Ich verstehe nicht, wozu der Luftspalt in dem Ringkern da ist. Die Energie wird doch in dem Magnetfeld gespeichert, welches sich hauptsächlich im Ferritkern befindet und durch diesen verstärkt wird. Wozu also der Luftspalt? Welchen Nachteil hätte es, einen Sperrwandler mit einem Ringkern ohne Luftspalt zu betreiben?
Gab es da nicht eine Art von Regeleffekt durch den Luftspalt, weil an ihm eine gfs hohe magnetische Spannung abfällt?
Nein. Der größte "magnetische Spannungsabfall" geschieht in dem Medium mit der kleinsten magentischen Leitfähigkeit, also eben in der Luft. Ein Luftspalt ist beim Flyback zwingend notwendig, da in diesem die Energie gespeichert wird.
Maxim S. schrieb: > Ich verstehe nicht, wozu der Luftspalt in dem Ringkern da ist. Die > Energie wird doch in dem Magnetfeld gespeichert, welches sich > hauptsächlich im Ferritkern befindet und durch diesen verstärkt wird. > Wozu also der Luftspalt? Welchen Nachteil hätte es, einen Sperrwandler > mit einem Ringkern ohne Luftspalt zu betreiben? Der Ferritkern ist der Leiter und jedwede Energie, die im Leiter transportiert wird trägt nur zu den Verlusten bei (gilt auch für elektrische Energie usw ;)). Der Luftspalt ist der eigentliche Energiespeicher. Die Energie im Magnetfeld ist E = 1/2*µ*H*H mit B = µ * H ergibt sich E = 1/2*B*B/µ. In Luft hat man nur µ0, im Eisen/Ferrit usw. µ0*µr. Und da also die Energie proportional zu 1/µ ist findet man die meiste Energie im Luftspalt (hat das geringste µ).
Eine Spule ohne Luftspalt kommt schon bei kleineren Strömen in die Sättigung. Mit dem Luftspalt kann man eine kleinere Bauform für die Induktivität erreichen, weil der Lustspalt halt effektiver ist als Energiespeicher. Im Prinzip ginge es auch mit einer Spule ohne Luftsspalt, nur wird dann die Spule halt realtiv groß (z.B. 10 mal größer). Ganz ohne Kern geht es auch nicht gut: da braucht man wieder eine große Spule weil man das Magentfeld nicht besonders groß kriegt ohne das die Ohmschen Verluste zu hoch werden. Beim Kern gilt es halt einen Kompromiss zu finden, dass man ein starkes Feld aufbaut aber noch nicht in die Sättigugn zu kommen. Der Luftspalt ist da eine elegante Methode den magentischen Widerstand des Kreises einzustellen. Es geht aber auch mit einem Material mit nur moderatem µr, etwa Eisenpulverkernen.
Maxim S. schrieb: > Ich verstehe nicht, wozu der Luftspalt in dem Ringkern da ist. Die > Energie wird doch in dem Magnetfeld gespeichert, welches sich > hauptsächlich im Ferritkern befindet und durch diesen verstärkt wird. > Wozu also der Luftspalt? Welchen Nachteil hätte es, einen Sperrwandler > mit einem Ringkern ohne Luftspalt zu betreiben? Verstehst du, wozu in einem Stromkreis der Widerstand ist ? Der Luftspalt ist nichts anderes. Ein Eisenringkern wäre ein magneteischer Kurzschluss. Während bei einem kurzgeschlossenen Stromkreis die Spannung nicht weit steigen kann bevor einem ein zu hoher Strom alles versaut, kann im kurzgeschlossenen magnetischen Kreis der Strom nicht weit ansteigen, bevor einem die magnetische Sättigung alles versaut. Ein Luftspalt kann (mit Hausmitteln) nicht magnetisch sättigen, daher darf der Strom in so einer Spule weit höher sein als in einer Spule ohne Luftspalt. Dafür ist im Gegenzug die Induktivität viel niedriger, so wie im Stromkreis mit Widerstand der Strom bei gegebener Spannung weit geringer ist. Ein Sperrwandler braucht Strom, damit er Leistung transportieren kann.
