Hallo!
Ich habe eine Spule, die mit einem Kupferlackdraht von 0,375 mm Durchmesser gewickelt wurde. Zur Auslegung der Ansteuerschaltung muss ich wissen, wie hoch der maximale Strom sein darf. Gibt es da vielleicht eine Tabelle, oder richtet man sich generell für alle Spulen nach einer bestimmten max. zulässigen Stromdichte, oder hängt auch die zulässige Stromdichte von den Parametern der Spule (Windungszahl, Abmessungen etc.) ab?
Vielen Dank für eure Hilfe!
Thomas
Versuch macht klug!
Hallo zurück!
Dazu müsste man wissen: Wie ist die Spule aufgebaut, Durchmesser, Länge, Mit Harz getränkt, wenn ja mit welchem. Wie ist sie eingebaut, Gehäuse - ja oder nein? Wenn Ja - wie ist die Wicklung ausgeführt? Wenn nein - dennoch die Abmessungen. Die Umweltbedingungen, …
Und die Einschaltdauer ist auch wichtig.
Also Du siehst - Versuch macht klug!
Viel Spass beim experimentieren.
Kalle
Hallo Thomas,
Ich habe eine Spule, die mit einem Kupferlackdraht von 0,375
mm Durchmesser gewickelt wurde. Zur Auslegung der
Ansteuerschaltung muss ich wissen, wie hoch der maximale Strom
sein darf. Gibt es da vielleicht eine Tabelle, oder richtet
man sich generell für alle Spulen nach einer bestimmten max.
zulässigen Stromdichte, oder hängt auch die zulässige
Stromdichte von den Parametern der Spule (Windungszahl,
Abmessungen etc.) ab?
Das Hauptproblem ist thermischer Natur.
Dadurch spielt in erster Linie der Aufbau ein Rolle.
Eine einlagig direkt auf einen Eisenkern gewickelte Spule wird ihre Wärmeenergie besser los als eine Mehrlagige auf einem Spulenkörper, welche dann noch mit einem Kunststoffgehäuse umgeben ist.
Insofern ist ist die maximale Verlustleistung, innerhalb gewisser Grenzen, konstruktiv bedingt.
Da thermische Massen relativ träge sind, spielt der Mittelwert der Verlustleistung die Hauptrolle. Meist liegt die thermische Zeitkonstante im Bereich von Sekunden bis Minuten. Grosse Trafos, wie sie in der Energieübertragung verwendet werden, sind da schon im Bereich von 30 bis 60 Minuten. Die kann man dann schon mal für 10 Minuten mit etwas Überlast betreiben.
Beim Betrieb mit Wechselspannung oder gepulster Gleichspannung (PWM) spielt dann die Induktivität ein zusätzliche Rolle.
In diesem Fall wird der Strom zuerst durch die Induktivität begrenzt. Wenn dann der Kern in die Sättigung kommt, wird der Strom nur noch durch den Wicklungswiderstand begrenzt.
MfG Peter(TOO)
Hallo Peter! Danke erstmal für den Beitrag.
Das Hauptproblem ist thermischer Natur.
Also, die Spule wird an einer rechteckförmigen Wechselspannung betrieben (max. 1300V). Der Kern ist rechteckig, hohl und aus PVC (Länge: 214 mm, Breite: 130 mm, Höhe: 50,8 mm). Der Draht (Durchm. 0,375 mm) wird spiralförmig auf den Kern gewickelt. Also einmal von innen nach außen, dann kommt eine 0,4 mm starke Papierschicht auf die Lage, auf die wiederum die nächste Spirale usw., bis die Kernhöhe von 50,8 mm erreicht ist. Das sind genau 66 Spiralen und insgesamt hat die Spule 263 Windungen.
Ich muss wissen, welcher Strom (Effektivwert) im Dauerbetrieb fließen darf, ohne dass sich die Spule auf über 80°C erhitzt. Nachdem, was du geschildert hast, ist das wohl nicht so einfach zu bestimmen. Gibt es vielleicht Literatur mit Tabellen und Diagrammen, aus denen man die Daten ermitteln kann?
Wäre andernfalls eine grobe Schätzung möglich, mit der man auf der sicheren Seite ist?
MfG,
Thomas
Hallo,
wie die anderen schon geschrieben haben, variiert das sehr - aber so als Ausgangspunkt: bei Trafos rechnet man mit etwa 3 A / mm². Das ist sicher sehr vorsichtig, weil Trafos dicht gewickelt und schlecht gekühlt sind.
Gruss Reinhard
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hallo Thomas,
Also, die Spule wird an einer rechteckförmigen Wechselspannung
betrieben (max. 1300V).
1.3 kV ??
Und Frequenz hast du da keine ??
Ein Tastverhältnis solltest du auch noch angeben !!
Der Kern ist rechteckig, hohl und aus
PVC (Länge: 214 mm, Breite: 130 mm, Höhe: 50,8 mm). Der Draht
(Durchm. 0,375 mm) wird spiralförmig auf den Kern gewickelt.
