Hallo zusammen, ich simuliere die induktive Erwärmung eines Werkstücks mit zwei Frequenzen. Hierbei stelle ich den Strom beider Prozesse so ein, dass die umgesetzte Leistung gleich ist. Der Wirkungsgrad ist bei beiden Systemen ungefähr gleich, sofern ich ein nicht-magnetisches Werkstück (wie Edelstahl) annehme. Ordne ich dem Werkstück eine hohe, konstante Permeabilität zu, ist der Wirkungsgrad mit der hohen Frequenz deutlich besser. Hat jemand eine Idee, warum dies so sein könnte? Gruß Sarah
Gast
#5678063
Hallo, Es gilt die Formel: E = P lanckschen Wirkungsquantum x f
Hmm, aber warum ändert sich der Wirkungsgrad nur dann so stark, wenn das Werkstück eine hohe (1000) Permeabilität hat?
Bei hoher Permeabilität ist die Eindringtiefe gering; bei gleicher eingebrachter Leistung und sonst gleicher Leitfähigkeit des Materials bedeutet das höhere Wirbelstromwerte, also I²*R wird lokal wohl aufgrund I² deutlich höher.
Die Permeabilität ist ja Verhältnis von B zu H und hat (rechnerisch) auch einen Imaginärteil (=frequenzabhängig). Damit schaffen viele Simulationen den Resonanzfall ferromagnetischer Materialien. Und was in deinem Szenario als Effizienz gilt, d.h. eingebrachte elektrische Leistung im Verhältnis zur erzielten Erwärmung, heißt in den meisten (Rechen-)Fällen »Summe aus Wirbelstrom- und Ummagnetisierungsverlusten«. Der Wirbelstrom führt hier sicher, weil es sich um einen dicken (dicker als 1mm und flächig, d.h. deutlich länger und breit als dick – Geometrie mal eben geraten) Klotz handelt. Kannst du dir nun anhand deiner konkreten Geometrie ausrechnen, wo es aus welchem Grund am ehesten heiß wird. Eine Hysteresiskurve kannst du dir auch noch zeichnen und durch Flächenschraffur (oder Integration) den Ummagnetisierungsverlust vom Wirbelstromverlust subtrahieren. Kleiner Spoiler: zum Wirbelstromverlust kommt ein weiterer, frequenzabhängiger oben drauf, bis zur Resonanz, dann ist wieder absteigender Ast angesagt.