Hallo, ich würde gerne wissen wie sich die magnetische Hysterese in der Abhängigkeit der Frequenz ändert im Bereich bis 10 kHz? Danke!
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ich weiß nicht genau, was du mit > wie sich die magnetische Hysterese in der > Abhängigkeit der Frequenz ändert meinst. Aber ein wesentlicher Effekt ist, dass die zunehmenden Wirbelströme das Innere des Eisens vor dem Magnetfeld abschirmen. Bei 10kHz beträgt die Eindringtiefe des Magnefeld weniger als 100µm. Wenn dein Eisen nicht aus sehr dünnen Trafoblechen besteht, dann geht seine Wirkung aufs Magnetfeld also sehr stark zurück, weil nur noch eine dünne Oberflächenschicht überhaupt was vom Magnetfeld mitkriegt. Umgekehrt bekommst du eine zunehmende Heizleistung (weil die Wirbelströme im Eisen ohmsche Verluste machen). http://www.ief.uni-rostock.de/fileadmin/iaet/content/Vorlesung_Skineffekt.pdf
Der so genannte Skin-Effekt ist mir durchaus bekannt. Was mich interessiert ist, ändert sich die Form der Hysterese von der Frequenz? Wie wirkt sich die Frequenz auf die Hysterese des Werkstoffs aus?
lokal betrachtet direkt an der Oberfläche des Eisens ändert sich die Hysteresekurve imho nicht. Aber wenn du die Hysteresekurve extern misst dürftest du eine "mittlere" Kurve des gesamten Eisenquerschnitts bekommen. Damit lässt sich die Sache meiner Meinung nach nicht getrennt vom Skineffekt betrachten - weil ein zunehmender Teil des Eisenquerschnitts weniger stark ummagnetisiert wird. Wie genau sich diese mittlere Hystereskurve verschiebt wird (aufgrund des Skineffekts) von der Geometrie deines Ferromagnets abhängen.
M. S. schrieb: > Ferromagnetisches Material, also Stahl. Etwas spezifischer musst du schon werden. Die Hysterese Eigenschaften sind stark abhängig vom Material. > Was mich interessiert ist, ändert sich die Form der Hysterese von der > Frequenz? Ja, iA steigen die Verluste mit der Frequenz an. Damit ändert sich auch die Hysterese Kurve. Das Thema ist recht komplex. An der Uni kann man da einige Tage drüber diskutieren und einige Dutzend Seiten Papier lesen.
Kannst du da Literatur empfehlen. Wie gesagt ich weiß keine weiteren Eigenschaften. Ich weiß nur, dass es Stahl ist und das er ferromagnetisch ist. Da es kein Dauermagnet ist, vermute ich mal, dass es ein weichmagnetischer Stoff ist. Mehr weiß ich auch nicht. Gibt es da gute Literatur?
Wenn Du bei einer kleinen Probe den Zusammenhang B - H misst, wird er frequenzunabhängig sein. Karbonyleisen, ein aus feinsten Eisenkörnern bestehendes Material, dürfte bis in die 100kHz hinein eine unveränderte Kurve zeigen. Je höher die Frequenz aber ist, desto wirksamer ist die Stromverdrängung in massivem Eisen sein und du bekommst eine Kurve, die garnicht das Verhalten des reinen Eisens alleine darstellt, sondern Bmax wird nur in einer Randzone erreicht, weiter innen liegende Teile des Eisenkörpers werden zur Originalhysterese nicht mehr beitragen, die Kurve wird flacher und die Öffnung der Hysterese wird kleiner. Durch die Wirbelströme wird ein Teil der Messprobe von der Messanordnung abgetrennt, in den abgetrennten Teilen wird natürlich eine Kurve durchfahren, die mit der an der Außenschicht durchfahrenen Kurve nichts gemeinsam hat. Die Messanordnung zeigt dann irgendeinen Mittelwert aus all den Signalen, die die Teilzonen liefern. Von der gemessenen Induktivität her wird z.B. die Induktivität beim Einsatz der Stromverdrängung abnehmen, weil ein zunehmenrder Teil des Eisens garnicht mehr erreicht wird.
