DOC - Projektlabor
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Technische Universität Berlin Elektrotechnik SS 2005 Referat Thema : Spulen Camara Nfamory 227488 Inhaltverzeichnis 1 2 3 4 5 6 Definition der Spulen bzw Induktivität Induktionsgesetz Bewegung eines Magnetfeldes entlang einer Spule Komplexer Widerstand einer Spule Verschiedenen Arten von Spulen bzw Bauformen Anwendung 1 Definition der Spulen bzw Induktivität Die Induktivität ist eine physikalische größe, die die Elektromagnetische Wirksamkeit bzw Selbstinduktivität einer Spule oder allgemein eines elektrischen Leiters bezeichnet. 2 Induktionsgesetz. Es lautet: In differentieller Form U d d N* dt dt Also durch den Spulenfluss hat man das Induktionsgesetz in Differentialform erhalten. Udt N * B * A N Spulenfluss Die grösse des wird als Induktionsfluss bzw Spulenfluss genannt. Wenn alle Windungen den gleichen Fluss einschliessen ,vereinfacht sich der Ausdruck für den Induktionsfluss zu : N Wobei Ndie Anzahl der Windungen ist. 3 Experiment zum Induktionsgesetz. Wird ein Stabmagnet in eine Luftspule mit N Windungen hineinbewegt ,so Zeigt ein angeschlossenes Voltmeter einen Auschlag , (Z.B vom Nullpunkt in der Mitte ) nach Recht ,solange der Magnet hineinbewegt. Wird der Magnet anschliessend wieder hereausbewegt, so zeigt sich auch am Voltmeter ein Auschlag in die entgegengesetz Richtung. Abbildung 1 Die Induktion B= des Magneten erzeugt beim Einführen in die Spulenfläche A= einen zeitlichen veränderlichen Fluß Also bei N Windungen der Spule wird: U N d d dt dt mit =B*A und =L*I Also setzen wir =L*I in die O.g Gleichung ein. Selbstinduktivität Ul L di dt Das Bedeutet : die Selbstinduktivität von einer Leiteranordnung Eingeschlossener Induktionsfluss L*I=,der von dem ,indieser Leiteranordnung fließenden Strom i hervorgerufen wird ,ist über die Selbstinduktivität L mit diesem Strom verknüpft. 4 Bewegung eines Magnetfeldes entlang einer Spule. Wird ein Magnetfeld (Z.B ein Dauermagnet )an der feststehenden Leiterschleife oder Spule vorbeigeführt ,wird ebenfalls in der Spule eine spannung induziert. Abbildung 2 andi ich konnte nicht kopieren. Bewegung eines Dauermagnetes an einer Spule vorbei. 5 komplexer Widerstand einer Spule. Bei der Spule eilt die Spannung gegenüber dem Strom um ein Viertel der Periodendauer voraus oder der Strom eilt die Spannung um ein Viertel Der Periodendauer nach Der Induktive Blindwiderstand di An U l einer l * lSpuleder Induktivität L=1H entsteht bei einer Spannung di/dt=1A/S die dt U=1V Spannung 6 Anwendung der Komplexen Rechnung ergibt mit der Differentiations-Regel aus. Die Induktivität verspätet den Strom Ul l * dil jl * I l dt Damit ist die Impedenz Z= jl Betrag :Z =l und Phasenwinkel = +90 Bemerkung: Beim Impedenz ist die Frequenz von 0Hz gegeben.so hat der Z =0 Und wenn die Frequenz von Hz ist,so erhält man auch Z = Der Zeiger der Impedenz Z zeigt die Richtung der imaginären Achse ,sein Realteil ist gleich Null, sein Imaginärteil ist positiv. Z wird als positiver Blindwiderstand bezeichnet , oder auch als induktiver Blindwiderstand Zeigerdiagram Schaltet man an einer Spule die Spannung ein ,so steigt die Strom stärke von 0A, zunächst rasch an ,je größer die Stromstärke durch die Spule bereits ist ,desto langsamer wir weitere Stromanstieg ,bis schließlich der Sättigungsstrom erreicht ist und die Stromstärke konstant bleibt. 7 Verschiedenen Arten von Spulen bzw Bauformen. Bei der Spule haben wir viele Verschiedenen Flachspule , Torroidspule ,Kreisringspule ,Drosselspule Zylinderspule ,Kupferfolienspule, Eisenkernspule. 7a Eisenkernspulen Die Eisenkernspule ist eine Spule mit integrierten Eisenkern .Durch die ferromagnetische Eigenschaften des Kerns wird die Permeabilität erhöht, was zu einer höheren magnetische Flussdichte in der Spule führt. Spulen mit Eisenkern werden bei Trafos, Induktivitäten bzw Drosseln, Elektromagneten ,Relais verwendet. 7b Kupferfolienspule. Diese Spule ist eine Senderbauforme der Luftspule ,die Nicht aus Kupferdraht ,sondern aus konzentrischen Lagen Von Dünnen, isolierten Kupferblech besteht ,wird in der Regel auf einen Holzkern gewickelt. Vorteil: gegenüber gewöhnlichen Drahtspulen ist die erheblich größere mechanische Stabilität und damit geringe Anfälligkeit gegen Mikrofonie und Selbstinduzierte Resonanzen. Nachteil : ist der höhere Preis und das hohe Gewicht. Folienspulen werden gern in hochwertigen Frequenzweichen benutzt. Denkbar wäre auch die Herstellung aus Silberblech ,zur Zeit werden solche Spulen aber zumindest nicht industriell Hergestellt 1.6 Anwendung. Die Trägheit einer Spule gegen Strom Änderung Wird zur Stromstabilisierung und zur Erzeugung höherer Spannung angewendet In einem Radioempfänger wird eine auf einen Ferritkern gewickelte Spule im Langmittel und Kurzwellenbereich zugleich als Antenne verwendet. Bei Leuchtstoffröhren werden Drosselspulen vorgeschaltet ,die zum einen die Betriebsspannung während des Leuchtens durch die Vorschaltung des Blindwiderstandes, reduzieren und zum anderen mit Hilfe eines zusätzlichen Startes zur Stromunterbrechung die notwendige hohe Zündspannung erzeugen. -------------------------------------------------------------------Quellen: - Induktionsgesetz---------------------Skript GET IB Seite 28 - Experiment zum Induktionsgesetz ------------Internet http://www.iee.tu-berlin.de/lehre/SupplementET.pdf - Bewegung eines Magnetfeldes entlang einer Spule. ---------------------------------------Skript GET IB Seite 30/31 - Komplexer widerstand einer Spule---Skript GET IA S 71/72 Anwendung der Komplexen Rechnung--Skript GET IA S72 Verschiedenen Arten von Spulen bzw Bauformen und Anwendung ------------------------------------------------------Im Internet - http://www.ilexikon.com/Spule_(Elektrotechnik).html#Bauformen TU-Berlin
