Formel für Magnetfeldstärke an Spule

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo allerseits,
da ich mir einen elektromagneten baue brauche ich die formel für die
stärke des magnetfeldes
meine spule hat folgende daten:

wdg: 1000,2000 (anzapfung)
q: 0,5mm²
U:0 - 230V DC
Spulenlänge: ca. 45mm
Kern: Eisen

I: ?
mH: ?

kennt jemand eine formel für den strom und für die feldstärke?
ich wär euch sehr dankbar : )

mfg TILT

#2

Hallo allerseits,

Hi,
Spez. Widerstand Kupfer
ρ = 0,0178 Ohm * mm² / m
R = (0,0178 Ohm * mm² / m) * 0,045m * 2000 Wd. / 0,5mm²
R = 3,204 Ohm
I = U / R
I = 230 V / 3,204 Ohm = 71,785 A

H = I * n / l
H = 71,785 A * 2000 Wd. / 0,045m = 3,19 MH

Gruß.Timo

da ich mir einen elektromagneten baue brauche ich die formel
für die
stärke des magnetfeldes
meine spule hat folgende daten:

wdg: 1000,2000 (anzapfung)
q: 0,5mm²
U:0 - 230V DC
Spulenlänge: ca. 45mm
Kern: Eisen

I: ?
mH: ?

kennt jemand eine formel für den strom und für die feldstärke?
ich wär euch sehr dankbar : )

mfg TILT

#3

Hi,
Spez. Widerstand Kupfer
ρ = 0,0178 Ohm * mm² / m
R = (0,0178 Ohm * mm² / m) * 0,045m * 2000 Wd. / 0,5mm²
R = 3,204 Ohm
I = U / R
I = 230 V / 3,204 Ohm = 71,785 A

H = I * n / l
H = 71,785 A * 2000 Wd. / 0,045m = 3,19 MH

Gruß.Timo

Oha 72A o0
da muss ich mir wohl nochmal gedanken machen
danke schonmal für die antwort

gibt es ne möglichkeit den strom möglichst unter 5A zu halten?
evtl. dünnerer draht + mehr windungen?

#4

Hi,

Oha 72A o0
da muss ich mir wohl nochmal gedanken machen
danke schonmal für die antwort

gibt es ne möglichkeit den strom möglichst unter 5A zu halten?
evtl. dünnerer draht + mehr windungen?

  • Kleinerer Querschnitt
  • mehr Windungen bei gleichem Durchmesser
  • größerer Spulendurchmesser bei gleicher Windungsanzahl
  • kleinere Spannung
  • anderes Leitungsmaterial mit kleinerem spez. Widerstand
  • höhere Umgebungstemperatur

Gruß.Timo

#5

Hallo Timo,
ich würden mal sagen, dass Du da Unsinn gerechnet hast. Mit den Angaben in der Frage läßt sich nichts ausrechnen.

Spez. Widerstand Kupfer
ρ = 0,0178 Ohm * mm² / m
R = (0,0178 Ohm * mm² / m) * 0,045m * 2000 Wd. / 0,5mm²
R = 3,204 Ohm

Die Länge der Spule läßt keine Rückschlüsse auf die Drahtlänge zu. Dazu wären nähere Angaben zur Bauform der Spule, z.B. der mittlere Spulenumfang nötig.

I = U / R
I = 230 V / 3,204 Ohm = 71,785 A

Auch diese Rechnung ergibt keinen Sinn. Wäre dieser Spulenwiderstand korrekt, könnte der Strom zwar fließen, aber die Spule würde sofort verbrennen. Mit ziemlicher Sicherheit ist der mittlere Umfang wesentlich größer als 45 mm und demzufolge der Strom wesentlich kleiner. Ein Spulenumfang von 45 mm würde nur zu einem winzig kleinen Kern passen und man würde dann dort auch kaum die 2000 Windungen mit der angegebenen Drahtstärke unterbringen.

H = I * n / l
H = 71,785 A * 2000 Wd. / 0,045m = 3,19 MH

hä ??? was bitte sollen „3,19 MH“ sein ??? Um die Feldstärke zu berechnen brauchst Du die genaue Geometrie des Eisenkernes und wenn der mehr als nur einen kurzen Luftspalt hat, was bei einem Elektromagneten eigentlich immer der Fall ist, ist das Feld nur noch näherungsweise über numerische Verfahren bestimmbar.