Also einmal von innen nach außen, dann kommt eine 0,4 mm
starke Papierschicht auf die Lage, auf die wiederum die
nächste Spirale usw., bis die Kernhöhe von 50,8 mm erreicht
ist. Das sind genau 66 Spiralen und insgesamt hat die Spule
263 Windungen.
Meinst du mit „Spiralen“ die Lagen ??
Oder hast du Scheibenwicklungen ??
Irgendwie passt da noch nicht alles zusammen ?!
http://www.fundus.org/pdf.asp?ID=6793
Papier ist ein recht guter thermischer Isolator.
Für die DC-Verlustleistung wäre jetzt der Widerstand mal angesagt.
Aus deinen geometrischen Angaben könnte man jetzt die Drahtlänge berechne, aber dazu bin ich jetzt zu faul !!
Also rechne das mal selbst aus oder miss mit dem Ohmmeter mal nach.
Wäre andernfalls eine grobe Schätzung möglich, mit der man auf
der sicheren Seite ist?
Du kannst die Spule mit Gleichspannung betreiben und dabei Strom, Spannung und Temperatur messen. Über Strom und Spannung hast du ja dann die Leistung, welche in der Spule verheizt wird.
Im Prinzip kannst du über die Änderung der Widerstandes auch die durchschnittliche Temperatur der Spule berechnen.
MfG Peter(TOO)
1.3 kV ??
Und Frequenz hast du da keine ??
Ein Tastverhältnis solltest du auch noch angeben !!
Meinst du mit „Spiralen“ die Lagen ??
Oder hast du Scheibenwicklungen ??
Für die DC-Verlustleistung wäre jetzt der Widerstand mal
angesagt.
Aus deinen geometrischen Angaben könnte man jetzt die
Drahtlänge berechne, aber dazu bin ich jetzt zu faul !!
Ist das sehr kompliziert? Jemand anders hat geschrieben, dass man grundsätzlich von einer Stromdichte von 3 A/mm² ausgehen kann, wenn man sehr vorsichtig sein will.
Gruß,
Thomas
Hallo Fragewurm,
DC-Betrieb:
(1.3kV)2 / 923.5Ohm = 1.83 kW
Stromdichte:
1.3kV / 932.5Ohm = 1.4A
0,375 mm Durchmesser = 0.11mm2
1.4A / 0.11mm2 = 12.67A/mm2
Ohne jetzt die Induktivität zu kennen, kann man aber nicht berechnen, welcher Strom fliesst, aber bei 13Hz ist das Ganze immer noch als Herdplatte zu gebrauchen.
Wie bekommst die Wärme Weg ???
Ich glaube die ganze Konstruktion sollte nochmals überdacht werden !!
MfG Peter(TOO)
Hej Peter (TOO),
ich denke Du machst einen kleinen Fehler, wenn Du nicht das Tastverhältnis betrachtest. Ich denke da kommt noch ein Faktor 0,5 zu Deinen 12,678 A/mm2 dazu. Oder täusche ich mich da? Nicht dass das Deine Schlussfolgerung mit der Herdplatte ändert … .
GRuss
Brombär
Ist das sehr kompliziert? Jemand anders hat geschrieben, dass
man grundsätzlich von einer Stromdichte von 3 A/mm² ausgehen
kann, wenn man sehr vorsichtig sein will.Gruß,
Thomas
Hallo Thomas,
ich hätte wohl noch dazusagen sollen, dass die Leistung mit dem Quadrat des Stromes wächst - wenn dir Peter also 12 A/mm² ausrechnet, dann wird es nicht 4 mal so heiss wie bei meiner Pi x Daumen-Regel, sondern 16 mal!
Gruss Reinhard
PS Vorbeugung gegen Klugscheisserei: 4 mal so heiss, bedeutet, die durch die elektrische Verlustleistung erzeugte Temperaturerhöhung über die Umgebungstemperatur ist 4 mal so gross.
Danke an alle!
Vielen Dank an alle! Also, die 3 A/mm² werden wohl reichen. Das wären 331 mA. Wenn ich jede Spule entsprechend absichere, werden die wenigstens nicht zur Herdplatte…
Gruß,
Thomas
Hallo Brombär,
ich denke Du machst einen kleinen Fehler, wenn Du nicht das
Tastverhältnis betrachtest. Ich denke da kommt noch ein Faktor
0,5 zu Deinen 12,678 A/mm2 dazu. Oder täusche ich mich da?
Bezogen auf die mittlere Verlustleistung und Stromdichte stimmmt 0.5 schon.
Um jetzt aber genauere Ausagen zu treffen, muss man auch noch die thermischen Zeitkonstanten des Aufbaus kennen.
Mit dem Mittelwert darf man nur rechnen wenn
tthermisch >> telektrisch ist. Bei 13 Hz muss das nicht gewährleistet sein.
MfG Peter(TOO)
Hi Peter,
hm mag sein. Aber im Endeffekt bleibt die Heizung ja bestehen und ihc habe wieder was dazugelernt.
Gruss
Brombvär