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In der Elektrotechnik sind Spulen Induktivitäten oder Drosseln. Sie sind Bestandteile elektrischer Baugruppen oder Geräte. Spulen sind passive elektrische Bauelemente.

Eine Spule ist ein Leiter (Draht, meist Kupferlackdraht oder Hochfrequenzlitze), der zu einer oder mehreren Windungen geformt ist. Die Windungsanordnung, ihr Durchmesser, das Wickel- und das Kernmaterial legen die Induktivität und weitere Eigenschaften der Spule fest.

 

Spulen

 

Spule als Gedruckte Schaltung mit Ferritkern

 

Aufbau, Bauteilbezeichnungen [Bearbeiten]

 

Schaltzeichen für Spulen, links nach IEC 617-4 (1983), rechts nach DIN EN 60617-4 (1997))

Eine klassische Spule ist ein um einen festen Körper (Spulenkörper) gewickelter Draht. Dieser Körper muss nicht zwingend vorhanden sein. Fehlt der Wickelkörper oder ist er aus nichtmagnetischem Material, spricht man im mechanischen bzw. elektrischen Sinne von Luftspulen. Der Spulenkörper dient hier meist nur der mechanischen Stabilisation des Drahtes und hat im Gegensatz zum Spulenkern keinen magnetischen Einfluss.

Spulen gibt es auch in flacher Spiralform und mit rechteckigem oder beliebig anders geformtem Spulenquerschnitt. Sie können als spiralförmige Leiterbahn auch direkt auf einer Leiterplatte realisiert sein.

Spulen besitzen eine bestimmte Induktivität, diese Induktivität kann ihr eigentlicher Zweck (z. B. Drosselspulen, Filterspulen) oder nur sekundäre Eigenschaft sein (z. B. Transformatoren, Zugmagnete, Relaisspulen).

Bei Elektromotoren werden die Spulen als Wicklung und z. B. bei der Pupinspule als Bespulte Leitung bezeichnet.

Neben dem aufgewickelten Draht und dem Spulenkörper weist die Spule im Inneren oft einen (Spulen-)Kern (s. u.) auf, um die Induktivität zu erhöhen.

Das Wort Spule weist auf die Bauform hin (siehe Spule (Rolle)).

Funktionsweise [Bearbeiten]

Eine Eigenschaft von Spulen ist deren Induktivität. Zur Steigerung der Induktivität wird der elektrische Leiter (Spulendraht) mit einer bestimmten Anzahl Windungen auf den Spulenkörper aufgebracht. Durch die magnetische Verkettung (Flussverkettung) der einzelnen Windungen untereinander, bedingt durch die räumlich nahe Anordnung der einzelnen Windungen, steigt die Induktivität von gewickelten Spulen im Quadrat mit der Windungsanzahl. Eine Verdoppelung der Windungszahl bei gleichen geometrischen Abmessungen bewirkt somit eine Vervierfachung der Induktivität.

Wird der Spulendraht von einem sich zeitlich ändernden Strom durchflossen, so entsteht um den elektrischen Leiter ein sich zeitlich ändernder magnetischer Fluss. Jede Änderung des Stromes erzeugt an den Enden des elektrischen Leiters eine Selbstinduktionsspannung. Diese Spannung ist dabei so gerichtet, dass sie ihrer Ursache (dem Strom) entgegen wirkt (Lenzsche Regel). Eine Zunahme der Änderungsrate des Stromes führt zur Erhöhung der Spannung, die dem Strom entgegen wirkt. Der Proportionalitätsfaktor zwischen sich zeitlich änderndem Strom durch den Leiter und der dabei entstehenden Selbstinduktionsspannung wird als Induktivität bezeichnet.

Reale Spulen besitzen neben der Induktivität auch noch andere, im Regelfall unerwünschte elektrische Eigenschaften wie einen elektrischen Widerstand oder parasitäre Kapazitäten.

Soll ein Gebilde aus einem langen aufgewickelten Draht dagegen eine besonders geringe Induktivität haben, müssen diese Gebilde bifilar mit einem gegenläufigen Draht gewickelt werden. So heben sich die entgegengesetzt gerichteten magnetischen Flüsse nahezu auf. Dieses Verfahren wird beispielsweise für manche Drahtwiderstände angewendet, um Widerstände mit besonders geringer parasitärer Induktivität zu erhalten.

Magnetfeld und Stromfluss [Bearbeiten]

Folgende Merksätze können benutzt werden, um festzustellen, welches Ende einer Spule bei einem durch sie fließenden Gleichstrom einen magnetischen Nord- und welches Ende einen Südpol bildet (als Stromrichtung ist die Technische Stromrichtung, d. h. vom Plus- zum Minus-Pol zu benutzen):

  • Schaut man auf ein Spulenende und wird dieses im Uhrzeigersinn vom elektrischen Strom umflossen, so entsteht dort ein magnetischer Südpol.
  • Schaut man auf ein Spulenende und wird dieses gegen den Uhrzeigersinn vom elektrischen Strom umflossen, so entsteht dort ein magnetischer Nordpol.

In einer Spule der Länge l mit n Windungen, in der ein elektrischer Strom I fließt, entsteht das Magnetfeld mit der Feldstärke H

H = I \cdot \frac{n}{l},

und die Flussdichte B ergibt sich mit der vom Spulenkern (s. u.) abhängigen Materialkonstanten μr und der magnetischen Feldkonstanten μ0 = 4 · π · 10−7 H/m zu

B\,
=\mu_r \cdot \mu_0 \cdot H

=\mu_r \cdot \mu_0 \cdot I \cdot \frac{n}{l}.

Spulenkerne [Bearbeiten]

Spulenkerne haben die Aufgabe, die Induktivität der Spule zu verstärken oder zu verringern. Die durch einen magnetischen Kern erreichte Erhöhung der Induktivität führt zu einer Verringerung der für einen bestimmten Induktivitätswert erforderlichen Windungszahl bzw. Leiterlänge und damit zur Verringerung des störenden elektrischen Widerstandes der Spule.

Kerne aus elektrischen Leitern wie Kupfer oder Aluminium, die durch Feldverdrängung die Induktivität verringern, werden zur Abstimmung von Spulen verwendet.

Spule mit Eisenkern [Bearbeiten]

 

Spule mit Schalenkern aus Pulver-Pressstoff

Wird in eine Spule ein Eisenkern eingesetzt, so wird durch dessen ferromagnetische Eigenschaften die Permeabilität und damit auch die magnetische Flussdichte in der Spule erhöht. Somit kommt man mit wesentlich weniger Windungen aus, um eine benötigte Induktivität zu erreichen. Ab einer bestimmten materialabhängigen Flussdichte tritt eine Sättigungsmagnetisierung des Kerns auf.

Weil das Eisen des Kerns ein elektrischer Leiter ist, fließt in einer von Wechselstrom durchflossenen Spule mit Eisenkern in diesem ein Strom in einer quasi kurzgeschlossenen Windung, dieser heißt Wirbelstrom. Der Wirbelstrom wird geringer, wenn der Kern nicht aus einem Stück Eisen, sondern aus einem Stapel von Eisenblechen besteht, die voneinander, etwa durch eine Lackschicht, isoliert sind. Verhindert wird der Wirbelstrom durch einen Spulenkern aus elektrisch nichtleitendem Material wie beispielsweise Ferrit oder Pulver-Pressstoff.

