Parameter einer elektrischen Spule berechnen

RioRio · Anmeldungsdatum: 05.12.2021 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo zusammen,

ich möchte zwei Kupfer Spuhlen mit einem quadratischem Kern berechnen

Frage an euch:

- Gibt es eine Formel bzw. Programm (Internetseite), in/auf welcher ich meinen Sachverhalt "einfach" berechnen kann?

Ich habe zwei Sthalblechkerne (Quadratisch)
B) U Form Masse 20x20x180 U-Schenkel=45
A) I Form Masse 20x20x150

Ich möchte die Spuhle für 12V berechnen.

Die Stromstärke weiss ich noch nicht genau. evtl 3A

Daten von bestehender Wicklung
B) Wicklngen n=818 / R= 3,2ohm / QuerschnittDraht = 0,85mm2
A) n=534 / R=7,6ohm / QuerschnittD=0,4mm2

B) Der Kern U fungiert als Stator
A) Der Kern I als Rotor

Meine Ideen:
Folgendes habe ich schon berechnet:

--> Was sind die optimale Abmasse des Kerns?
Ich konnte den Wattverlust für die Kerne Berechnen.
Kern I = 1,522W
Kernu = 2,31

Das Material der Kerne ist M235-35A (1.0890)
7,69g/cm3
50Hz - 1,5T (Tesla)
Wattverlust 3,3W7kg

Die Spuhle sollte einen möglichst kleinen spezifischen Widerstand bei möglichst grosser Magnetwirkung erreichen.

Ich konnte die Induktivität für einen Rundenstahlkern berechnen:

mag. Feldkonstante: y0=1,2466x10-6 Vs/Am für Länge der Wicklung grösser oder gleich dem Spuhlendurchmesser

Induktivität (L)in "H": L=y0 x n2 x A/L

Spuhle A: L= 4073,67yH (genau berechnet) L = 3`258,93yH (nährungsrechner aus Webseite ohne die mag. Feldkonstante)
Spuhle B: L= 6082,95yH L = 4`866,25yH "mycro H"

XXX - ich konnte die Induktivität der Spuhle berechnen XXX

Annahme der Widerstände:

Spuhle A) R=7,6 Ohm -- QuerschnittDraht = 0,4mm2
Spuhle B) R=3,2 Ohm -- QuerschnittDraht = 0,85mm2

roh Kupfer = 0,017

spezifischer Widerstand (R) = (Länge Draht / (Leitwert Kupfer x Querschnitt Draht)

Somit habe ich eine Drahtlänge
A) L = 178,8m mit n=534 Wicklungen
B) L = 180m mit n=818 Wicklungen

Ich möchte die bestehenden Spuhlen nahvollziehen und anschliessend verbessern. Bzw. auf andere Spannungen oder Stromstärken anpassen.

Ich habe nun die Induktivität und den spez. Wiederstand . und den Wattverlust des Kerns und mehrere andere Kenngrössen der Spuhle.

Fragen:
-- Ich möcöhte die Magnetkraft der Spuhle A) berechnen und dann die grösse des Magneten bestimmen, welche als Stator zu ihr agieren.

Um den Ankerstrom zu berechnen und die Induzierte spannung muss ich:
die mag Flussdichte B= yo x yrr x H
die mag Feldstärke H= B/yo
den mag Fluss berechnen. = B x A

U induziert = maschienendkonstante x magnetische fluss des Erregerfeldes x Drehzahl (annahme 50Hz)

??!!
- kann mir jemand sage, wie ich die Maschienenkonstante c berechne
- und yr für die mag Flussdichtenformel?

EDIT: Ich habe den Beitrag nochmals editiert und bin bei meinen Recherchen nochmals weitergekommen.

B=F / I x s

Irgendwie habe ich zu viele unbekannte und .... Hammer

Hat jemand einen guten Tipp für mich?

wünsche euch einen schönen 2. Advent Abend
Rio

gast_free · Anmeldungsdatum: 15.07.2021 Beiträge: 195

Ich komme mit Deinen Angeben nicht klar. Du schreibst:

"ich möchte zwei Kupfer Spuhlen mit einem quadratischem Kern berechnen"

Dann aber:

"Ich habe zwei Sthalblechkerne (Quadratisch)
B) U Form Masse 20x20x180 U-Schenkel=45
A) I Form Masse 20x20x150 "

Hier währe eine Skizze Hilfreich. Was darf ich mir unter einem U-Förmigen quadratischen Stahlblechkern vorstellen. Ich will hier nicht herum raten.

Was möchtest Du überhaupt?

Zitat:
"B) Der Kern U fungiert als Stator
A) Der Kern I als Rotor "

Soll das ein E-Motor werden?

"Die Spuhle sollte einen möglichst kleinen spezifischen Widerstand bei möglichst grosser Magnetwirkung erreichen. "

Was ist der spezifische Widerstand einer Spule? Meinst Du den ohmschen Widerstand der Wicklungen? Dann sollten die Drähte einen möglichst großen Querschnitt besitzen.

Solche komplexen Fragen würde ich durch Messungen in einem Labor klären. Man kann durch Berechnungen erste Anhaltspunkte finden. Jedoch würde ich bei einer Optimierung immer auf Messungen zurück greifen und diese ggf. in ein Rechnenmodell einfließen lassen.

Übrigens: Magnetische Felder in Verbindung mit magnetischen Werkstoffen sind kein triviales Thema.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Ich habe lange überlegt, ob ich hier antworten soll. Aber so wie du das beschreibst, designt man keine Wickelgüter. Erstens sind die Anforderungen viel zu vage beschrieben (du sagst ja nicht mal, was genau deine Anforderungen sind). Die richtige Auslegung eines simplen Trafos ist schon Gegenstand einer kleinen Projektarbeit. Ich würde auf etwas fertiges zurückgreifen, oder, wenn es nicht anders geht, die Datenblätter des Kerns konsultieren. Dort gibt es meist konkrete Hinweise. Das Wichtigste ist, dass der Kern bei der verwendeten Frequenz nicht in Sättigung gehen darf - das erreicht man meist durch entsprechende Faustformeln. Wir haben in der Schule mal einen Trafo von der Pieke an berechnet - das war damals ein einmonatiges Schulprojekt (und so langweilig, dass ich seitdem nichts mehr davon riechen kann). Gegen die Dimensionierung eines Motors ist das aber noch ein "Klacks" (jeder Energietechniker wird dir das bestätigen).

So wie du das hier schilderst, wäre es so, als würdest du fragen: Ich habe ein Stück Eisen und einen Hammer - wie baue ich daraus einen Viertakt-Motor mit 50 PS? Sowas kann man nicht sinnvoll in einem Forum diskutieren - da musst du schon etwas mehr in dich gehen.