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Wirbelstromverluste: Was ist damit gemeint?

Verluste durch die Joulesche Wärme der Wirbelströme, die in einem Magnetwerkstoff induziert werden, wenn sich der Fluss bei Wechselstrom ändert. Sie sind proportional zum Quadrat von Blechdicke und Frequenz und umgekehrt proportional zum spezifischen Widerstand.

Japanische Bezeichnung: 渦電流損失

„Wirbelstromverluste“ kommt in 4 Übungsfragen aus 2 Themen vor, darunter Magnetische Werkstoffe, Elektronische, magnetische und optische Werkstoffe.

Fachgebiet: Magnetische Werkstoffe

Selbst ausprobieren: Fragen zu Wirbelstromverluste

Die Wirbelstromverluste von Elektroblech seien proportional zu t²f²Bm² (t: Blechdicke, f: Frequenz, Bm: maximale Flussdichte; gleicher spezifischer Widerstand). Auf etwa das Wievielfache ändern sich die Wirbelstromverluste bei gleicher Frequenz und Flussdichte, wenn die Blechdicke von 0,50 mm auf 0,35 mm verringert wird?

  1. Aca. 0,34-fach
  2. Bca. 0,49-fach
  3. Cca. 0,70-fach
Lösung und Erläuterung anzeigen

Lösung: B. ca. 0,49-fach

Die Wirbelstromverluste sind proportional zum Quadrat der Dicke, also (0,35/0,50)² = 0,70² = 0,49; sie betragen ca. das 0,49-Fache des ursprünglichen Werts, also etwa die Hälfte. Ca. 0,70-fach setzt Proportionalität zur Dicke voraus, ca. 0,34-fach Proportionalität zur dritten Potenz. In einem dünneren Blech ist die durch die Flussänderung im Querschnitt induzierte Spannung kleiner und der Strompfad schmaler, sodass die Verluste mit dem Quadrat der Dicke abnehmen. Deshalb werden Kerne aus dünnen, oberflächenisolierten Blechen geschichtet. Die Hystereseverluste hängen jedoch kaum von der Dicke ab, sodass die gesamten Kernverluste nicht ganz auf die Hälfte sinken. Auch der Si-Zusatz zur Erhöhung des spezifischen Widerstands ist ein Mittel, Wirbelströme zu unterdrücken.

„Wirbelstromverluste“ in den Erläuterungen

Fragen, in denen „Wirbelstromverluste“ vorkommt (4)

  1. Die Wirbelstromverluste von Elektroblech seien proportional zu t²f²Bm² (t: Blechdicke, f: Frequenz, Bm: maximale Flussdichte; gleicher spezifischer Widerstand). Auf etwa das Wievielfache ändern sich die Wirbelstromverluste bei gleicher Frequenz und Flussdichte, wenn die Blechdicke von 0,50 mm auf 0,35 mm verringert wird?
  2. Welche Aussage über die Eigenschaften eines für Transformatorkerne geeigneten weichmagnetischen Werkstoffs trifft zu?
  3. Die Fläche der Hystereseschleife eines Kernwerkstoffs (Verlust pro Periode) beträgt 50 J/m³. Welcher Wert kommt den Hystereseverlusten am nächsten, wenn ein Kern mit einem Volumen von 0,010 m³ mit 50 Hz Wechselstrom betrieben wird?
  4. Kornorientiertes Elektroblech (Fe mit ca. 3 % Si) für Transformatorkerne hat bei Magnetisierung in Walzrichtung besonders geringe Verluste und eine hohe Permeabilität. Welche Begründung ist richtig?

Verwandte Begriffe

Weichmagnetischer Werkstoff Koerzitivfeldstärke Rekristallisation Domänenwand (Bloch-Wand) Ferrimagnetismus Magnetokristalline Anisotropie Maximales Energieprodukt Sättigungsmagnetisierung Superparamagnetismus Weiss-Bezirk

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