Diese magnetischen Kernmaterialien weisen typischerweise einen Hysterese-Effekt auf, der zu elektrischen Verlusten führt, weil bei jeder Periode eines Wechselstroms der Kern ummagnetisiert werden muss. Außerdem kommt dadurch eine Verformung der Stromkurve mit zusätzlichen Spitzen in jeder Periode zustande, die bei manchen Anwendungen unwillkommen ist. Die Verluste, die durch Wirbelströme und Hysterese auftreten, nennt man Eisenverluste.

Auch wird das Einschaltverhalten der Induktivität wesentlich komplexer, weil, je nach Zustand des Kerns vor dem Einschalten, gar keine Magnetisierung besteht oder als Remanenz (siehe auch bei Hysterese) schon eine Magnetisierung besteht, die entweder der Strompolarität entsprechen oder auch entgegengesetzt sein kann und dann durch den Strom erst ummagnetisiert werden muss. Diese Effekte führen dazu, dass im Extremfall beim Einschalten Sicherungen ansprechen, obwohl nominell gar nicht zu viel Last angeschlossen ist. Bei Induktivitäten in Wechselstrom-Leistungsanwendungen muss also für den Einschaltfall besondere Vorsorge getroffen werden, siehe beispielsweise bei Trafoschaltrelais. Bei Kleinsignalanwendungen führen die Hystereseeffkte lediglich zu einer verminderten Güte des Bauteils.

Die Elementarmagnete im Eisenkern richten sich nach den Polen der Spule. Ist der Nordpol links, so sind die Nordpole der Elementarmagneten ebnfalls links. Die Feldlinien treten demnach am Nordpol aus und dringen am Südpol wieder in das Spuleninnere ein. Im Spuleninneren verlaufen die Feldlinien von Süd nach Nord. Bei einer langgestreckten Spule mit vielen Windungen ist das Magnetfeld im Inneren homogen, es ähnelt dem Magnetfeld zwischen den Schenkeln eines Hufeisenmagnet. Im Außenraum ähnelt das Spulenfeld dem eines Stabmagneten.

Kerne bei Hochfrequenzspulen [Bearbeiten]

Meist wird für diesen Zweck ein Kern aus gepresstem magnetischem Pulver (Pulverkern) oder Ferrit verwendet. Zur Filterung hochfrequenter Störungen werden unter anderem Toroidspulen bzw. Ringkerndrosseln eingesetzt.

Bei abstimmbaren Spulen werden Ferritkerne mit einem Gewinde verwendet: durch Hinein- oder Herausschrauben kann die Induktivität einer solchen Spule erhöht bzw. vermindert werden. Wenn eine HF-Spule einen Kern aus Aluminium (oder einem anderen elektrisch leitfähigen Material) zum Abgleich hat, verringert das Hineindrehen des Kerns die Induktivität. Das kommt daher, dass der Kern wie eine kurzgeschlossene Sekundärwicklung eines Transformators wirkt. Ein tieferes Hineindrehen bewirkt eine Verdrängung des Magnetfeldes der Spule.

Hochfrequenzspulen [Bearbeiten]

 

Kreuzwickelspule mit HF-Litze und trimmbarem Eisenkern für den Mittelwellenbereich

Mit zunehmender Frequenz werden die Ströme immer mehr an die Oberfläche des Drahtes verdrängt (Skineffekt). Die Drahtoberfläche entscheidet dann zunehmend über die Güte der Spule. Ab ca. 100 kHz verwendet man zur Verringerung der Verluste daher oft Hochfrequenzlitze als Wickelmaterial; sie besteht aus mehreren, voneinander isolierten feinen Drähten. Ab etwa 50 MHz werden die Spulen meist freitragend mit dickerem Draht ausgeführt. Eine versilberte Oberfläche kann die Verluste zusätzlich vermindern. Kerne für Hochfrequenzspulen bestehen aus einem ferromagnetischen, elektrisch nichtleitenden Material. Damit werden Wirbelströme im Kern verhindert. Auch mit der Bauform kann man eine Spule hochfrequenztauglich machen, indem man bei solchen mit hohen Windungszahlen (beispielsweise für den Mittelwellenbereich) parasitäre Kapazitäten durch besondere Wickelformen verringert (Waben-, Korbboden- oder Kreuzwickelspulen).

Spulen für Oszillatoren [Bearbeiten]

Spulen in Oszillatoren sollen ihre Induktivität möglichst genau einhalten. Luftspulen können bei Erschütterung eine Frequenzmodulation verursachen. Sie werden deshalb auf einen Spulenkörper gewickelt, mit Lack oder Kleber fixiert oder ganz in Wachs eingebettet.

Wechselstromverhalten [Bearbeiten]

 

Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung durch induktive Belastung

Wird eine Spule an sinusförmige Wechselspannung angelegt, so wechseln der Strom und das Magnetfeld ebenfalls periodisch ihre Richtung. Die Stromänderung verursacht durch Selbstinduktion eine Spannung an den Klemmen. Bei einem Transformator kann sie an einer weiteren Wicklung entnommen werden.

Der Spulenstrom i(t) und die durch Selbstinduktion an den Klemmen erzeugte Spannung u(t) folgen bei einer idealen Spule der Gleichung

u(t) = L \cdot \frac{\mathrm{d} i(t)}{\mathrm{d}t},

wobei t die Zeit und L die Selbstinduktivität der Spule ist.

Hier sind Strom und Spannung, wie bei passiven Bauelementen üblich, im Verbraucherzählpfeilsystem angegeben.

 

Verbraucherzählpfeilsystem: Strom- und Spannungspfeile zeigen im Bauelement in dieselbe Richtung

In Schulliteratur ist ebenfalls der Begriff „Selbstinduktionsspannung“ mit der Bezeichnung u_i(t) = - L \cdot \frac{\mathrm{d}i(t)}{\mathrm{d}t}[1] geläufig. Das zugrundeliegende Modell ist jedoch nicht die Netzwerktheorie, sondern die allgemeiner gefasste Feldtheorie. Die induzierte Spannung bezeichnet das Kreisintegral des elektrischen Feldes entlang eines geschlossenen Weges, der die Spulenwicklungen enthält. Man spricht auch von der sogenannten Umlaufspannung ui(t), für die gilt:

u_i(t) = \oint_{C} \vec{E} \cdot \mathrm{d} \vec{r} = - N \cdot \frac{\mathrm{d}\Phi(t)}{\mathrm{d}t}

Dabei wird wie in physikalischen Gleichungen üblich angenommen, dass die genannten Größen rechtshändig zueinander zugeordnet sind, d. h. die Richtungen von elektrischem Feld, Stromflussrichtung und Integrationsweg stehen wie in der Abbildung gezeigt rechtshändig zum magnetischen Feld.

Der Zusammenhang zwischen der induzierten Spannung ui(t) und der Klemmenspannung u(t) wird anhand der beigefügten Abbildung erläutert:

 

Zusammenhang von Selbstinduktionsspannung und Klemmenspannung

Integriert man das elektrische Feld \vec E über den mit gestrichelten Linien eingezeichneten Weg, so addieren sich dabei die in den Spulenwicklungen auftretenden Spannungen mit der Klemmenspannung. Sofern man jedoch von einer ideal leitfähigen Spulenwicklung ausgeht, kann innerhalb des Leiters keine elektrische Spannung entstehen (Feldfreiheit im metallischen Leiter). Die induzierte Spannung - N \cdot \frac{\mathrm{d}\Phi(t)}{\mathrm{d}t} muss dementsprechend als Klemmenspannung zwischen den Spulenklemmen abfallen. Die Richtung dieser Spannung entspricht dem gewählten Integrationsweg und verläuft im Beispiel von unten nach oben. Im Netzwerkmodell mit dem Verbraucherzählpfeilsystem ergibt sich ein positives Vorzeichen, da der Zählpfeil für die dort gewählte Klemmenspannung dem Integrationsweg entgegengesetzt von oben nach unten verläuft.

