Magnetischer Kreis mit Luftspalt

Das Erzeugen magnetischer Felder durch einen Elektromagneten ist natürlich kein Selbstzweck.

Wie wir später in der Reihe über elektrische Maschinen sehen werden, benötigt man Magnetfelder um beispielsweise Elektromotoren zu bauen.

Weil der Läufer des Elektromotors irgendwie in das Magnetfeld gebracht werden muss, kann der Eisenkern des magnetischen Kreises nicht gehschlossen bleiben, sondern muss geöffnet werden.

Es entstehen auf diese Weise ein oder mehrere Luftspalte.

Die Magnetfeldlinien verlaufen dann nicht mehr nur im Eisenkern, sondern müssen ebenfalls den Luftspalt überwinden.

Das beeinträchtigt das Magnetfeld.

Bzw. andersherum: Um das gleiche Magnetfeld zu erzeugen, muss man bei einem Luftspalt erheblich größere Anstrengen aufbringen, sprich einen größeren elektrischen Strom durch die Spule schicken, als ohne Luftspalt.

Um dieses Thema geht als im heutigen Video.


Welche Stromstärke muss ich aufbringen, um im Luftspalt eine Flussdichte von B=1,6T zu erzeugen?

Zunächst einmal muss man sich klar machen, was eine gewünschte Flussdichte für die gesamte Anordnung bedeutet.

Die Flussdichte ist, anschaulich gesehen, die Anzahl Feldlinien pro durchdrungene Fläche.

Wenn der Luftspalt schmal ist, verlassen kaum Feldlinien den magnetischen Kreis. Näherungsweise kann man also annehmen, dass alle Feldlinien den kompletten Kreis durchlaufen.

Berechnung des magnetischen Kreises

Das ist der übliche Einstieg, um den magnetischen Kreis zu berechnen.

Da die magnetische Feldstärke bei einer gegebenen magnetischen Flussdichte aber vom Material abhängig ist, erhalten wir für den Luftspalt eine andere magnetische Feldstärke H als für den Eisenkern.

Für den Luftspalt gilt: H= B / µo

Für den Eisenkern erhalten wir H aus der Magnetisierungskennlinie.

Aus den so bestimmten magnetischen Feldstärken kann man die benötigte magnetische Durchflutung für beide Teilstrecken berechnen.

Die zu erbringende magnetische Durchflutung ist die Summe der Einzeldurchflutungen.

Wenn man die Windungszahl der Spule kennt, kann man so die erforderliche Stromstärke berechnen.

Video zum magnetischen Kreis mit Luftspalt

Diese Vorgehensweise geht zu den Standardaufgaben in Klassenarbeiten zum magnetischen Kreis.

Ich rechne daher die Aufgabe im Video einmal an diesem Beispiel vor.

Noch Fragen zum Video?


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