Jörg

#6

dito

Hallo Timo,

Hi Jörg,

ich würden mal sagen, dass Du da Unsinn gerechnet hast. Mit
den Angaben in der Frage läßt sich nichts ausrechnen.

s.u.

Spez. Widerstand Kupfer
ρ = 0,0178 Ohm * mm² / m
R = (0,0178 Ohm * mm² / m) * 0,045m * 2000 Wd. / 0,5mm²
R = 3,204 Ohm

Die Länge der Spule läßt keine Rückschlüsse auf die Drahtlänge
zu. Dazu wären nähere Angaben zur Bauform der Spule, z.B. der
mittlere Spulenumfang nötig.

Habe angenommen, dass der Fragesteller mit der „Länge“ die Länge einer Windung meinte.
Mit diesem Wert habe ich gerechnet und das korrekt.

I = U / R
I = 230 V / 3,204 Ohm = 71,785 A

Auch diese Rechnung ergibt keinen Sinn. Wäre dieser
Spulenwiderstand korrekt, könnte der Strom zwar fließen, aber
die Spule würde sofort verbrennen. Mit ziemlicher Sicherheit
ist der mittlere Umfang wesentlich größer als 45 mm und
demzufolge der Strom wesentlich kleiner. Ein Spulenumfang von
45 mm würde nur zu einem winzig kleinen Kern passen und man
würde dann dort auch kaum die 2000 Windungen mit der
angegebenen Drahtstärke unterbringen.

Die Werte stammen nicht von mir, insofern kann ich leider auch nichts für den derart großen Strom und die dadurch entstehende Wärme.

H = I * n / l
H = 71,785 A * 2000 Wd. / 0,045m = 3,19 MH

Bei der Einheit habe ich mich verschrieben (müsste A/m) sein), aber sonst korrekt :
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnet

hä ??? was bitte sollen „3,19 MH“ sein ??? Um die Feldstärke
zu berechnen brauchst Du die genaue Geometrie des Eisenkernes
und wenn der mehr als nur einen kurzen Luftspalt hat, was bei
einem Elektromagneten eigentlich immer der Fall ist, ist das
Feld nur noch näherungsweise über numerische Verfahren
bestimmbar.

Wo hast du das denn her? Es war nach der magn. Feldstärke und nicht nach der Induktivität gefragt.

Gruß.Timo

Jörg

#7

Hallo allerseits,
da ich mir einen elektromagneten baue brauche ich die formel
für die
stärke des magnetfeldes
meine spule hat folgende daten:

wdg: 1000,2000 (anzapfung)
q: 0,5mm²
U:0 - 230V DC
Spulenlänge: ca. 45mm
Kern: Eisen

I: ?
mH: ?

kennt jemand eine formel für den strom und für die feldstärke?
ich wär euch sehr dankbar : )

Hallo TILT.
Was Jörg Dir geantwortet hat ist absolut richtig! Keiner kann mit den Angaben die Du gemacht hast die Werte ausrechnen die Du haben willst.
Es fehlen noch Abmessungen des Wickelraums. Also mindestens der Innendurchmesser der Wicklung. Der Außendurchmesser läßt sich dann über die Länge und sie Wickeldaten bestimmen. Außerdem braucht man die Maße des Kerns, Querschnittsform und -fläche, sowie seine Länge. Die Bezeichnung ‚Eisen‘ in diesem Zusammenhang bedeutet für den Fachmann Reineisen, was aber nur in seltenen Fällen zur Anwendung kommt. Daher ist es auch wichtig, welches Magnetmaterial Du verwendest. Entweder Du gibst die magnetischen Werte an, oder eine gängige Handelsbezeichnung für Magnetwerkstoffe. Dan kann man die Werte den Handbüchern entnehmen.

Bei einer Spulenoptimierung geht man normalerweise den umgekehrten Weg. Man gibt eine gewünschte Kraft vor und bestimmt dann die erforderlichen elektrischen und geometrischen Werte. Dann läßt sich prüfen ob man überhaupt die Forderungen bezüglich Leistung und Baugröße erfüllen kann.