Da der Strom wegen des Energietransports in das magnetische Feld nur allmählich anwachsen bzw. abfallen kann, folgt er dem Verlauf der Spannung stets mit zeitlicher Verzögerung; er ist phasenverschoben. Unter idealen Bedingungen (bei vernachlässigbar kleinem ohmschem Widerstand) eilt die Wechselspannung dem Strom um 90° voraus. Es besteht eine Trägheit der Spule gegen Stromänderungen. (Merksatz: „Bei Induktivitäten die Ströme sich verspäten“.) Mit der Stromänderung ist gemäß der Gleichung

E_\mathrm{mag} = \tfrac{1}{2} L I^2

eine Änderung der magnetischen Spulenenergie Emag (und somit ein Energietransport) verbunden. Rechnerisch folgt die Phasenverschiebung aus den Ableitungsregeln für trigonometrische Funktionen: Wird beispielsweise ein sinusförmiger Strom

i(t) = I_0 \cdot \sin(\omega t)

in die Spule eingeprägt, so ergibt sich die Spannung an der Spule durch mathematische Ableitung zu

u(t) = L \cdot \frac{\mathrm{d} i(t)}{\mathrm{d}t} = \omega L \cdot I_0 \cdot \cos(\omega t).

Das Verhältnis von maximaler Spulenspannung und maximalem Spulenstrom beträgt bei sinusförmiger Anregung

\frac{U_0}{I_0} = \omega L.

Der Spule kann so ein komplexer Wechselstromwiderstand (Impedanz): \underline {Z} = \mathrm{j} \omega L zugeordnet werden, der jedoch im Gegensatz zu einem ohmschen Widerstand keine Leistung in Wärme (Verlustleistung) umsetzt. Das rührt daher, dass während einer Viertelperiode von der Spule Energie aufgenommen und in der nächsten Viertelperiode wieder abgegeben wird. Dadurch pendelt die Energie nur hin und her, ohne verbraucht zu werden. Man nennt diese spezielle Form von Widerstand Blindwiderstand und den Strom Blindstrom.

Für eine Spule der Induktivität L und einen Wechselstrom der Frequenz f errechnet sich der Blindwiderstand (Reaktanz)

X = \Im{(\underline{Z})}

zu

X = 2 \pi f \cdot L = \omega \cdot L

mit der Dimension [V/A].

ω = 2πf nennt man die Winkelfrequenz oder auch Kreisfrequenz.

Der Blindwiderstand wächst mit steigender Frequenz, wobei der ohmsche Drahtwiderstand gleich bleibt. Daher hat eine für Wechselspannung konzipierte Spule an einer gleichgroßen Gleichspannung (f = 0 Hz) einen sehr viel geringeren Widerstand, da nur noch der Drahtwiderstand den Strom behindert.

Parasitärelemente [Bearbeiten]

Reale Spulen zeigen im Wechselstromkreis ein Phänomen, das mit Hilfe des topologischen Zeigerdiagramms erklärt werden kann. Der äquivalente ohmsche Serienwiderstand (ESR), der als Kupferwiderstand mit Gleichstrom bestimmt werden kann, scheint im Wechselstrombetrieb höher zu sein. Gründe dafür sind bauart- und materialbedingte zusätzliche Verluste (Wirbelstrom- und Ummagnetisierungsverluste im Kern, Skineffekt und Proximity Effect). Sie führen dazu, dass eine geringere Veränderung der Phasenlage des Stromes bzw ein höherer Wirkanteil der elektrischen Leistung auftritt, als es aufgrund des Kupferwiderstandes zu erwarten wäre.

Scheinbar ändert sich demnach der ESR (der Realteil von Z) gegenüber dem mit Gleichstrom bestimmten Wert. Diese parasitären Komponenten können zum Beispiel mit einer Messbrücke nachgewiesen werden, die in der Lage ist, Real- und Imaginärteil getrennt zu messen.

Ein weiterer parasitärer Effekt sind die Kapazitäten zwischen den Wicklungen und Anschlüssen. Diese Parasitärkapazitäten der Spule führen bei Erhöhung der Frequenz zunächst zu einem steileren Anstieg des Scheinwiderstandes, als es aufgrund der Induktivität zu erwarten wäre. Bei der Eigenresonanzfrequenz erlangt er einen Maximalwert, um anschließend wieder zu sinken – nun zeigt die Spule kapazitives Verhalten.

Dieses Phänomen ist nachteilig bei Filter- und Entstöranwendungen, wo es erforderlich ist, dass auch sehr hohe Frequenzen durch die Spule noch ausreichend gedämpft werden. Man verringert den Effekt, indem man die Spule einlagig und langgestreckt oder kreuzlagig ausführt. Auch das verteilte Nacheinander-Bewickeln mehrerer Kammern ist üblich. Oft muss man bei Filteranwendungen (z. B. Netzfilter) verschiedene Spulenbauformen kombinieren, um einerseits hohe Induktivität und andererseits eine geringe parasitäre Kapazität zu erzielen.

Siehe auch: Blindleistungskompensation und komplexe Wechselstromrechnung

Zu- und Abschaltvorgänge bei Gleichspannung [Bearbeiten]

 

Zu- und Abschaltvorgang an einer realen Spule (RDraht = 10 Ω) mit „idealer“ Freilaufdiode; oben: Selbstinduktionsspannung, Mitte: Strom, unten: Speisespannung; die Zeitachse ist in auf die Zeitkonstante normierten Einheiten skaliert

Schaltet man eine reale (d. h. verlustbehaftete) Spule an eine Gleichspannung, nimmt der Strom folgenden zeitlichen Verlauf:

i(t) = I_0 \cdot (1 - \mathrm{e}^{-{t \over \tau}})=\frac{U_0}{R} \cdot (1 - \mathrm{e}^{-{tR \over L}})

mit

\tau = \tfrac{L}{R} (Zeitkonstante)
  • L – Induktivität der Spule
  • t – Zeit
  • R – Kupferwiderstand der Spule
  • I_0 = \tfrac{U_0}{R}
  • U0 – Gleichspannung

Dieser Zusammenhang zeigt, dass sich der in einer Spule fließende Strom nicht sprunghaft ändern kann. Beim Einschalten eines Gleichstromkreises mit einer Spule verhindert die der Betriebsspannung entgegenwirkende Induktionsspannung einen raschen Stromanstieg. Dieser erfolgt nach einer Exponentialfunktion. Wenn R einen hohen Wert annimmt, wird τ kleiner, somit ist der Stromanstieg auf den Endwert I0 eher abgeschlossen.

Ein plötzliches Abschalten des Spulenstromes (-\mathrm{d}i/\mathrm{d}t \to \infty) ist nicht möglich. In der Realität entsteht beim Versuch, den Strom zu unterbrechen, eine Spannungsspitze umgekehrter Polarität, deren Höhe nur von der parasitären Kapazität der Spule und anderen spannungsbegrenzenden Effekten (elektrischer Durchbruch, Überschläge, Schaltlichtbogen) abhängt. Sie können Schäden durch Überspannung verursachen.