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Peter R. schrieb: > > > Je höher die Frequenz aber ist, desto wirksamer ist die Stromverdrängung > in massivem Eisen sein und du bekommst eine Kurve, die garnicht das > Verhalten des reinen Eisens alleine darstellt, sondern Bmax wird nur in > einer Randzone erreicht, weiter innen liegende Teile des Eisenkörpers > werden zur Originalhysterese nicht mehr beitragen, die Kurve wird > flacher und die Öffnung der Hysterese wird kleiner. Kann das irgendwo etwas genauer nachgelesen werden? > Durch die Wirbelströme wird ein Teil der Messprobe von der Messanordnung > abgetrennt, in den abgetrennten Teilen wird natürlich eine Kurve > durchfahren, die mit der an der Außenschicht durchfahrenen Kurve nichts > gemeinsam hat. Die Messanordnung zeigt dann irgendeinen Mittelwert aus > all den Signalen, die die Teilzonen liefern. Hier verstehe ich nicht ganz was gemeint ist. Was wird mit der Abtrennung von der Messanordnung gemeint? Klingt aber insgesamt, als ob es das wäre was ich suche. Ich verstehe es nur noch nicht ganz. Gibt es dazu wirklich keine guten Bücher?
M. S. schrieb: > Klingt aber insgesamt, als ob es das wäre was ich suche. Selbstverständlich klingt es danach - weil diese Zusammenhänge universal gelten, bei solchen Materialien. M. S. schrieb: > Was wird mit der > Abtrennung von der Messanordnung gemeint? Etwas verwaschen ausgedrückt, aber eigentlich wohl dasselbe, wie zuvor: Daß nur noch "die Oberfläche" (abgängig von der Eindringtiefe, und damit von Material, Frequenz, Signalform, ...) zur Messung "beiträgt". Man mißt also Mist. Wie immer würde die Anwendung (oder zumindest Teile davon) zur Aufklärung beitragen.
Gibt es ein Buch, wo das noch etwas genauer steht, weil ich nichts gefunden habe?
M. S. schrieb: > Gibt es ein Buch, wo das noch etwas genauer steht, weil ich nichts > gefunden habe? Z.B.: Karl Vogt: Berechnung elektrischer Maschinen, VCH, 1996. Kap. 12.1.2 Eigenzeitkonstante eines massiven Eisenkreisabschnitts Wobei sich Vogt wieder auf Rüdenberg, R.: Elektrische Schaltvorgänge. Berlin, Göttingen, Heidelberg: Springer-Verlag 1953, s. 73 bezieht. Grüßle, Volker.
Volker B. schrieb: > Wobei sich Vogt wieder auf Rüdenberg, R.: Elektrische Schaltvorgänge. > Berlin, Göttingen, Heidelberg: Springer-Verlag 1953, s. 73 bezieht. Erst einmal Danke für den Buchtipp! Ich habe kurz in Rüdenberg reingesehen. Dort habe ich nichts zu Hysterese gefunden, sondern zu Oberfeldern. Gibt es aber nichts zu Hysteresen?
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M. S. schrieb: > Ich weiß nur, dass es Stahl ist Warum nicht gleich "Metall". Es wird doch eine Werkstoffnummer geben.
M. S. schrieb: > Also von mir aus C45 ??? https://de.wikipedia.org/wiki/Werkstoffnummer#Hauptgruppe_1_.28Stahl.29
M. S. schrieb: > Erst einmal Danke für den Buchtipp! > Ich habe kurz in Rüdenberg reingesehen. Dort habe ich nichts zu > Hysterese gefunden, sondern zu Oberfeldern. Gibt es aber nichts zu > Hysteresen? Nein, die Hysterese verändert sich ja auch nicht durch die Stromverdrängung bzw. durch das nicht vollständig in den Werkstoff eingedrungene Feld. Sie wird einfach nicht mehr voll ausgesteuert, ähnlich wie hier dargestellt: elektroniktutor.de/grundlagen/gr_pict/entmagn.gif Meine Literaturangabe bezog sich auf Peter R.s Erklärung, zu welcher Du explizit eine Literaturstelle suchtest -- zumindest verstand ich Deine Frage so. Im Rüdenberg findest Du die Berechnung der Ersatzzeitkonstanten. Grüßle,Volker.
