Eisenpulver - und Ferritringkerne

- Leistungsdaten -

Das Leistungsaufnahmevermögen von Spulenkernen wird von zahlreichen Faktoren beeinflußt. Letzt­end­lich wird sich diese Anzahl von Faktoren auf eine der beiden grundlegenden Grenzdaten redu­zie­ren: Sättigung des Kernmaterials oder Temperaturanstieg im Spulendraht.

Streng vom Gesichtspunkt der Sättigung aus gesehen, ist das Leistungsaufnahmevermögen eines Kerns proportional zu:

0

      B_max = max. Magnetflußdichte

        u_eff = Permeabilität bei B_max

B_max wird gegeben durch das Faraday'sche Gesetz:

Für die Ferritmaterialien unterhalb m = 1000 ist B_max = 1500 Gauß, für die über 1000 ist B_max = 3000 Gauß. Das B_max für Eisen­pulver­materialien ist im all­ge­meinen größer 10 kGauß.

Aus den obenstehenden Formeln ist ersichtlich, daß bei vorgegebener Frequenz und Flußdichte die Materia­lien mit niedrigerer Permeabilität die größere Leistung vertragen. Im Herstellungsprozeß des Eisenpulvers wird daher das Material mit winzigen, luftgefüllten Hohlräumen durchsetzt, um für die nie­dri­gere Permeabili­tät und größeres Leistungsvermögen zu sorgen.

Wie schon oben erwähnt, ist bezüglich des Leistungsaufnahmevermögens der zweite einschränken­de Faktor der Temperaturanstieg im Spulendraht. Dieser ist eine direkte Folge der Verluste im Draht und im Kern und kann mit folgender Formel näherungsweise berechnet werden:

0

Wäh­rend also, wenn man in den Grenzbereich der Sättigung kommt, das Leistungsaufnahmever­mögen vom Kernvolumen abhängt, wird es bei der Temperatur als begrenzendem Faktor von der Kernober­fläche beeinflußt.

Bei Gleichstrom- und Niederfrequenzanwendungen ist die Berechnung der Verlustleistung im Draht recht einfach, nämlich p = I²R, wobei I der fließende Strom (A) und R der Widerstand (Ohm) der Spule ist. Bei HF-Anwendungen muß allerdings auch der Skineffekt in Betracht gezogen werden, wenn der Scheinwiderstand der Spule bestimmt wird. Bei Drahtstärken von 1 mm z.B. tritt der Skin­effekt ab etwa 20 kHz auf, während bei Drahtstärken von 0.1 mm ab 2 MHz erhöhter Wider­stand zu erwarten ist.

Angaben über Kernverluste werden normalerweise angegeben in Verlust pro Volumen als Funktion der Wechselstromflußdichte (Gleichstrom ruft keine nennenswerten Verluste hervor). Sowohl für Ferrit- als auch für Eisenpulverringkerne steigt der Verlust relativ linear mit der Frequenz an. Für eine konstante Frequenz wächst jedoch der Verlust mit dem Quadrat der Wechselstromflußdichte. Diese Angaben sind für die "72-", 93- und 85-Ferritmaterialien bis 100 kHz und für Eisenpulvermate­rial "36" bis 300 kHz verfügbar.

Im Moment sind keine weiteren Angaben über Kernverluste bei Hochfrequenz und für die übrigen Materialien verfügbar. Man kann jedoch generell bei HF-Anwendungen sagen, daß Ferritkerne durch die Sättigung und Eisenpulverkerne durch den Temperaturanstieg begrenzt werden. Auf grobe Schätzungen gestützt, können die HF-Eisenpulverkerne unterhalb von 1000 Gauß betrieben werden.

Seit Jahren wird der Ringkern T 200A-2 dazu benutzt, als Antennenbalun 1.000 Watt oder in einem gut abgestimmten Tankkreis 100 Watt zu verarbeiten. Aus den Erfahrungen unserer Kunden wissen wir, daß in ähnlicher Weise ein T 94-2 bis ca. 10 W und ein T 130-2 bis 100 Watt in Balun-Über­tragern ein­ge­setzt werden können.