir nur nicht sicher, ob ich bei der Bestimmung des Luftspaltes
die Permeablität vor dem Luftspalt oder nach dem Luftspalt verwende.
Was noch unklar ist, welchen Strom ich für den Durchflutungssatz bei
einem E-Kern (!kein Ringkern) nehme?
Der relevante Strom ist der für den magnetischen Kreis den man
betrachtet. Beim E - Kern ist das wie beim Ringkern einfach der Strom
für die Spule (um den mittlere Teil) plus ggf. der Strom für eine Spule
auf dem äußeren Teil (es müssen dann auf beiden Seiten gleiche Spulen
sein).
Beim Luftspalt muss man aufpassen: Da hat man meist gleich 2 Luftspalte
im Kreis, die man zusammenzählen muss. Bei z.B. 0,1 mm Zwischenlage hat
man 0,2 mm Luftspalt.
Daniel schrieb:> ... allerdings hat der Luftspalt> nicht die Funktion zur Speicherung von Energie wie bei einer> Ringkerndrossel. Sondern soll dafür sorgen, dass der Kern nicht in> Sättigung geht.
Das ist das gleiche. Wenn durch eine Induktivität ein Strom fließt und
diese nicht sättigt, dann wird Energie gespeichert (E = 1/2*L*I²).
Daniel schrieb:> Was noch unklar ist, welchen Strom ich für den Durchflutungssatz bei> einem E-Kern (!kein Ringkern) nehme?
Ist deine Berechnung für eine Drossel oder für einen Übertrager? Bei der
Drossel gibt es doch nur einen Strom. Wenn es ein Übertrager ist, musst
du den Strom verwenden, der im Ersatzschaltbild durch die
Hauptinduktivität fließt, also den Magnetisierungsstrom.
Die Kernform ist dabei völlig egal, es gibt hier keinen Unterschied
zwischen einem Ringkern und einem E-Kern.
Der Haupt-Unterschied ist, dass der E-Kern immer einen Luftspalt hat,
weil man den aus zwei Teilen zusammensetzt, während der Ringkern am
Stück gesintert wird und dadurch überhaupt keinen Luftspalt hat (wenn es
ein Ferritkern ist, für Pulverkerne gilt das natürlich nicht).
Daniel schrieb:
>Ich war mir nur nicht sicher, ob ich bei der Bestimmung des Luftspaltes>die Permeablität vor dem Luftspalt oder nach dem Luftspalt verwende.
Du bringst da etwas durcheinander. Die Permeabilität ändert sich nicht
mit einem Luftspalt. Permeabilität ist die Eigenschaft eines Stoffes,
wie gut der Stoff in in der Lage ist Magnetische Feldlinien
zu Leiten. Das Kernmaterial hat eine bestimmte Permeabilität und
Luft hat auch eine Bestimmte Permeabilität. Die bestimmung des
Luftspalts ist schwierig, da sie auch vom Material des Kerns abhängt.
Es gibt ja Hunderte verschiedener Kernmaterialien.
Am besten ist es bei einem unbekannten Kern eine Testwicklung
mit einer bestimmten Windungszahl aufbringen, und dann
den Sättigungsstrom messen, dann kann man für jede beliebige
Windungszahl den Sättigungsstrom berechnen.