Mit Gleichstrom betriebene Spulen werden daher oft durch eine parallelgeschaltete Freilaufdiode geschützt, die beim Abschalten des (Speise-)Stromes das Weiterfließen des (Spulen-)Stromes ermöglicht und die in der Spule gespeicherte magnetische Energie

W = \tfrac{1}{2} L \; I^2

größtenteils im Spulendraht und zu einem kleinen Teil in der Diode thermisch umsetzt. Die hohe Spannungsspitze an den Anschlüssen der Spule wird damit verhindert, allerdings dauert es länger, bis der Strom auf geringe Werte abgesunken ist.

Für den Abschaltvorgang mit einer „idealen“ Freilaufdiode gilt:

i(t)=I_0 \cdot e^{-{t \over \tau}}

Die Zeitkonstante τ ist der Quotient aus Induktivität und Drahtwiderstand L/RL, sie kann bei großen Induktivitäten hoher Güte einige Sekunden betragen. Die Zeitkonstante gleicht derjenigen zu Beginn der Einschaltkurve und lässt sich durch eine an den Beginn des Strom/Zeitverlaufs angelegte Tangente bestimmen, bei der diese den Endwert I0 schneidet. Zu diesem Zeitpunkt t = τ beträgt der Wert der Stromanstiegskurve

I(t) = 0{,}6321 \cdot I_0

Die Steilheit der Tangente im Nullpunkt errechnet sich aus

\tan \alpha = \tfrac{1}{\tau} I_0 \ [A/s]

Diese Stromanstiegsgeschwindigkeit di/dt (oft angegeben in A/µs) ist ein wichtiger Wert für eine Vielzahl von Anwendungen, wie Thyristorschalter, Schaltnetzteile, Spannungswandler, Entstörglieder. Hier werden überall Spulen zur Energiespeicherung oder zur Begrenzung der Stromanstiegsgeschwindigkeit eingesetzt. Der Spulenstrom steigt in der Praxis aufgrund des meist relativ kleinen Realteiles der Spulenimpedanz zu Beginn fast linear mit der Zeit an. Theoretisch würde der Strom durch eine Spule an konstanter Spannung immer weiter steigen, die gespeicherte Energie würde immer schneller (proportional zum Quadrat der Zeit) größer werden. In der Praxis wird die Energie, die in einer Spule gespeichert werden kann, aus folgenden Gründen begrenzt:

  • Das gegebenenfalls vorhandene Kernmaterial gerät ab einer bestimmten Flussdichte in Sättigung, wodurch die Induktivität stark sinkt (das führt zu einem schnellen und starken Stromanstieg).
  • Mit steigender Stromstärke durch die Spule fällt am elektrische Widerstand R des Spulendrahtes schließlich die gesamte Spannung ab, der Strom kann sich nicht weiter erhöhen.

Es wird immer mehr elektrische Leistung in Wärmeleistung (I2·R) umgewandelt und es droht eine Überhitzung.

Aufgrund ihrer oben beschriebenen Eigenschaften können periodisch geschaltete Spulen zur Erzeugung von hohen Spannungen aus kleinen Spannungen benutzt werden (z. B. Zündspule, Spannungswandler, Funkeninduktor, Aufwärtswandler, Schaltregler).

Umgekehrt können sie zur Strombegrenzung in Wechselspannungskreisen (Vorschaltdrossel, Kommutatordrossel), und zur verlustarmen Herabsetzung von Spannungen (Abwärtswandler) und Glättung von Strömen (Siebdrossel) eingesetzt werden.

Bedruckung / Farbcodes [Bearbeiten]

Um die Induktivität einer Spule anzugeben, werden manchmal Farbcodes nach folgendem Schema verwendet:

Farbcode für Spulen gemäß IEC 62-1974

Farbe
Induktivität in µH
Toleranz

1. Ring
2. Ring
3. Ring
(Multiplikator)
4. Ring

„keine“
×
—
—
—
±20 %

silber
—
—
1·10−2 = 0,01
±10 %

gold
—
—
1·10−1 = 0,1
±5 %

schwarz
0
0
1·100 = 1
—

braun
1
1
1·101 = 10
—

rot
2
2
1·102 = 100
—

orange
3
3
1·103 = 1.000
—

gelb
4
4
1·104 = 10.000
—

grün
5
5
1·105 = 100.000
—

blau
6
6
1·106 = 1.000.000
—

violett
7
7
1·107 = 10.000.000
—

grau
8
8
1·108 = 100.000.000
—

weiß
9
9
1·109 = 1.000.000.000
—

Farbe
1. Ring
(breit)
2. bis 4. Ring
Ziffer
5. Ring
Multiplikator
6. Ring
Toleranz

„keine“
—
—
—
±20 %

silber
Anfang
—
—
±10 %

gold
—
Komma
—
±5 %

schwarz
—
0
100 µH
—

braun
—
1
101 µH
±1 %

rot
—
2
102 µH
±2 %

orange
—
3
103 µH
—

gelb
—
4
104 µH
—

grün
—
5
105 µH
±0,5 %

blau
—
6
106 µH
—

violett
—
7
107 µH
—

grau
—
8
108 µH
—

weiß
—
9
109 µH
—

Die 3. Ziffer ist optional.

Alternativ wird die Induktivität (vor allem bei höheren Werten) durch eine dreistellige Zahl angegeben. Dabei bedeuten

  • die ersten beiden Ziffern den Wert in µH
  • die dritte Ziffer die Anzahl der angehängten Nullen

Beispiel: Der Aufdruck „472“ bedeutet 4,7 mH.

Anwendungen [Bearbeiten]

Spulen mit fester Induktivität [Bearbeiten]

Spulen werden u. a. in Transformatoren, Elektromagneten, Dosierpumpen, Relais, Schaltschützen, elektrodynamischen und elektromagnetischen Lautsprechern, dynamischen Mikrofonen (Tauchspule), Stromwandlern, als Ablenkspule an Fernsehbildröhren, in Galvanometern, Drehspulmesswerken, Dreheisenmesswerken, Elektromotoren, Zündspulen und analoganzeigenden Quarzuhren eingesetzt. In elektronischen Schaltungen kommen sie u. a. als frequenzbestimmendes Element oder zu Siebungszwecken zum Einsatz.

Gewundene elektrische Leiter in Drahtwiderständen, Wendelantennen, Spiralantennen, Wanderfeldröhren und Glühwendeln werden nicht als Spulen bezeichnet.

Im Kreis verlaufende Luftspulen werden nach dem mathematischen Körper auch als Toroid bezeichnet.

Veränderliche Induktivitäten [Bearbeiten]

Variometer [Bearbeiten]

 

UKW-Tuner mit Variometer-Abstimmung

Eine in der Messtechnik und historischen Funktechnik verwendete einstellbare Induktivität wird als Variometer bezeichnet und besteht in einer Ausführungsform aus zwei ineinander geschobenen und hintereinandergeschalteten kernlosen Spulen. Die innere Spule ist drehbar (oder entlang der Längsachse parallel verschiebbar) gelagert. Das Induktivitäts-Maximum wird erreicht, wenn die Windungsebenen parallel und gleichsinnig vom Strom durchflossen werden.

Eine weitere Bauform von Variometern beruht auf der Bewegung von Kernen im Inneren von Zylinderspulen. Diese Kerne können entweder aus hochpermeablem Material sein (Induktivität erhöht sich beim Hineinbewegen) oder aus gut leitendem Metall (Induktivität verringert sich beim Hineinbewegen durch Feldverdrängung). Die erste Variante wird im Lang-, Mittel- und Kurzwellenbereich eingesetzt, die zweite im UKW-Bereich. In der 1960er und 1970er Jahren wurden auf diese Weise z. B. in Autoradios mechanische Senderspeicher mit mehreren Wahltasten realisiert.

