Magnetische Kenngrößen

MAGNETISCHER KREIS MIT LUFTSPALT

Fast jeder magnetische Kreis hat einen Luftspalt. Ringbandkerntransformatoren sind hier die Ausnahme. Auch der "normale" Transformator mit Schnittbandkern, M-,  oder EI-Kern hat einen kleinen, meist unbeabsichtigten, aber technisch erforderlichen Luftspalt. Aus praktischen Gründen wird der magnetische Kreis meist aus einzelnen Teilen zusammengesetzt. Bei elektrischen Maschinen ist zwischen rotierendem Läufer und Ständer, bei Elektromagneten zwischen Anker und Joch ein Luftspalt erforderlich. Die magnetische Leitfähigkeit des Luftspalts ist wesentlich kleiner als die des Eisens, aber konstant. Immer wenn ein Luftspalt vorhanden ist, ob gewollt oder ungewollt, schließt sich ein Teil des Flusses nicht über das Eisen sondern über die Luft. Dieser wird Streufluss genannt. In der Praxis rechnet man mit einem Streufluss von 5 ... 30% von Φ

 

Die durch den Spulenstrom hervorgerufene Gesamtdurchflutung erzeugt den magnetischen Fluss. Die magnetischen Widerstände des Eisens RmFe und der des Luftspalts RmL sind in Reihe geschaltet. Die Durchflutung teilt sich, wie dies bei der Reihenschaltung von Widerständen mit der Spannung geschieht, auf die Reihenschaltung der magnetischen Widerstände auf. Der magnetische Widerstand der Luft ist größer als der des Eisens, damit ist auch die Teildurchflutung im Luftspalt größer.

 

Es ist aus der Proportionalität  Θ=Φ·Rm ersichtlich, dass für einen gegeben Fluss Φ bei einem größeren Rm eine größere Durchflutung erforderlich ist.

   
 

In Analogie zum Stromkreis mit in Reihe geschalteten Widerständen kann gesagt werden:

 

Der magnetischer Fluss Φ wird im geschlossenen magnetischen Kreis als konstant angenommen. Zur Überwindung des größeren magnetischen Widerstands Rm im Luftspalt, ist eine größere magnetische Spannung Θ erforderlich.

   
 

 

 

 

         
  Die Teildurchflutungen werden zur Gesamtdurchflutung addiert.

Θ = I·N=V1+V2+V3+ .... Vn

   
  Die erforderliche Gesamtdurchflutung Θ ist die Summe der Teildurchflutungen V.
   
 

Die Durchflutung Θ hat ohne Luftspalt einen größeren und mit Luftspalt einen kleineren magnetischen Fluss Φ als Folge.

   
  Vergleich mit Stromkreis: Sind mehrere Widerstände in Reihe geschaltet, liegt am größten Widerstand die größte Spannung, damit die größte Leistung und daher auch die größte (Wärme) Energie.
  In Analogie zum Stromkreis kann gesagt werden:
   
 

Die magnetische Feldenergie befindet sich fast zur Gänze im Luftspalt.

                 

Magnetische Kreise, deren Kerne nicht homogen sind, haben auch kein homogenes magnetisches Feld.

 

 

 

 

 

          Q              Gesamtdurchflutung                                           [A]

          V1, V2       Teildurchflutungen                                              [A]

          Rm            gesamter magn. Widerstand                          [A/Vs]

          Rm1, Rm2    magnetische Teilwiderstände                         [A/Vs]

          l1, l2          Teilfeldlinienlängen                                             [m]

          H            Gesamtfeldstärke                                             [A/m]