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Volker B. schrieb: > Meine Literaturangabe bezog sich auf Peter R.s Erklärung, zu welcher Du > explizit eine Literaturstelle suchtest -- zumindest verstand ich Deine > Frage so. Du hast meine Frage richtig verstanden. Ich habe leider in dem von mir genannten Buch aber das von mir gesuchte Thema nicht gefunden. Ich möchte nichts berechnen. Ich will nur wissen wie sich die Hysterese mit der Änderung der Frequenz verändert.
M. S. schrieb: > Ich > möchte nichts berechnen. Ich will nur wissen wie sich die Hysterese mit > der Änderung der Frequenz verändert. Garnicht, da diese eine Eigenschaft des Kristallgitters ist. Ausnahme: Dein Werkstoff erhitzt sich durch die Hystereseverluste so stark, dass die Curie-Temperatur erreicht wird: Ohne Ferromagnetismus keine Hysterese. :-) Das Bild, auf das ich in meinem vorigen Beitrag verwieß, hast Du aber verstanden? Grüßle, Volker.
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hinz schrieb: > http://lib.dr.iastate.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1170&context=ameslab_pubs Danke für den Link, ich will aber nichts berechnen!
M. S. schrieb: > Danke für den Link, ich will aber nichts berechnen! Was genau willst Du verstehen? Und/oder wieso genau? Im Moment weiß scheinbar niemand, wie Dir zu helfen wäre. Und das liegt sicher nicht daran, daß keiner will.
M. S. schrieb: > hinz schrieb: >> http://lib.dr.iastate.edu/cgi/viewcontent.cgi?arti... > > Danke für den Link, ich will aber nichts berechnen! Da hats auch Bilder drin...
Homo Habilis schrieb: > M. S. schrieb: >> Danke für den Link, ich will aber nichts berechnen! > > Was genau willst Du verstehen? Und/oder wieso genau? > > Im Moment weiß scheinbar niemand, wie Dir zu helfen wäre. Und das liegt > sicher nicht daran, daß keiner will. Konkret: Ich habe an mit Hilfe eines Aufbaus versucht eine Hysterese zu messen. Auf dem Oszilloskop wird die Hysterese mit der Steigung der Frequenz zuerst größer und anschliessend wird sie wieder kleiner und verschwindet zuletzt fast. Ich verstehe nicht wieso? Das sie zuerst größer wird vermute ich aufgrund der Ummagnetisierungsverluste. Ist sie nicht mehr zu sehen aufgrund der Wirbelstromverluste, welche mit der höheren Frequenz steigen?
M. S. schrieb: > Ich habe an mit Hilfe eines Aufbaus versucht eine Hysterese zu messen. Aufbau zeigen.
M. S. schrieb: > Konkret: > > Ich habe an mit Hilfe eines Aufbaus versucht eine Hysterese zu messen. Häätest du gleich konkret gesagt, worum es dir geht, dann müsste man nicht so viel aneinander vorbei reden. Du hast noch diesen Messaufbau? Beitrag "Re: Eigenfrequenz einer Spule ändern" Wenn du jetzt noch sagen würdest, wie du die Schaltung dimensioniert hast und wie dein Eisenkern aussieht (geblecht oder nicht, welche Abmessungen), dann ließe sich die Frage vielleicht sogar ganz eindeutig beantworten. Die wahrscheinliche Antwort ist: aufgrund der Abschirmung des inneren Teils des Eisenkerns durch die Wirbelströme wird das mittlere B im Eisen immer kleiner. Dementsprechend wird auch die induzierte Spannung (~ dB/dt) immer kleiner.
