Doch bisschen dünnere Drähte ?

 
danielCV
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Doch bisschen dünnere Drähte ?

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Gepostet: 18.11.2011 - 20:55 Uhr  ·  #1
Hallo,

ich wollte das hier schon lange mal schreiben, aber da ich ein paar Tage stromlos war (kaum Wind), ging es nicht...

Im Anschluss an Windfrieds Beitrag "Doch ein bisschen Eisen?" - den man noch weiterführen sollte, möchte ich die Frage Stellen, ob man nicht doch lieber viele dünne Drähte verwendet (parallelgeschaltet, oder im Jargon "in Hand gewickelt") anstatt einem einzigen Dicken, vor allem wenn man sich dazu entschliesst Ferritmagnete zu verwenden, Eisen zu verwenden (siehe Windfried), und aufgrund dessen gerne mit höherer Polzahl, also höhrer Frequenz arbeiten muss... ansonsten werden nämlich die Wirbelstromverluste ganz schnell ein gravierendes Thema !

Am besten wäre es hier, vertwisteten Draht zu verwenden, dann sind die Wirbelstromverluste am geringsten. Ich denke sowas gibts vor allem im Audio-Bereich, aber vielleicht weiss auch jemand eine billigere Sparte ? Ausio-Kabel sind extrem teuer und natürlich aussen dick isoliert...

Ich werde mir mal die Mühe machen, die Wirbelstromverluste in einer Formel ausgedrückt darzustellen, dann können wir mal konkret schauen,
wie bei einem Scheibengeni und ab wann es kritisch wird, welche Drahtdicken man also verwenden kann...

Beste Grüße,
Daniel
XXLRay
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Re: Doch bisschen dünnere Drähte ?

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Gepostet: 19.11.2011 - 07:50 Uhr  ·  #2
Windfried
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nee nee

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Gepostet: 20.11.2011 - 17:48 Uhr  ·  #3
Also meine Herren,

nach meinem Wissensstand ist das bessere Leiten von Litze auf den Hochfrequenzbereich konzentriert.
Da seid Ihr meilenweit entfernt!
Mehrere parallele Drähte bringen hier allerhöchstens einen Gewinn beim Füllfaktor.
Auch sind sie beim Wickeln nicht so sperrig.
Eignung für kleinere Minimalradien weiterhin.

Gruß
XXLRay
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Re: Doch bisschen dünnere Drähte ?

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Gepostet: 20.11.2011 - 18:04 Uhr  ·  #4
Du zielst vermutlich auf den Skin-Effekt ab. Der wird in der Tat in erster Linie bei hohen Frequenzen deutlich. Ich habe aber im Hinterkopf, dass der maximale Strom für Litze häufig höher angegeben wird, als für vergleichbare "massive" Leiter. Das hab ich aber nicht nochmal nachgeprüft. Vielleicht wird bei Litze Wärme besser abgeleitet.
danielCV
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Re: Doch bisschen dünnere Drähte ?

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Gepostet: 20.11.2011 - 23:01 Uhr  ·  #5
Hallo,

also ich glaube dass der Verlust durch Wirbelströme sich aufteilt in Skin Effekt und Proximity Effekt.
Beide Effekte sind wie ich schon sagte bei höheren Frequenzen wichtig, allerdings denke ich nicht nur im Hochfrequenzbereich.
Wir sollten das ganze einfach mal durchrechnen, ich habe mir dazu aus Motor und Generaturliteratur einmal eine Formel zusammengestellt, angepasst auf unseren Scheibengeni laut Berechnungstool.

Leider funktioniert mein Scanner nicht, musste also mit Mobiltelefon fotografieren:



Es wären dabei:

PVerlust= Verlustleistung durch Wirbelstromeffekte
lSP=Spulenlochlänge (siehe Exceltool)
d= Durchmesser Kupferdraht
BMAX= Maximale Flussdichte zwishen Magneten
w=Winkelgeschindigkeit
NSP= Anzahl Spulen
NWIN=Anzahl Windungen / Spule
NPAR=Anzahl parralleler Drähte ("Drähte in Hand")
p=Spezifischer Widerstand Kupfer bei 20 Grad Celsius

Man sieht schon in der Formel aus d4 wie wichtig der Drahtdurchmesser hier ist, selbst kann da die Winkelgeschindigkeit mit 2 nicht mithalten...

