NaNOkRIsTallINEs VITROPERM / EMV PROdukTE

saẗtigungsverhalten
Mit hochpermeablen nanokristallinen Ringkernen lassen
sich sehr hohe Induktivitaẗen in extrem kompakten Drossel-
bzw. Kernabmessungen realisieren. Dadurch erhoḧt
sich aber die Empfindlichkeit gegen unsymmetrische Magnetisierungsbedingungen,
welche durch Common Mode,
Unsymmetrie- oder Ableitströme verursacht werden. Diese
können als niederfrequenter Ableitstrom (50Hz), mitteloder
hochfrequenter Störstrom vorliegen. Hervorgerufen
werden diese z.B. durch (Motor-)Kabel mit unterschiedlicher
Kapazitaẗ der einzelnen Adern gegen Erde oder durch
sich in solchen Kabeln ausbildende Resonanzerscheinungen,
die zu kurzen, extrem hohen und schnell ausklingenden
Stromspitzen mit Amplituden bis zu einigen 10 A peak
und Pulsbreiten im Nanosekundenbereich (1 ... einige 100
Nanosekunden) fuḧren. Letzteres kennt man z.B. von Lagerströmen.
Im ungünstigsten Falle überschreiten diese
Common Mode Ströme die Saẗtigungsfestigkeit der Drossel
bzw. des Kernes und die Drossel wird wirkungslos.
Aufgrund der niedrigen Permeabilitaẗ verhalten sich Ferritkerne
in Bezug auf Saẗtigung in vielen Fällen relativ
gutmuẗig. Bei VITROPERM wirkt sich die gegenüber Ferriten
ca. dreimal hoḧere Saẗtigungsflussdichte von 1.2 T
vorteilhaft aus, es muss jedoch das für den Anwendungsfall
passende μ-Niveau gewaḧlt werden, um eine optimale und
saẗtigungsfeste Lösung zu finden. In Abbildung 12a werden
die Saẗtigungsströme verschiedener VITROPERM Varianten
mit einem typischen abmessungsaḧnlichen Ferritkern
verglichen. Hier wird deutlich, dass das Saẗtigungsverhalten
des MnZn-Ferrits (μ = 6000) mit VITROPERM 500F
(μ = 17 000) bis ca. 50 kHz vergleichbar ist. Bei hoḧeren
Frequenzen verhält sich der VITROPERM Kern günstiger.
Ausserdem erreicht der VITROPERM Kern bei 100 kHz
einen ca. 50% hoḧeren A L -Wert und eine verglichen damit
nochmals deutlich hoḧere Impedanz, da diese bei VITRO-
PERM in diesem Frequenzbereich nur zum kleineren Teil
induktiv bestimmt ist. Hochpermeable VITROPERM 500F
Kerne zeichnen sich bei niedrigen Frequenzen durch eine
extrem hohe Dämpfung bzw. Impedanz aus, auch bei
hoḧeren Frequenzen sind sie Ferriten deutlich überlegen.
Das erkauft man sich allerdings durch ein kritischeres Saẗtigungsverhalten,
das zu hohen Frequenzen hin gutmuẗiger
wird, aber dennoch gegenüber den anderen Kernvarianten
zurückbleibt. Es ist zu beachten, dass in Abb. 12a die Saẗtigungsströme
der Kerne ohne Bewicklung dargestellt sind.
Je nach Windungszahl liegen die I cm Werte von Drosseln
bei „nur“ wenigen 10 bis einigen 100 mA (siehe Produkttabellen
Drosseln).
Permeabilität !'
1 + )
20000
15000
10000
5000
In Abb. 12b ist für einen VITROPERM 500F-Kern
(µ=20000) und 2 typische MnZn-Ferrite (µ=5000 bzw.
8000) der Verlauf der Permabilität über der Gleichfeldvorbelastung
dargestellt. Man erkennt den deutlich rechteckigeren
Verlauf für das nanokristalline Material im Vergleich
zu der runden Charakteristik für die beiden Ferritkerne, und
dies bei gleichzeitig deutlich höheren Permeabilitätswerten.
In der Anwendung führt dieses Verhalten zu einem über
der Gleichfeldvorbelastung sehr breiten Bereich mit nahezu
konstanter Induktivität. Dieses Verhalten steht im Einklang
mit der linearen Magnetisierungskurve für
VITROPERM (Abb. 8a / 8b).
VITROPERM 250F kommt immer dann zum Einsatz,
wenn besonders saẗtigungsfeste Lösungen für Anwendungen
mit besonders hohen Common Mode oder Unsymmetrieströmen
benoẗigt werden. Man erreicht damit aber
nicht die hohen Dämpfungswerte von VITROPERM 500F.
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. HA G K A 0
Abb 12a: Vergleich des Saẗtigungsverhaltens von VITROPERM 500F, VITROPERM 250F und MnZn-Ferrit
Typischer MnZn Ferrit, !=8000
VITROPERM 500F, !=20000
Typischer MnZn Ferrit, !=5000
0
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Gleichfeldvorbelastung H DC [A/cm
Abb. 12b: Vergleich des Permeabilitätsverlaufs in Abhängigkeit von der Gleichfeldvorbelastung für VITROPERM
500F und zwei typische MnZn-Ferrite
E
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