Achim S. schrieb: > M. S. schrieb: >> Konkret: >> >> Ich habe an mit Hilfe eines Aufbaus versucht eine Hysterese zu messen. > > Häätest du gleich konkret gesagt, worum es dir geht, dann müsste man > nicht so viel aneinander vorbei reden. > > Du hast noch diesen Messaufbau? > Beitrag "Re: Eigenfrequenz einer Spule ändern" > > Wenn du jetzt noch sagen würdest, wie du die Schaltung dimensioniert > hast und wie dein Eisenkern aussieht (geblecht oder nicht, welche > Abmessungen), dann ließe sich die Frage vielleicht sogar ganz eindeutig > beantworten. > > Die wahrscheinliche Antwort ist: aufgrund der Abschirmung des inneren > Teils des Eisenkerns durch die Wirbelströme wird das mittlere B im Eisen > immer kleiner. Dementsprechend wird auch die induzierte Spannung (~ > dB/dt) immer kleiner. Der Aufbau stimmt. Das Problem ist, dass ich unterschiedliche Größe verwende was die Dimensionierung angeht. Das Problem ist das selbe. Der Eisenkern ist ein Massiver Ring aus Stahl, also nicht geblecht. Ich wollte den Aufbau nicht beschreiben, weil ich dachte, dass es eine allgemeine Antwort gibt. Ich vermute, dass die Hysterese aufgrund der größer werdender Hystereverluste größer wird. Anschließend werden ja mit der steigenden Frequenz die Ummagnetisierungsverluste von den Wirbelstromverlusten domminiert. Sind dann die Wirbelstromverluste die Verluste, welche durch den Skin Effekt entstehen?
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Vielleicht taugt ja deine deine Messschaltung nur für tiefe Frequenzen. Zeig doch mal deine Messchaltung (Schaltplan).
Helmut S. schrieb: > Vielleicht taugt ja deine deine Messschaltung nur für tiefe Frequenzen. > Zeig doch mal deine Messchaltung (Schaltplan). Gibt es physikalische Gesetze, welche dieses Ergebniss beschreiben und nicht von der Messchaltung abhängig. Also allgemein gelten. Frequenzen, die ich verwende sind 100 bis 10 kHz.
M. S. schrieb: > Gibt es physikalische Gesetze, welche dieses Ergebniss beschreiben und > nicht von der Messchaltung abhängig. Also allgemein gelten. Ja die allgemeingültigen Gesetze hierfür sind die Maxwellgleichungen mit Materie. Das Dumme ist nur, dass von diesen allgemeinen Gesetzen bis zu einer konkreten Aussage zu deinen Messergebnissen ein sehr weiter Weg ist. Warum zierst du dich so, mal ein konkretes Beispiel für deine Schaltungsdimensionierung zu zeigen und ein dazugehöriges Messergebnis vorzustellen. (Der grundsätzliche Schaltplan war ja laut deiner Bestätigung noch wie hier gezeigt: Beitrag "Re: Eigenfrequenz einer Spule ändern" Wenn man die hätte könnte man wenigstens nachdenken, ob - abgesehen von den bereits ausführlich besprochenen Abschirmeffekten der Wirbelströme - vielleicht noch ein Dimensionierungsfehler oder Messfehler deinerseits zu den beobachteten Ergebnissen führt. Ein Beispiel gefällig? Nicht nur die Wirbelströme im Eisenkern selbst können die mittlere Magnetisierung des Kerns abschwächen. Auch ein eventueller Stromfluss in deiner Sekundärspule schwächt den magnetischen Fluss im Kern. Wenn du den R an der Sekundärspule falsch dimensionierst, dann sorgt der Strom in der Sekundärspule dafür, dass der Kern weniger ummagnetisiert wird (und deine Hystereskurve kleiner wird). Das wird mit steigender Frequenz kritischer, weil die induzierte Spannung (und der Strom über R) mit f ansteigen.
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