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Kernspulen

Am : 29. Mai 2023 / In : Alle

Kernspulen


Bringt man ein magnetisches Material in das Magnetfeld einer Spule, ändert sich die magnetische Flussdichte (B). Unter Einfluss des magnetischen Feldes orientieren sich die im Stoff vorhandenen „magnetischen Dipole“ in Feldrichtung und erhöhen die magnetische Flussdichte und damit auch die Induktivität der Spule. Der Zuwachs an Induktivität hängt sowohl vom verwendeten Kernmaterial, wie auch von der Kernbauform ab.

Bei sogenannten Kernspulen befindet sich im Magnetfeld der Spule ein Körper aus einem Material mit magnetischen Eigenschaften, der Kern. Der Kern verstärkt das Magnetfeld und erhöht damit die Induktivität der Spule. Je nach Kernbauform kann die Induktivität im Vergleich zur Luftspule um ein vielfaches (Faktoren 3 bis >100) erhöht werden. Die Kernspule weist im Vergleich zur Luftspule einen geringeren ohmschen Widerstand, oder eine kleinere Bauform auf, da bei gleicher Induktivität weniger Windungen oder dünnerer Draht auf den Wickel aufgebracht werden müssen. Ein Nachteil der Kernspule liegt in der begrenzten Strombelastbarkeit. Es geht nicht um die elektrische Belastbarkeit des Kupferwickels, dessen Belastbarkeit durch den Querschnitt des Kupferdrahtes gegeben ist sondern um Sättigungserscheinungen im Kernmaterial.Im Gegensatz zur Luftspule, bei der das Magnetfeld um so stärker wird, je größer der Strom in der Spule ist (linearer Zusammenhang), gibt es bei Kernspulen einen Punkt bei dem das Magnetfeld trotz Erhöhung des Stromes nicht mehr im gleichen Maße zunimmt. Dieses Verhalten nennt man Sättigung. Aussteuerung in den Sättigungsbereich geht einher mit nichtlinearem Verhalten der Spule und ruft Verzerrungen hervor, die im höheren Leistungbereich auftreten. Eine Untersuchung der Sättigungsgrenzen kann erfolgen durch die Messung des Klirrfaktors bei Erhöhung des Stromes durch die Spule. Steigt der Klirrfaktor stark an, ist der Bereich der Sättigung erreicht. Eine Luftspule weist derartige Verzerrungen prinzipbedingt nicht auf. Das Sättigungsverhalten einer Kernspule wird bestimmt durch Kernmaterial, Kernbauform und Querschnitt.