Transduktoren [Bearbeiten]

Transduktoren gestatten die Veränderung der Induktivität mittels eines durch eine zweite Wicklung fließenden Gleichstromes. Sie werden auch als Magnetverstärker bezeichnet und beruhen auf der Sättigung des Kernes durch die Vormagnetisierung aufgrund des steuernden Gleichstromes. Durch diese verringert sich die Permeabilität des Kernes und damit die Induktivität der Spule.

Einzelnachweise [Bearbeiten]

  1. ↑ Das große Tafelwerk interaktiv. 1. Auflage. Cornelsen, Berlin 2003, ISBN 3-464-57143-2. S. 110

Siehe auch [Bearbeiten]

Weblinks [Bearbeiten]

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Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

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Billede af spoler. Fra venstre; luftspole til højttalerdelefilter. Solenoide - har massiv jernkerne. Radio højfrekvensspole variabel via ferritkernen. Radio højfrekvensspole med ferrit-klokke (rødmalet).

Enhver praktisk elektrisk leder besidder i større eller mindre grad en egenskab, som kaldes for selvinduktion (en fysisk størrelse som måles i henry). En spole er en elektrisk leder, som er fremstillet til at have en ganske bestemt selvinduktion.

Indholdsfortegnelse

[skjul]

[redigér] Sådan virker en spole

Da man får mest selvinduktion ud af et givet stykke elektrisk leder ved at vikle det sammen til en "spole", består en elektrisk spole netop af et stykke sammenviklet metaltråd (minder lidt om en skruefjeder).

En spole kan enten være lavet af kraftig ("stiv") metaltråd, som er viklet om en "spoleform" uden andet end tråden selv til at bære vægten (en såkaldt luftspole). Eller en noget tyndere tråd kan være viklet på et lille "bærende stativ" af f.eks. plast.

I midten af spolen kan man anbringe en kerne af enten jern eller ferrit - tilstedeværelsen af en sådan kerne forøger spolens selvinduktion.

[redigér] Spoler og jævnspænding

Forbinder man de to frie ender af lederen i en spole til en jævnspændingskilde, begynder strømmen ikke at flyde med det samme - i stedet stiger strømstyrken lineært (ideel spole uden ohmsk modstand og med en ideel jævnspændingskilde). Hvis spolen har en ohmsk modstand, hvad de fleste spoler har, så vil strømmen først stige lineært og senere stige asymptotisk mod en maksimal værdi bestemt af spændingskilden og spolens modstand.

Mens strømstyrken tiltager, opbygger spolen et magnetfelt - man kan efterfølgende demonstrere at spolen er magnetisk, og af samme grund kaldes en jævnspændingsspole med kerne også for en elektromagnet (eller solenoide).

[redigér] Spoler og vekselspænding

Forbindes spolen til en vekselspændingskilde (hvis spændingen skifter retning med en vis frekvens eller "regelmæssig hyppighed"), behøver strømstyrken gennem spolen ikke nå op i nærheden af den maksimalt mulige. Dog løber der en vis vekselstrøm i spolen, og spolen fungerer i denne situation som en slags "modstand" (reaktans), hvis størrelse afhænger af to ting:

  • Spolens selvinduktion; jo større selvinduktion, desto større modstand udvirker spolen
  • Vekselspændingens frekvens; jo højere frekvens, desto større modstand for en given selvinduktion. På grund af denne egenskab bruges spoler ofte i radioteknikken sammen med kondensatorer (kombinationen kaldes svingningskredse) til at gøre f.eks. en radiomodtager følsom for signaler indenfor et bestemt frekvensinterval (radiokanal), og så ufølsom som muligt for alle andre frekvenser.

Formlen for en ideel spoles reaktive modstand (reaktive del af impedansen) som funktion af frekvensen:

XL = ωL = 2πfL

Faktisk er det mest rigtigt at angive spolens reaktive modstand med komplekse tal:

Z = (0 + iωL) = (0 + i2πfL)

Hvor XL er den induktive reaktans, Z er spolens impedans, ω er vinkelfrekvensen, f er frekvensen i hertz og L er spolens induktans i henry.

[redigér] Mål og egenskaber for spoler

Selvinduktionen i en spole bestemmes af fire egenskaber ved spolen:

  • Spolens vindingers diameter; jo større diameter, desto større selvinduktion.
  • Antallet af vindinger; selvinduktion stiger stort set med vindingsantallet i anden (n²).
  • Spolens bredde - jo smallere plads vindingerne er lagt i - desto højere selvinduktion.
  • Det materiale der tjener som evt. "kerne" i spolen. Nogle materialer vil øge selvinduktionen med helt op til 10.000 gange (jern).

Ved at anvende en tynd tråd kan man vikle en spole med mange vindinger i samme rumfang i forhold til en spole med tykkere tråd, og derigennem opnå en stor selvinduktion. Imidlertid vil der være en vis (utilsigtet) elektrisk modstand, og denne såkaldte tabsmodstand "forringer" spolen på to måder:

  • Når spolen gennemløbes af en elektrisk strøm, går en del af den elektriske energi tabt som varme, der udvikles i spoletråden på grund af den utilsigtede ohmske modstand. Den elektriske energi tabes proportionalt med strømmen i anden (I²).
  • Bruges spolen i føromtalte radiomodtager, bliver det afstemte kredsløb mindre følsomt over for signaler med den ønskede frekvens, og for følsomt overfor signaler der frekvensmæssigt ligger tæt på den ønskede frekvens. Man siger også at spolens godhed mindskes.

[redigér] Se også

[redigér] Eksterne henvisninger

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vysokofrekvenční cívka

Projekt Wikiknihy nabízí dokument na téma:

Praktická elektronika

Tento článek pojednává o elektrotechnické součástce. O cívce jakožto načiní a technické pomůcce k navíjení pojednává článek cívka (náčiní).

Cívka je elektrotechnická součástka používaná v elektrických obvodech:

Obsah

[skrýt]

[editovat] Stavba cívky

Cívka se skládá z vodiče navinutého na izolační nosnou kostru. Vinutí může být jednovrstvé nebo vícevrstvé. V případě vícevrstvých cívek je třeba použít tzv. křížové vinutí, aby se omezila vlastní elektrická kapacita cívky. Navinutý vodič může být i samonosný - bez kostry.

Vodič v cívce má mít co nejmenší rezistivitu, aby v cívce nedocházelo k velkým tepelným ztrátám. Nejčasteji používaným materiálem je měď.

Ke zvětšení magnetických vlastností se dovnitř cívky vkládá jádro z magneticky měkké oceli, tzn. z feromagnetické látky s malou remanentní magnetizací. K omezení vzniku vířivých proudů v jádře se jádro skládá z několika vrstev oddělených izolantem nebo z jemných železných částeček spojených izolační hmotou (tzv. železové jádro).

[editovat] Druhy cívek

Podle rozměrů a tvaru lze rozlišit obyčejnou cívku, solenoid - velmi dlouhá cívka, toroid - cívka stočená do kruhu.

Cívky lze rozdělit podle frekvence střídavého proudu, pro kterou je určena - nízkofrekvenční cívky a vysokofrekvenční cívky.

[editovat] Parametry cívky

[editovat] Cívka v elektrickém obvodu

[editovat] Elektrotechnická značka

Soubor:ZnackaCivky.jpg

[editovat] Cívka ve stejnosměrném obvodu

V obvodu stálého stejnosměrného proudu se cívka projevuje pouze svým elektrickým odporem.