Michael B. schrieb: > Verstehst du, wozu in einem Stromkreis der Widerstand ist ? Ich würde den Luftspalt aber eher mit einem Kondensator substituieren statt mit einem Widerstand ;) Michael B. schrieb: > Dafür ist im Gegenzug die Induktivität viel niedriger, so wie > im Stromkreis mit Widerstand der Strom bei gegebener Spannung weit > geringer ist. Auch hier: Ich würde eher den magnetische Fluss mit dem elektrischen Strom substituieren als die Induktivität. Die Induktivität würde ich als Widerstand substituieren. ;)
Ok, vielen Dank für die Antworten. Dann habe ich noch eine Frage: Ich möchte einen Step-Up-Wandler bauen, der mir aus 5V DC folgende DC-Spannungen generiert: +16V(100mA), -16V(100mA) und +6V(200mA). Würde dafür ein Ferritkern mit ca. 22mm Außendruchmesser ohne Luftspalt reichen? Also z.B. dieser hier: http://www.pollin.de/shop/dt/NDk5OTQ3OTk-/Bauelemente_Bauteile/Passive_Bauelemente/Spulen_Filter/Ferrit_Ringkern_HF_080160_2.html (Datenblatt ist vorhanden) Ich denke so an 10 bis 15 Primärwindungen und eine Frequenz > 20kHz. Mir ist eine gerine Windungszahl wichtig, da bei einer eventuellen Kleinserie das Wickeln nicht zu viel Arbeit verursachen soll. ODER: Wären eher solche Ferritkern-Sätze geeignet, da sie von der Geometrie her einen Luftspalt haben? http://www.pollin.de/shop/dt/NzI2OTQ3OTk-/Bauelemente_Bauteile/Passive_Bauelemente/Spulen_Filter/Ferrit_Kernsaetze_EPCOS_RM6_N48_20_Saetze.html Das Wickeln wäre bei denen auch deutlich einfacher.
Maxim S. schrieb: > Ich denke so an 10 bis 15 Primärwindungen und eine Frequenz > 20kHz. Mir > ist eine gerine Windungszahl wichtig, da bei einer eventuellen > Kleinserie das Wickeln nicht zu viel Arbeit verursachen soll. Warum nicht ne fertige Spule benutzen? Welchen Stepup willst du denn benutzen? Wenn der Stepup statt 200 mA 400 mA kann ist das doch auch prima. Mit selber Wickeln würd ich mich erst gar nicht aufhalten. Dafür sind die fertigen und passenden Spulen viel zu leicht zu beschaffen.
Maxim S. schrieb: > Ich denke so an 10 bis 15 Primärwindungen und eine Frequenz > 20kHz. Mir > ist eine gerine Windungszahl wichtig, da bei einer eventuellen > Kleinserie das Wickeln nicht zu viel Arbeit verursachen soll. Naja - an ein paar Windungen hin oder her wirst Du auch bei einer Kleinserie nicht "sterben". :) > > ODER: Wären eher solche Ferritkern-Sätze geeignet, da sie von der > Geometrie her einen Luftspalt haben? Kerne mit Luftspalt sind immer die bessere Wahl. Weil Du den Luftspalt auch verstellen kannst => Veränderbarkeit der im Luftspalt "gespeicherten" magn. Energie. :D
Michael K. schrieb: > Der Luftspalt ist der eigentliche Energiespeicher. Die Energie im > Magnetfeld ist E = 1/2*µ*H*H .... > Und da also die Energie > proportional zu 1/µ ist findet man die meiste Energie im Luftspalt Denk da noch mal drüber nach! Du schreibt in 2 Sätzen jeweils genau das Gegenteil. E=1/2*µ*H² - da ist doch wohl klar, dass E proportional µ ist und nicht 1/µ. Dieser Quatsch, dass im Luftspalt die Energie steckt, wird immer wieder abgeschrieben. Es gilt immer noch E=1/2*L*I² und L ist im Luftspalt wegen µ0 sehr klein. Richtig ist, dass durch den Luftspalt der Strom höher sein kann und wegen I² damit mehr Energie gespeichert werden kann.
Hermann schrieb: > Dieser Quatsch, dass im Luftspalt die Energie steckt, > wird immer wieder abgeschrieben. ist aber halt kein Quatsch. Die Energiedichte ist proportional zu B*H. Wenn du die über den gesamten Magnetischen Kreis integrierst, dann siehst du, dass die Energie vor allem im Luftspalt steckt. Hermann schrieb: > E=1/2*µ*H² - da ist doch wohl klar, dass E proportional µ Nützt nichts: denn B(=µH) ist durch die Sättigung des Kerns begrenzt. Du kannst also µ*H nicht beliebig groß werden lassen sondern hast eine Obergrenze. Bleibt der zweite Faktor H. Der kann im Kern nicht sehr groß werden (weil B sonst sättigt), aber im Luftspalt wird er riesig - und deshalb steckt dort die Energie. (die relevante Normalkomponente von B ist im Luftspalt so groß wie im Kern).