Dazu gibt es bestimmt fertige Programme.
Da Du aber AZUBI bist, würde ich Dir dringend von einem solchen Weg abraten. Viel besser kannst Du die Zusammenhänge lernen wenn Du Dir eine solche Optimierungsrechnung mit Hilfe eines EXCEL-Rechenblattes erstellen würdest.
Mit freundlichen Grüßen
Alexander Berresheim

#8

noch zu beachten.
Hi Timo,

die Wikipediaformel ist schon richtig, allerdings gilt diese so wie du sie verwendest hast nur in Luftspulen, wenn die Länge der SPule groß gegen die Durchmesser ist (mal davon abgesehen ist das l nicht die Drahtlänge, sondern die geometrische Länge oder Höhe der Spule). Sobald da aber ein ferromagnetisches Material eingebracht wird ändert sich das Feld aufgrund des Sättigungsverhaltens (das µ ist hängt von der Feldstärke ab) des Materials. Mit Material können halt nur Felder bis ca. 2 T erreicht werden. Bei Deiner Berechnung mit 3,19 MA/m würde dies in Luft einem Fluss von B = ca. 4T bedeuten und von daher ist die Berechnung so nicht ganz richtig.
Schönen Abend
Brombär

#9

Hallo Timo,

Habe angenommen, dass der Fragesteller mit der „Länge“ die
Länge einer Windung meinte.

Wenn jemand den mittleren Umfang meint, würde er sicher nicht „Länge“ schreiben.

Mit diesem Wert habe ich gerechnet und das korrekt.

Formal mag das korrekt sein, physikalisch ergibt es aber keinen Sinn. Damit kannst Du nur die magnetische Erregung innerhalb einer Luftspule berechnen. Danach ist aber nicht gefragt.

I = U / R
I = 230 V / 3,204 Ohm = 71,785 A

Auch diese Rechnung ergibt keinen Sinn. Wäre dieser
Spulenwiderstand korrekt, könnte der Strom zwar fließen, aber
die Spule würde sofort verbrennen. Mit ziemlicher Sicherheit
ist der mittlere Umfang wesentlich größer als 45 mm und
demzufolge der Strom wesentlich kleiner. Ein Spulenumfang von
45 mm würde nur zu einem winzig kleinen Kern passen und man
würde dann dort auch kaum die 2000 Windungen mit der
angegebenen Drahtstärke unterbringen.

Die Werte stammen nicht von mir, insofern kann ich leider auch
nichts für den derart großen Strom und die dadurch entstehende
Wärme.

Die Werte stammen insofern von Dir, als Du einfach die Länge als mittleren Umfang umdefiniert hast und dabei nicht bemerkt hast, dass diese Annahme völlig an der Realität vorbeigeht.

H = I * n / l
H = 71,785 A * 2000 Wd. / 0,045m = 3,19 MH

Bei der Einheit habe ich mich verschrieben (müsste A/m) sein),
aber sonst korrekt :
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnet

Diese Beschreibung hat nur populärwissenschaftliches Niveau und taugt nicht dazu, die Verhältnisse in einem Elektromagnet mit Eisenkern zu verstehen oder gar konkrete Berechnungen anzustellen. Wie ich bereits schrieb, gelten die Formeln ausschließlich im Inneren einer Luftspule. Davon ist hier aber keine Rede.

hä ??? was bitte sollen „3,19 MH“ sein ??? Um die Feldstärke
zu berechnen brauchst Du die genaue Geometrie des Eisenkernes
und wenn der mehr als nur einen kurzen Luftspalt hat, was bei
einem Elektromagneten eigentlich immer der Fall ist, ist das
Feld nur noch näherungsweise über numerische Verfahren
bestimmbar.

Wo hast du das denn her?

Wie jeder E-Technik-Student habe auch ich das in den Grunlagenvorlesungen zigfach durchgekaut. Außerdem gehörte die Berechnung magnetischer Kreise sogar zu einem der Schwerpunktthemen meines Studienganges. Du solltest also eventuell die Möglichkeit in Betracht ziehen, dass ich weiss, wovon ich schreibe.
Außerdem steht das in jedem Buch über Grundlagen der Elektrotechnik.

Es war nach der magn. Feldstärke und
nicht nach der Induktivität gefragt.

Von Induktivität war auch nie die Rede.

Jörg