Mechatronik Modul 2 - ADAM - Leonardo da Vinci Projects and ...

Elektrische Antriebe und Steuerungen
Minos
Befindet sich in einer Spule ein massiver Eisenkern, so werden in diesem
Eisenkern Ströme induziert, wenn die Spule mit einen Wechselstrom
durchflossen wird. Diese Ströme werden als Wirbelströme bezeichnet.
Da Eisen den Strom gut leitet, kann das Fließen der Wirbelströme zu
einer starken Erwärmung des Eisenkernes führen. Um die Wirbelströme
weitgehend zu vermeiden, werden die Eisenkerne aus dünnen Blechen
hergestellt, die gegenseitig durch einen Lacküberzug isoliert sind. Somit
können sich in den einzelnen Blechen nur schwache Wirbelströme ausbilden.
Wird an eine Spule eine Gleichspannung angelegt, so wird beim Einschalten
der Spannung in der Spule ein Magnetfeld aufgebaut. Dabei
wird in der Spule eine Spannung induziert, die den Strom durch die Spule
nur langsam ansteigen lässt. Diese Selbstinduktionsspannung wirkt
also dem Stromfluss entgegen.
Beim Abschalten der Gleichspannung wird ebenfalls durch die Selbstinduktion
eine Spannung erzeugt. Diese wirkt in der gleichen Richtung,
wie der zuvor fließende Strom. Diese Spannungen können so hoch sein,
dass an den Kontakten des Schalters Lichtbogen entstehen und dadurch
die Kontakte beschädigt werden können.
Um dies zu verhindern, wird parallel zur Spule eine sogenannte Freilaufdiode
geschaltet. Diese sperrt den Stromfluss im normalen Betrieb ab,
lässt beim Abschalten aber den Strom, der durch die Selbstinduktion
entsteht, durch. Der Strom durch die Spule nimmt in diesem Fall langsam
ab und Schäden an den Kontakten des Schalters werden vermieden.
Spulen werden als Induktivität bezeichnet. Mit dem Begriff Induktivität
wird aber auch die Größe der Fähigkeit der Spule bezeichnet, eine Spannung
zu induzieren.
Wird an eine Spule eine Wechselspannung angelegt, so wird dem
Stromfluss durch die Induktion ein Widerstand entgegengesetzt. Deshalb
erreicht der Strom seinen maximalen Wert später als die Spannung.
Diese Phasenverschiebung hat wie beim Kondensator einen Wert von
90°. Allerdings eilt im Gegensatz zum Kondensator bei einer Spule die
Spannung dem Strom voraus. Der an einer Spule auftretende Blindwiderstand
wird als induktiver Blindwiderstand bezeichnet.
Wie bei einem elektrischen Feld speichert auch ein Magnetfeld Energie.
Die Menge der Energie hängt dabei von der Induktivität der Spule und
von dem die Spule durchfließenden Strom ab.
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