Kolem cívky se průchodem stejnosměrného proudu vytváří stálé magnetické pole. Magnetický indukční tok závisí přímo úměrně na indukčnosti cívky a velikosti proudu. Indukčnost cívky a tím i magnetické pole je možno zesílit vložením jádra-magnetického obvodu do cívky.

[editovat] Cívka ve střídavém obvodu

V obvodu střídavého proudu vzniká kolem cívky proměnné magnetické pole, které v cívce indukuje elektromotorické napětí. Indukované napětí působí vždy proti změnám, které je vyvolaly (Lenzův zákon), což má za následek vznik impedance, u cívky nazývané induktance, tj. odpor cívky proti průchodu střídavého proudu. Induktance závisí přímo úměrně na indukčnosti cívky a frekvenci střídavého proudu.

Cívka rovněž způsobuje fázový posuv střídavého proudu oproti střídavému napětí o π/2 neboli 1/4 periody.

Proměnného magnetického pole kolem cívky se využívá také v transformátorech při transformaci střídavého elektrického proudu a napětí mezi dvěma obvody. Způsob a velikost transformace ovlivňuje poměr počtu závitů sekundární a primární cívky transformátoru, celková energie transformace je však také výrazně limitována celkovou velikostí a kvalitou magnetického obvodu transformátoru.

[editovat] Cívka v kmitavém obvodu

Důležitou úlohu hraje cívka u elektromagnetického kmitání (rezonance). To vzniká v obvodu s kondenzátorem a cívkou (LC obvody), kde se periodicky opakuje přeměna elektrické energie na magnetickou a opačně. Frekvence elektromagnetického kmitání závisí mj. také na indukčnosti cívky.

[editovat] Spojování cívek

Při sériovém zapojení cívek se zvětšuje celková indukčnost:

L = L1 + L2 + ...,

při paralelním zapojení se celková indukčnost zmenšuje:

\frac {1}{L} = \frac {1}{L_1} + \frac {1}{L_2} + ...

[editovat] Použití cívky

Cívku lze používat jako samostatnou součástku (elektromagnet, tlumivka) nebo jako součást složeného elektrického zařízení (elektromagnetické relé, transformátor, reproduktor).

 

Různá provedení cívek

Výhodou elektromagnetu je to, že magnetické pole je dočasné, dá se snadno měnit jeho velikost, příp. směr.
  • Cívka jako induktor - využívá se elektrické napětí indukované proměnným magnetickým polem kolem cívky
    • tlumivka - cívka působí proti prudkým změnám v elektrickém obvodu (např. zapnutí/vypnutí obvodu, elektrický výboj, ap.). Změny v elektrickém obvodu vyvolávají změnu magnetického pole kolem cívky a následně se v cívce indukuje elektromotorické napětí působící vždy proti změnám, které je vyvolaly.
    • transformátor - obsahuje dvě cívky na společném jádře. Změnou elektrického proudu (střídavým proudem) v jedné cívce se indukuje elektrický proud v druhé cívce, dochází k transformaci proudu a napětí.
    • čtecí hlavičky v pevných discích
    • v elektromagnetických oscilačních obvodech - cívka a kondenzátor jsou nezbytné součástky pro vznik elektromagnetických kmitů v obvodu (rezonanční LC obvody).

[editovat] Související články

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Un inductor és un component electrònic passiu dels circuits elèctrics que, a causa del fenomen de l'autoinducció, emmagatzema energia en forma de camp magnètic creat pel pas del corrent elèctric. Aquest component també acostuma a rebre els noms de bobina o inductància. La capacitat d'un inductor d'emmagatzemar energia es mesura per la seva inductància que s'expressa en henrys (simbolitzat H), una unitat derivada del Sistema Internacional d'unitats.

A la teoria de circuits un inductor ideal tindria inductància però no presentaria resistència ni capacitància, per això no dissiparia energia. En aquest component ideal tota l'energia elèctrica absorbida seria emmagatzemada en forma de camp magnètic. Però els inductors reals, que són fabricats amb un enrotllament de fil conductor, són equivalents a una combinació d'inductància, certa resistència deguda a la resistivitat del fil, i certa capacitància. A algunes freqüències, un inductor real es comporta com un circuit ressonant a causa de la capacitància paràsita. A més de dissipar energia per la resistència elèctrica del fil conductor, el nucli dels inductors també la poden dissipar a causa de la histèresi i a grans corrents també es poden produir pèrdues d'energia a causa de la no linealitat dels circuits.

[edita] Construcció

 

Inductors corrents.

Un inductor està constituït usualment per una bobina de material conductor, típicament cable de coure. Existeixen inductors amb nucli d'aire o amb nucli d'un material ferrós, per incrementar la seva inductància. Les bobines típiques estan formades per espires, fetes de fil esmaltat, i solen envoltar un nucli de material ferromagnètic. Als motors elèctrics van col·locades a dintre les ranures.

Els inductors poden estar també construïts en circuits integrats, usant el mateix procés utilitzat per realitzar microprocessadors. En aquests casos s'usa, comunament, l'alumini com a material conductor. Tanmateix, és rar que es construeixin inductors dins dels circuits integrats; és molt més pràctic usar un circuit dit "girador" que, mitjançant un amplificador operacional, fa que un condensador es comporti com si fos un inductor.

Petits inductors usats per a freqüències molt altes, poden ser realitzats en ocasions amb un conductor passant a través d'un cilindre de ferrita o granulat.

[edita] L'inductor als circuits elèctrics

Els inductors s'oposen als canvis al corrent elèctric, un inductor ideal no oposaria cap resistència a un corrent continu constant, tanmateix només els inductors superconductors tindrien realment una resitència nul·la.

En general, la relació entre la variació del voltatge en el temps v(t) a través d'un inductor amb una inductància L i una variació del corrent que hi passa al llarg del temps i(t) es descriu per mitjà d'una equació diferencial:

v(t) = L \frac{di(t)}{dt}

on

v és el voltatge,di(t)/dt és la derivada del corrent i L és la inductància mesurada en henrys.

Les bobines a les màquines elèctriques poden anar tant en el rotor com en el estator i conformen el circuit elèctric de la màquina. Segons com es vulgui que treballi el motor, les bobines és poden col·locar de dues maneres: Als pols (sortida amb sortida, entrada amb entrada, sortida amb sortida…) o al pols conseqüents (sortida amb entrada, sortida amb entrada, sortida amb entrada …). També és poden fer en sèries paral·leles en les quals hem de mantenir les espires connectades a la xarxa elèctrica.

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS  DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.

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ようこそＢｅｗｉｓｅ　Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな

情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。

弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は：

（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ

（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

（７）医療用品エンド・ミル設計

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弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

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弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

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Zavojnice

Zavojnica je elektronski element koji ima određen induktivitet (L). Induktivitet se izražava u henrijima (H), nazvanim po američkom fizičaru Josephu Henryu, a najčešće se upotrebljava jedinica milihenri (mH). Zavojnica se redovito sastoji od žice koja je namotana jednostavno ili unakrsno u jednom ili više slojeva. Nosač ili tijelo zavojnice izrađuje se od impregniranog papira, drveta, sintetičkog ili sličnog materijala. Najčešće ima oblik šupljeg valjka. Vodič od kojega je napravljena zavojnica najčešće je bakreni, izoliran lakom, rjeđe pamukom ili svilom. Kod zavojnica, predviđenih za vrlo visoke frekvencije upotrebljava se posrebrena bakrena žica ili cijev. Samo specijalne zavojnice za ultrakratke valove su bez tijela. Vodič tada mora biti mehanički dovoljno krut da zadrži svoj oblik. Za razliku od otpornika i kondenzatora zavojnice se veoma teško nalaze kao već gotov proizvod u trgovinama, jer svojstva zavojnice ovise o konkretnoj primjeni.