Achim S. schrieb: > H ... im Kern nicht sehr groß > ..., aber im Luftspalt wird er riesig Ich habe beim magn. Kreis schon immer einen Klemmer. Warum wird H im Luftspalt riesig? Ist diese Erklärung richtig? der magn. Fluss ist überall gleich Fluss=µ*F*H also ist µ0*µr*Hfe=µ0*Hluft damit stimmt deine Aussage Hluft=Hfe*µr Wenn das die Erklärung ist, hab ich es endlich begriffen.
ja, die Beschreibung kommt hin. An der Grenzfläche zwischen Materie und Vakuum (Luft) ist die Normalkomponente von B stetig. Wenn B_Fe = B_Lu ist, dann muss H_Lu um den Faktor µ größer sein als H_Fe. Das gilt wie gesagt nur für die Normalkomponente. Aber da der Luftspalt sinnigerweise senkrecht zum Kern angebracht wird, ist die Normalkomponente die einzig relevante (eine Tangentialkomponente gibt es fast nicht). Hermann schrieb: > Wenn das die Erklärung ist, hab ich es endlich begriffen. das freut mich ;-)
Maxim S. schrieb: > möchte einen Step-Up-Wandler bauen, der mir aus 5V DC folgende > DC-Spannungen generiert: +16V(100mA), -16V(100mA) und +6V(200mA). Würde > dafür ein Ferritkern mit ca. 22mm Außendruchmesser ohne Luftspalt > reichen? Also z.B. dieser hier: > http://www.pollin.de/shop/dt/NDk5OTQ3OTk-/Baueleme... http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/spw_smps.html Mit 4.5V geht der primäre Spitzestrom bis 5.35A und liefert zusammengefasst 16V/0.4A bei 50kHz und deinen Kerndaten dazugetragen passt dein Kern gut. Es ergeben sich 11 Windungen 0.75mm Durchmesser primär und 15 Windungen für die 6V Wicklung und 2 x 37 für die 16V Wicklung. Danke etwas überzogener Eingabewerte wird es auch in der Praxis funktionieren. > Ich denke so an 10 bis 15 Primärwindungen und eine Frequenz > 20kHz. Mir > ist eine gerine Windungszahl wichtig, da bei einer eventuellen > Kleinserie das Wickeln nicht zu viel Arbeit verursachen soll. Da wirst du einen grösseren Kern brauchen oder eine höhere Frequenz, aber bei dem Hi-Flux Kern würde ich nicht über 100kHz gehen. > ODER: Wären eher solche Ferritkern-Sätze geeignet, da sie von der > Geometrie her einen Luftspalt haben? > http://www.pollin.de/shop/dt/NzI2OTQ3OTk-/Baueleme... Unsinn weil N48 ohne Luftspaltanlage nicht aussagt welcher der 4 Kerne das nun ist.
Hermann schrieb: > Dieser Quatsch, dass im Luftspalt die Energie steckt, > wird immer wieder abgeschrieben. Dieser "Quatsch" hat mich zum Master of Sciences gemacht. Wahrscheinlich hatten deiner Meinung nach die zwei Professoren, die meine Prüfer waren, auch keine Ahnung. Vom Rest der Physikwelt will ich erst gar nicht reden.
Michael K. schrieb: > Hermann schrieb: >> Dieser Quatsch, dass im Luftspalt die Energie steckt, >> wird immer wieder abgeschrieben. > > Dieser "Quatsch" hat mich zum Master of Sciences gemacht. Wahrscheinlich > hatten deiner Meinung nach die zwei Professoren, die meine Prüfer waren, > auch keine Ahnung. Vom Rest der Physikwelt will ich erst gar nicht > reden. Wenn du mal weitergelesen hättest, dann hättest du auch gesehen, daß Hermann seine Meinung inzwischen revidiert hat: Hermann schrieb: > Wenn das die Erklärung ist, hab ich es endlich begriffen. Achim S. schrieb: > das freut mich ;-)
asdf schrieb: > Wenn du mal weitergelesen hättest, dann hättest du auch gesehen, daß > Hermann seine Meinung inzwischen revidiert hat: Ich war mir bei der Ausdrucksweise nicht sicher ob es der selbe Hermann war. ;)
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Ok, also selber Wickeln wäre eine Notlösung. Ich habe soeben einen Flyback-Transformator gefunden, der passen könnte: http://katalog.we-online.de/ctm/datasheet/750030420.pdf Was mich noch wundert, ist, dass er zwei Primärwicklungen mit gleicher Windungszahl hat. Ist eine davon für das Sensing? Ich bräuchte nämlich so eine Kontrollwicklung für die Regelung mit PWM. Aber in etlichen Schaltplänen zu geregelten Sperrwandlern wird die Kontrollwicklung immer deutlich kleiner als die Primärwicklung dargestell. Ließe sich die zweite Primärwicklung dieses Modells als Kontrollwicklung gebrauchen? Oder ist sie gar genau dazu da?
