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Zylinderspule

Wechselstromkreis

Schaltungen mitSpulen

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Parallelschaltung

Transformator

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AfuTUB-KursTechnik Klasse E 06:

Spule und Transformator

DK0TUAmateurfunkgruppe der TU Berlin

https://dk0tu.de

WiSe 2017/18 – SoSe 2018

cbea

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Amateurfunkgruppe der Technische Universität Berlin (AfuTUB), DKØTU, Stand: Mon Apr 9 14:02:14 2018 +02001

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Einleitung / Spule

Wofür braucht man Spulen?

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Einleitung

Diverse Anwendungsmöglichkeiten

• Erzeugung von Magnetfeldern• Detektion von Magnetfeldern• Transformator• Relais• Elektromotor• Lautsprecher• Mikrofon• LC-Schwingkreis• Tief-, Hoch-, Bandpass• Stromflussglättung• Energiespeicher• Drossel• NFC, RFID-Transponder

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Einleitung / Spulen-Beispiele

[1]

Abb. 1: Verschiedene Spulen

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Einleitung / SMD-Spule

[2]

Abb. 2: Spulen in SMD

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Das magnetische Feld

[3]

Abb. 3: Magnetisches Feld um einen Leiter

[4]

Abb. 4: Magnetisches Feld einer Spule

• um jeden stromdurchflossenen Leiter baut sich ein konzentrisches,magnetisches Feld auf

• magnetische Felder summieren sich in einer Spule• magnetische Felder in einer Spule sind näherungsweise homogen• wird mit zunehmendem Strom stärker• nimmt mit zunehmendem Abstand ab

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3D Magnetisches Feld

[5]

Abb. 5: Zeigt die B-Feldstärke als eine Funktion des Ortes in einer Zylinderspule mit zehn Windungen.Die Schnittebene geht durch das Zentrum in axialer Richtung.

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Zylinderspule

Zylinderspule

[? ]

Abb. 6: Lange Luftspule

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Berechnung der Induktivität

L =µ · A`m

· N2

mitµ = µ0 · µr

µ0 = 1, 25666 · 10−6 Hm: magnetische Feldkonstante

µr relative PermeabilitätA Querschnitt der SpuleN Windungszahl`m mittlere Feldlinienlänge

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Funktionsprinzip im Wechselstromkreis

[6]

Abb. 7: Phasenverschiebunginduktiv

• Magnetisches Feld wird ständig umgepolt• Selbstinduktionsspannung entsteht• Diese ist dem Strom entgegengerichtet• Strom wird “gebremst”

Merksatz

[Bei] Induktivitäten: Ströme sich verspäten

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Induktiver Widerstand

Abhängig von der Frequenz f .

Induktivität als Blindwiderstand

XL = 2 · π · f · L

Der Blindwiderstand steigt bei zunehmender Frequenz.Der Blindwiderstand steigt bei größerer Induktivität.

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Induktiver Widerstand

Abhängig von der Frequenz f .

Induktivität als Blindwiderstand

XL = 2 · π · f · LDer Blindwiderstand steigt bei zunehmender Frequenz.Der Blindwiderstand steigt bei größerer Induktivität.

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Schaltzeichen

Abb. 8: Schaltzeichen einer Spule

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Abb. 9: Spulen in einer Reihenschaltung

Reihenschaltung

Lgesamt = L1 + L2 + L3 + ...

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Parallelschaltung

Abb. 10: Spulen in einer Parallelschatung

Parallelschaltung1

Lgesamt= 1

L1+ 1

L2+ 1

L3+ · · ·

Lges =1

1L1

+ 1L2

+ 1L3

+ · · ·

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[7]

Abb. 11: Transformator

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Transformator

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Abb. 12: Transformator

Übertrager

N1

N2=

U1

U2

Die Spannungen verhalten sich analog zu den Windungszahlen der Spulen einesTransformators.

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Referenzen/Links

• Moltrecht E 06:

https://www.darc.de/der-club/referate/ajw/lehrgang-te/e06/

• WP Trafo:

https://de.wikipedia.org/wiki/Transformator

• WP Spule:

https://de.wikipedia.org/wiki/Spule_(Elektrotechnik)

[1] Abbildung 1: Spulen

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electronic_component_inductors.jpg

[2] Abbildung 2: Spulen in SMD

https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Planar_core_assembly_exploded.png

[3] Abbildung 3: Magnetisches Feld um einen Leiter

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:RechteHand.png

[4] Abbildung 4: Magnetisches Feld einer Spule

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:VFPt_Solenoid_correct2.svg

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Referenzen/Links

[5] Abbildung 5: Feldstärke

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solenoid.png

[6] Abbildung 7: Phasenverschiebung

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Phasenverschiebung_induktiv.svg

[7] Abbildung 11: Transformator

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trafo_6.jpg

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