Upotreba i vrste zavojnica [uredi]

U titrajnim krugovima najčešće se upotrebljavaju valjčaste jednoslojne zavojnice. Karakteristike zavojnica ovise o sljedećim parametrima, to su: D - srednji promjer zavojnice, l - dužina zavojnice, d - debljina žice, N - broj namotaja žice, te a - razmak između svakog namotaja. Svi ti spomenuti parametri utiču na veličinu induktiviteta L. Zavojnice možemo podijeliti na one namijenjene za niskofrekventne (NF) i visokofrekventne (VF) strujne krugove. Dok ih s obzirom na izvedbu dijelimo na: zavojnice s jezgrom i zavojnice bez jezgre.

Kao jezgra za NF zavojnice upotrebljavaju se međusobno izolirani transformatorski limovi. Dok se za VF zavojnice upotrebljavaju posebne VF jezgre. Postoje razne vrste materijala za izradu takvih jezgri. Dobivaju se sintetički, a nose nazive "siferit", "feroskuba", itd... Zavojnice se također mogu međusobno spajati, no s time da veza između njih mora biti ostvarena pomoću vodiča, ali i pomoću njihova induktiviteta. Krajnji induktivitet spoja ovisan je o induktivitetu pojedinih zavojnica i o njihovoj međusobnoj vezi. Tačan proračun se može dobiti za sasvim jednostavne slučajeve, kada zavojnice ne djeluju jedna na drugu, bilo da su dovoljno daleko ili oklopljene metalnim oklopom.

Spojevi zavojnica [uredi]

Zavojnice se mogu spajati serijski i paralelno. Kod serijskog spoja zavojnica ukupan induktivitet jednak je zbiru svih induktiviteta pojedinih zavojnica:

L_u = L_1 + L_2 + \cdots +L_n

Kod paralelnog spoja induktiviteta odnosno zavojnica, ukupni induktivitet jednak je recipročnoj vrijednosti zbira recipročnih vrijednosti induktiviteta pojedinih zavojnica:

\frac{1}{L_u} = \frac{1}{L_1} + \frac{1}{L_2} + \cdots + \frac{1}{L_n}

Za složenije slučajeve spajanja zavojnica u praksi je najjednostavnije izmjeriti zajednički induktivitet kombinacije zavojnica.

Proračun jednoslojne, valjkaste zavojnice [uredi]

Ovo je vrsta zavojnica koja se najčešće upotrebljava u elektrotehnici. Već smo rekli da nekoliko parametara utiče na karakteristike zavojnice: broj zavoja (namotaja), promjer zavojnice, dužina zavojnice, ali ovisi i o omjeru dužine i promjera zavojnice. Taj omjer se zove "K faktor". Induktivitet se jednostavno može izračunati iz matematičke relacije:

L = K * D * N2

U toj formuli L je induktivitet zavojnice izražen u mikrohenrijima, D - promjer zavojnice u centimetrima, N - broj zavoja (namota) i K - faktor koji ovisi o omjeru dužine i promjera zavojnice.

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الوشيعة او الملف {Inductor المستحث الكهربائي} وشيعة L هي جهاز كهربائي سلبي يستعمل في الدوائر الكهربائية من أجل قدرته على الحث، الوشيعة تتكون من سلك غالباً ما يكون من النحاس وفيه عدد معين من اللفات nلفة ولها مواصفات المقاومات ولكنها خيالية jwl

المحرض وهو أحد الادوات الالكترونية او الدارات التي من شانها زيادة تدفق سيل التيار في دائرة الموصل .... وهو يستخدم لتقيل الكهرباء نوعا ما بحيث ان الكهرباء التي تدخل الجهاز تتناسب مع معدل صرفها

j: الجزء الخيالي - W : التردد الدائري (W = 2*Pi*f)

ألية عملها : عندما يمر تيار كهربائي متغير I بالسلك يتكون تيار مغناطيسي Φ وبتفير التيار الكهربائي بتغير الزمن يتولد لدينا جهد *توتر* U فتكون لدينا العلاقة : [U(t) = L*(di/dt)]

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'n Induktor is 'n passiewe elektriese komponent wat energie stoor in die vorm van 'n magnetiese veld. Die induktor word in elektriese stroombane gebruik vir die induktiewe eienskap van die induktor.

 

Induktors

Inhoud

[versteek]

[wysig] Fisika

[wysig] Oorsig

Induktansie, wat in henry gemeet word, is 'n effek van die magnetiese veld wat om 'n stroomdraende geleier gevorm word. 'n Elektriese stroom wat deur 'n geleier vloei veroorsaak 'n magnetiese veld om die geleier. 'n Verandering in die stroom veroorsaak 'n verandering in die magnetiese veld. Hierdie verandering in die magnetiese veld veroorsaak dat daar 'n elektromotoriese krag (emk) geskep word wat teen die stroom verandering werk. Induktansie kwantifiseer die hoeveelheid emk wat geskep word per eenheidsverandering in die elektriese stroom. Byvoorbeeld, 'n induktor met 'n induktansie van 1 henry skep 'n emk van 1 volt as die stroom deur die induktor verander teen 1 ampère per sekonde. Die induktansie van 'n geleier kan vermeerder word deur die geleier in 'n spoel te draai sodat die magnetiese vloed ingeperk word deur die spoel . Andersinds kan die spoel gedraai word om 'n materiaal met 'n hoë permeabiliteit.

[wysig] Energie

Die energie, wat in joules gemeet word, wat gestoor word in 'n induktor word bereken deur die vergelyking:

E_\mathrm{gestoor} = {1 \over 2} L I^2
waar
L die induktansie van die induktor is, en
I die stroom is wat deur die geleier vloei.

[wysig] Vervaardiging van induktors

Induktors word gewoonlik vervaardig deur 'n geleidende materiaal, gewoonlik koper in 'n spoel te draai. 'n Ferromagnetiese materiaal soos Ferriet kan as kern gebruik word om die induktansie van die induktor te verhoog. Sommige induktors se kern kan verstel word om 'n verstelbare induktor te maak. Induktors kan ook op stroombaan borde geëts word deur 'n spiraal vormige spoor (trace) (gewoonlik vierkantig of reghoekig). Induktors word op geïntegreerde stroombane vervaardig deur van dieselfde prosesse gebruik te maak as die wat gebruik word om mikroskywe te vervaardig. In die geval word aluminium gewoonlik gebruik as geleier. Werklike induktors word nie gewoonlik gebruik in geïntegreerde stroombane nie, aangesien hulle te groot is op so 'n klein skaal. Vir praktiese doeleindes word 'n stroombaan wat 'n gyrator genoem word gebruik. 'n Gyrator stroombaan gebruik operasionele versterkers en 'n kapasitor om 'n stroombaan te skep wat eienskappe van 'n induktor het. Klein induktors by baie hoë frekwensies word vervaardig deur 'n draad deur 'n ferriet silinder of kraaltjie te druk.

[wysig] In elektriese stroombane

'n Induktor bied weerstand teen verandering in elektriese stroom. 'n Ideale induktor bied geen weerstand teen gelykstroom nie, behalwe wanneer die stroom aan- of afgeskakel word, in die geval is die stroom verandering meer geleidelik. Regte induktors word van materiaal vervaardig wat elektriese weerstand bied teen selfs gelykstroom en is dus nie ideaal nie.

