1. Leistungsgrößen

Leistungsmessung und Meßwandler Kapitel 4/8
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Ausgangspunkt für die Überlegungen an den Meßwandlern 11 soll die Gegenüberstellung von elektrischem
und magnetischem Kreis bilden.
Abb. 1. Vergleich elektrischer und magnetischer Kreis mit treibender Kraft EMF (U) und MMF (I)
Wird für den Fall des elektrischen Kreises der Schalter S geschlossen so bildet sich auf Grund der
Potentialdifferenz U (EMF – ElectroMotive Force) ein Stromfluß I aus. Für den Fall des magnetischen
Kreises ist die treibende Kraft (MMF – Magneto Motive Force) der Strom I. Umschlingt die Wicklung den
Kern mehrmals so gilt:
MMF = I ⋅ N in [A] oder „Ampere Windungen“
Auf Grund der MMF bildet sich im Inneren des Kern ein Feldgradient aus – die magnetische Feldstärke H.
Mit der magnetischen Feldstärke H ist der magnetische Fluß Φ verknüpft.
Φ = µ H ⋅ A
µ 0 R
in [Wb / Weber] mit
MMF
H =
lKernDurchmesser
mit µ0 als magnetische Permeabilität 12 des Vakuums. µ 0 = 4π ·10 –7 [Vs/Am]
mit µR als Permeabilität 13 des Werkstoffes (materialabhängige Größe).
mit A als Querschnitt des Magnetkerns.
Wird über den Kern noch eine zweite Wicklung gelegt, so werden diese als primär N1 und sekundär
Wicklung N2 bezeichnet, wobei beide Wicklungen mit dem Fluß Φ verknüpft sind. Der Aufbau aus
Magnetkern mit primär und sekundär Wicklung wird als Transformator oder Übertrager 14 bezeichnet. Je
nach Anwendungsbereich unterscheiden sich die Wandler in ihrem Kernmaterial (z.B.: HF Technik
Ferritkerne) und der Ausführung der Wicklungen.
11 In diesem Zusammenhang wird auch oft von Übertragern gesprochen, diese ist aber vor allem im Bereich der
Audiotechnik üblich. Hier werden die Übertrager für die galvanische Trennung von einzelnen Komponenten in der
Signalkette verwendet um Brummschleifen zu vermeiden.
12 Wird ein magnetisierbarer Werkstoff in ein Magnetfeld H eingebracht, so ist festzustellen, daß sich die magnetischen
Feldlinien in diesem Werkstoff konzentrieren. Der magnetisierbare Werkstoff stellt in Analogie zum elektrischen
Widerstand eines Leiters einen besseren magnetischen Leiter als das umgebende Medium (i.a. Luft) dar. Somit läßt sich
die magnetische Permeabilität µ auch als magnetische Leit- oder Durchdringungsfähigkeit darstellen.
13 Die Permeabilität µR des Werkstoffes ist für jeden Werkstoff spezifisch und keine Konstante. Sie ist von der
magnetischen Feldstärke, der Temperatur und überdies stark von der Frequenz abhängig.
14 Der Ausdruck Übertrager bezieht sich auf Bereiche, in denen der magnetische Wandler nicht für die
Leistungsübertragung eingesetzt wird z.B.: Audiobereich zur galvanischen Trennung zweier Systeme, Meßwandler
oder auch Zündübertrager in Steuerungsaufgaben.
C.Brunner - Elektrische Messtechnik Seite 10/21