Kernmaterialien für Induktivitäten
- Ihr Einsatz als Spulenkerne
Feststoff-Verhalten im Magnetfeld
Wird ein Eisenkern in einer Spule eingesetzt, dann wird durch seine ferromagnetischen Eigenschaften in der Spule die Permeabilität und die magnetische Flussdichte erhöht. Ab der materialabhängigen Flussdichte ergibt sich eine Sättigungsmagnetisierung im Kerns. Da das Eisen, aus dem der Kern besteht, elektrisch leitet, fließt in der Spule, die von Wechselstrom durchflossen wird mit Eisenkern der Strom in einer sozusagen kurzgeschlossenen Windung. Das ist der Wirbelstrom. Er fällt geringer aus, wenn der Kern aus einem Stapel voneinander isolierter Eisenbleche besteht. Der Spulenkern aus einem elektrisch nicht leitenden Material wie Ferrite oder Pulver-Pressstoff gefertigt, verhindert Wirbelstrom. Weitere Angaben
Der Aufbau des Kerns und das Material, aus dem er gefertigt ist, sind für dessen Verhalten im Magnetfeld verantwortlich. Nach dem Verhalten werden drei Materialgruppen eingesetzt:
- a.) diamagnetische Materialien: Wasser, Wismut, Stickstoff, Silber, Kupfer und Gold
- b.) paramagnetische Materialien: Magnesium, Lithium sowie Tantal
- c.) ferromagnetische Materialien: Eisen, Nickel sowie Kobalt.
Es treten Verluste der Kernmaterialien auf
Die relative Permeabilität hängt von der Frequenz sowie der magnetischen Feldstärke ab. Im Kern treten demnach mit einer Änderung der genannten Werte einige Verluste auf. In der Hysterese-Kurve sind Veränderungen zus sehen und das entspricht dem jeweiligen Kernverlust pro Zyklus. Angabe dieser Kernverluste wird in der Steinmetz-Formel ausgedrückt. Mithilfe der Permeabilität werden ideale (verlustlose) induktive Komponenten vom frequenzabhängigen Widerstandsteil getrennt, der die Verluste von dem Kernmaterial ausdrückt. Der Vorgang wird mit einer Impedanzkurve dargestellt.
Die verschiedenen Bauarten und Formen der Induktivität sind:
- a,) die Chipinduktivitäten für die SMD-Montage
- b.) Die gedruckte Spule mit einem Planar-Ferritkern
- c.) Der SMD-Übertrager für die Ethernet-Schnittstellen
- d.) Stabkerndrossel (li.) sowie die Dämpfungsperle
- e.) Spulen in ihren unterschiedlichen Ausführungsformen
- f.) Die Stromkompensierte Drossel auf Ferritkern (D-Kern)
- g.) Vorschaltdrossel für die Leuchtstoffröhre
- h.) Stromkompensierte Drossel auf Ferritkern (ET-Kern)
Fazit: Induktivitäten werden auf vielen elektronischen und elektrischen Gebieten eingesetzt und bestehen aus verschiedenen Materialien. Sie haben zudem diverse Bauarten. Daher muss man genau wissen, wofür eine Induktivität benötigt wird. Es treten auch Verluste im Kern auf, die sich durch Messungen feststellen lassen.