Jetzt brauche ich noch ein bisschen Zeit das mal in die Excel reinzunehmen... dann sehen wir ja mal wie das aussieht... wie gesagt, ich denke es wird erst spürbare Verluste geben bei mehr Polen, vielleicht so ab 24 Polen... aber es wird ja durchaus bei Ferritmagneten notwendig sein mit 24 oder mehr Polen zu arbeiten...

Beste Grüße,
Daniel
Windfried
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Re: Doch bisschen dünnere Drähte ?

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Gepostet: 21.11.2011 - 21:11 Uhr  ·  #6
Hallo Daniel,
nicht dass wir doch noch ein Wissenschaftsforum werden. Wäre ja nicht auszudenken. :-)

Kann ich mir nur so erklären, dass selbst im Draht von sagen wir mal 1mm die Möglichkeit besteht, dass sich Ringströme bilden.
Mal sehen, was das in % von der Nennleistung ausmacht.

Wenn nennenswert, dann entstehen Kosten:
Die Litze wird umsponnen sein müssen, wegen der Isolierung. Der hauchfeine Lackfilm / Litzendraht tuts ja nicht.

Kleine Anmerkung: Was Du als w bezeichnet hast ist "omega". Früher auch als Kreisfrequenz bezeichnet.

Gruß, W.
XXLRay
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Re: Doch bisschen dünnere Drähte ?

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Gepostet: 22.11.2011 - 08:33 Uhr  ·  #7
Es wird sicherlich ein Verhältnis von Draht zu Isolierung, das optimal ist. Für dünnere Drähte sprechen die höhere Packdichte (kleinere Lücken zwischen den Drähten) und evtl der Skin-Effekt. Dagegen spricht, dass diese Drähte gegeneinander isoliert sein müssen, was Platz für die Isolierung kostet. Ob da nennenswertes Optimierungspotential vorhanden ist oder die erwarteten Vorteile rein theoretisch sind kann ich aus dem Bauch heraus nicht beurteilen.
danielCV
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Re: Doch bisschen dünnere Drähte ?

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Gepostet: 22.11.2011 - 11:45 Uhr  ·  #8
Zitat
Kleine Anmerkung: Was Du als w bezeichnet hast ist "omega". Früher auch als Kreisfrequenz bezeichnet.

Das ist mir schon klar... siehe in meiner Formel - aber auf meiner Tastatur habe ich kein Omega und das ASCII rauszusuchen, da war ich zu faul dazu...

Zitat
Der hauchfeine Lackfilm / Litzendraht tuts ja nicht.


Weshalb ? Ich dachte das sollte so reichen !?

Zitat
Es wird sicherlich ein Verhältnis von Draht zu Isolierung, das optimal ist. Für dünnere Drähte sprechen die höhere Packdichte (kleinere Lücken zwischen den Drähten) und evtl der Skin-Effekt. Dagegen spricht, dass diese Drähte gegeneinander isoliert sein müssen, was Platz für die Isolierung kostet. Ob da nennenswertes Optimierungspotential vorhanden ist oder die erwarteten Vorteile rein theoretisch sind kann ich aus dem Bauch heraus nicht beurteilen.


Aus dem Bauch heraus, sollten die Verluste durch Platz für Isolierung in etwa von der besseren Packdichte ausgegelichen werden...!?


Und ja, wir werden das einfach einmal analysieren, muss ja nicht gleich richtig wissenschaftlich sein, aber alle Ansätze hier sind es letzendlich doch,... auch Deiner Windfried "Doch ein bisschen Eisen'" - ich brenne darauf, das ganze mal komplett durchzurechnen, und danach zu bauen, und zu messen... das ist es was ich mir wünsche, nur leider noch keine Zeit dazu. :(

Beste Grüße,
Daniel
Windfried
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Re: Doch bisschen dünnere Drähte ?

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Gepostet: 22.11.2011 - 23:18 Uhr  ·  #9
Zitat
Das ist mir schon klar... siehe in meiner Formel - aber auf meiner Tastatur habe ich kein Omega und das ASCII rauszusuchen, da war ich zu faul dazu...


Keine Frage, war nur für die anderen. Damit es sich nicht einschleicht.

Ich schreibe dann immer z.B. eps_eff , wie der Oli das macht.

Über <Einfügen> <Symbol> bei WORD kommt es auch nur so ώ. ist schon ein Graus.

Sollte ich Uwe bitten, bei den Schriftarten oben bei Formatierung auch Symbol oder wenigstens Greeks mit anzubieten ?

Gruß, A.
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