Maxim S. schrieb: > Ließe sich die > zweite Primärwicklung dieses Modells als Kontrollwicklung gebrauchen? > Oder ist sie gar genau dazu da? Im Prinzip kannst Du jede Wicklung, in die im magn. Kreis induziert wird, als Kontrollwicklung verwenden. Sie sollte von der induzierten U her am besten auf einem Niveau sein, das für die nachfolgende Kontrollschaltung geeignet ist.
L. H. schrieb: > Maxim S. schrieb: >> Ließe sich die >> zweite Primärwicklung dieses Modells als Kontrollwicklung gebrauchen? >> Oder ist sie gar genau dazu da? > > Im Prinzip kannst Du jede Wicklung, in die im magn. Kreis induziert > wird, als Kontrollwicklung verwenden. > Sie sollte von der induzierten U her am besten auf einem Niveau sein, > das für die nachfolgende Kontrollschaltung geeignet ist. Ok, dann wäre das genau das Richtige. Vielen Dank!
Einen Luftspalt im Ringkern finde ich schon mutig, technisch machbar, aber mutig. Ringkerne für Speicherzwecke werden oft mit Kunststoffeinlagerungen gefertigt (Amidon) oder man nimmt Halbzeug (etwa E-Kerne) und fitschelt den Mittelsteg runter (oder kauft mit kürzerem Mittelsteg). Einlagen in E-Kernen in alle Schenkel sorgen auch außen für ordentlich Störfelder und wenn es auch nur ein zehntel Millimeter ist, das spröde Material presst man außen ganz schlecht ohne Brüche.
Boris O. schrieb: > Ringkerne für Speicherzwecke werden oft mit > Kunststoffeinlagerungen gefertigt Das Bindemittel so zu bezeichen ist schon etwas lustig. > (Amidon) Stellt keine Ringkerne her.
hinz schrieb: >> (Amidon) > > Stellt keine Ringkerne her. Ach?!? Natürlich tun die das: http://www.amidon.de/contents/de/d584.html
Thosch schrieb: > hinz schrieb: >>> (Amidon) >> >> Stellt keine Ringkerne her. > > Ach?!? > Natürlich tun die das: http://www.amidon.de/contents/de/d584.html Nein, ist nur ein Händler.
hinz schrieb: >> Ringkerne für Speicherzwecke werden oft mit >> Kunststoffeinlagerungen gefertigt > > Das Bindemittel so zu bezeichen ist schon etwas lustig. Das ist gar nicht lustig. Durch den extra eingebrachten Anteil an nichtmagnetischem Material im Kern wird ein weicher Einsatz der Sättigung bei höherer Sättigungsinduktion erreicht. Das nennt sich "verteilter Luftspalt" und ist bei Pulverkernen üblich. -> https://de.wikipedia.org/wiki/Ringkern Die Hersteller variieren den Anteil auch, um die Sättigungsinduktion anzupassen.
Boris O. schrieb: > Einlagen in E-Kernen in alle Schenkel sorgen auch außen für > ordentlich Störfelder und wenn es auch nur ein zehntel Millimeter ist, > das spröde Material presst man außen ganz schlecht ohne Brüche. Denke, mit den Störfeldern kann das eigentlich nicht recht weit her sein, weil sich die Magnetfeldlinien (bevorzugt) über die Kernhälften schließen wollen. Klar - wenn da Einlagen in den Trennspalten drin sind, "baucht" das Magnetfeld an den Querschnitt-Trennflächen (außen herum) aus. Aber dennoch bleibt es weitestgehend geschlossen. :) Das Zusammenzurren von Kernhälften ist immer etwas Fummelkram. Am besten geht es mit Spannbändern aus Weißblech (0,5 mm), das nach dem (provisorischen) Zusammenspannen verlötet wird. Wenn die Spannung nach der Lötung evtl. noch etwas zu schlapp ist, kann man sie durch Zwischenschieben von dünnem Pertinax od. Hartpapier erhöhen.
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