Die verhouding tussen 'n tydvariërende elektriese spanning v(t) oor 'n induktor met induktansie en tydvariërende elektriese stroom i(t) deur die induktor word in die algemeen beskryf deur die differensiaalvergelyking

v(t) = L \frac{di(t)}{dt}

Hierdie verhouding staan bekend as Lenz se wet wat rondom 1833, as 'n uitbreiding van Faraday se wet, deur Heinrich Lenz ontdek is.

Wanneer 'n sinusvormige wisselstroom deur die induktor vloei, word 'n sinusvormige spanning geïnduseer. Die amplitude van die spanning het 'n direkte verhouding met die amplitude van die stroom (IP) en die frekwensie (f) van die sinusvormige stroom deur die volgende verhouding.

i(t) = I_P sin(2 \pi f t)\,
\frac{di(t)}{dt} = 2 \pi f I_P cos(2 \pi f t)
v(t) = 2 \pi f L I_P cos(2 \pi f t)\,

Daar kan duidelik gesien word dat die fase van die stroom die spanning met 90 grade volg.

[wysig] Fasor stroombaananalise en impedansie

Deur van fasors gebruik te maak word die impedansie van 'n induktor gegee deur die volgende vergelyking:

Z_L = V_l / I_l = j \omega L = j X_L \,
waar
X_L = \omega L \, die induktiewe reaktansie is,
\omega = 2 \pi f \, die hoek frekwensie is,
L die induktansie is,
f die frekwensie is, en
j die imaginêre eenheid is.

[wysig] Laplace stroombaananalise (s-vlak)

Wanneer die Laplace transform in stroombaan analise gebruik word, word die oordrag impedansie van 'n ideale induktor met nie-ideale stroom voorgestel in die s-vlak deur die vergelyking:

Z(s) = s L\,
waar
L die induktansie is, en
s die komplekse frekwensie is.

Wanneer daar 'n aanvanklike stroom deur die induktor vloei, word dit voorgestel deur:

  • 'n spanningsbron in serie met die induktor te plaas met die waarde:
L I_0 \,

(Let daarop dat die polariteit van die spanningsbron die aanvanklike stroom teenstaan)

  • 'n stroombron in parallel met die induktor te plaas met die waarde:
\frac{I_0}{s}
waar
L die induktansie van die induktor is, en
I0 die aanvanklike stroom in die induktor is.

[wysig] Induktornetwerke

Die spanningsval oor die induktors in 'n parallelle konfigurasie is dieselfde, maar die stroom deur elke induktor kan verskil. Die totale stroom in die netwerk is die som van die strome in elke induktor. Die ekwivalente totale induktansie (Ltot) van die netwerk word bereken deur:

'n Diagram van veelvuldige induktors in parallel gekoppel.
\frac{1}{L_\mathrm{tot}} = \frac{1}{L_1} + \frac{1}{L_2} + \cdots + \frac{1}{L_n}

Die stroom deur die induktors in 'n serie-konfigurasie is dieselfde, maar die spanningsval oor elke induktor kan verskil. Die totale spanningsval oor die netwerk is die som van die spanningsval oor elke induktor. Die ekwivalente totale induktansie (Ltot) van die netwerk word bereken deur:

'n Diagram van veelvuldige induktors in serie gekoppel.
L_\mathrm{tot} = L_1 + L_2 + \cdots + L_n \,\!

Hierdie eenvoudige verhoudings is slegs waar as daar geen gemeenskaplike koppeling van magnetiese velde tussen individuele induktors is nie.

[wysig] Q-faktor

'n Ideale induktor het geen verliese ongeag die hoeveelheid stroom wat deur die induktor vloei. Werklike induktors het wel 'n weerstand teen die vloei van stroom aangesien die spoel van materiaal vervaardig word wat weerstand bied. Aangesien die spoel weerstand in series met die induktor is word dit die series weerstand van die induktor genoem. Die series weerstand van 'n induktor skakel die elektriese stroom deur die spoel om na hitte. Dit veroorsaak 'n verlies in die induktor se kwaliteit. Hierdie kwaliteit word deur die kwaliteit faktor of Q-faktor van die induktor gekwantifiseer. Die Q-faktor van 'n induktor is die verhouding tussen die induktansie en series weerstand van die induktor by 'n spesifieke frekwensie. Die induktor neig na 'n ideale induktor as die Q-faktor groter word. Die Q-faktor van 'n induktor word bereken deur die vergelyking:

Q = \frac{\omega{}L}{R} \,
waar
L die induktansie van die induktor is,
R die series weerstand van die spoel materiaal is, en
\omega = 2 \pi f \, die hoek frekwensie is.

Waneer 'n hoë stroom deur 'n induktor vloei wat 'n ferromagnetiese kern het kan dit versadig. Dit veroorsaak dat die Q-faktor van die induktor drasties verminder. Hierdie veskeinsel kan voorkom word deur van lug kern induktor gebruik te maak. Die nadeel is dat lug kern induktor grooter is as ferromagnetiese kern induktors.

Deur gebruik te maak van 'n supergeleier allooi spoel wat in vloeibare helium of vloeibare stikstof gedompel word kan 'n amper ideale induktor gemaak word (Q-faktor wat na oneindig neig). In hierdie super afgekoelde spoel verdwyn die series weerstand. Aangesien hierdie induktor virtueel geen verliese het nie kan energie effektief gestoor word in die magneetveld wat om die induktor vorm.

[wysig] Toepassings

Induktors is verwant aan elektromagnete in struktuur, maar word gebruik met die doel om energie te stoor in die vorm van 'n magneetveld.

Induktors word gebruik in analoog stroombane en sein prosessering. Saam met kapasitors en ander komponente word induktors gebruik om elektriese filters te maak. 'n Elektriese filter kan 'n sein met spesifieke frekwensie uit filter. Induktors wat bekend staan as smoorspoelle word saam met kapasitors gebruik om die ruis van gelykstroom elektriese toevoer uit te filter. Baie klein induktors was bestaan uit 'n ferriet kraaltjie of torus wat om 'n elektriese kabel geplaas word verhoed dat hoë frekwensie interferensie deur die kabel versprei word. Klein induktor en kapasitor kombinasies word in resonante netwerke gebruik vir radio-opvangs en uitsaai.

Twee of meer magneties gekoppelde induktors vorm 'n transformator wat 'n fundamentele komponent is in elektrisiteits voorsiening netwerke is.

'n Induktor kan gebruik word as 'n energie stoor toestel in 'n skakel kragbron. Die induktor word gelaai vir 'n spesifieke fraksie van die skakel kragbron reguleerder frekwensie en ontlaai vir die oorblywende siklus. Die laai/ontlaai verhouding bepaal die uitset tot inset spannings verhouding.

Induktors word ook gebruik in elektrisiteitsvoorsiening netwerke, om stelsel spannings te onderdruk, of stroom te beperk. In die veld staan induktors bekend as reaktors.

Aangesien induktors groot en swaar komponente is word hulle al hoe minder in moderne elektriese toestelle gebruik. Half geleier skakel kragbronne maak gebruik van kleiner transformators wat by hoër frekwensies werk as lineêre kragbronne. Elektriese stroombane word ontwerp om klein induktors te gebruik waar nodig, anders word groot induktors vervang met 'n gyrator stroombaan.

[wysig] Sien ook

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