Unterschied zwischen Eisen und Ferrit?

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Unterschied zwischen Eisen und Ferrit?

    







BID = 12670

hannoban

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Hallo, wär cool wenn mir jemand den Unterscheid zwischen Eisenkern und Ferritkern (ich meine die Auswirkung auf Spulenwerte und Schaltung) mal möglichst genau erklärt. Ist Ferrit nicht gesintertes Eisenpulver? Und was genau bewirkt ein Luftspalt? Ist ein Trafo-Ferritkern der aus 2 Hälften zusammengeklebt ist ein Kern mit "?Luftspalt?"?

Danke schonmal

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BID = 12680

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  

Eisen ist, wie allgemein bekannt, ein Metall, Ferrite sind Oxide die durch Sintern zu einer keramischen Masse verarbeitet werden.
Die elektrische Leitfähigkeit von Eisen ist sehr viel höher als die von Ferriten, und dementsprechend sind die Wirbelströme bei Eisen stärker.
Um dadurch nicht allzu hohe Verluste zu erleiden, muß man mit der Spannung pro Windung heruntergehen, das bedeutet bei gleicher Magnetisierung niedrigere Frequenzen.
Deshalb setzt man Eisenkerne allgemein nur bis etwa Tonfrequenzen ein, während es Ferrite bis in den cm-Wellenbereich gibt.
Allgemein sind aber Sättigungsmagnetisierung und Permeabilität bei Ferriten geringer als bei Eisen, deshalb macht es Sinn bei tiefen Frequenzen die guten Eigenschaften des Eisens auszunutzen.
Es gibt übrigens Kerne aus Eisenpulver, die wegen der geringen Korngöße bis zu einigen hundert kHz eingesetzt werden können.

Ein Luftspalt wird meist in mit Gleichstrom vormagnetisiertem Induktivitäten verwendet. Er verhindert, daß der Kern durch den Gleichstrom magnetisch gesättigt wird.
Allgemein erhöht er die Energiespeicherfähigkeit, weil der Kern kaum Energie speichert, sondern das im Luftspalt vorhandene Magnetfeld.
Der Preis dafür ist eine geringere Induktivität, es lohnt sich aber trotzdem.

Wenn man geschliffene Ferritkern unter Druck zusammenklebt, existiert de Fakto ein Luftspalt von etwa 0,01mm.
Da es aber, außer bei Ringkernen, nicht viel besser geht, bezeichnet man sie als "ohne Luftspalt" (o.L.).
Absichtlich eingebrachte Luftspalte bewegen sich etwa im Bereich 0,05..2mm, und werden z.B. durch Einlegen von Folie oder Pappe erreicht. Bei E-Kernen und ähnlichen ist oft auch der mittlere Steg etwas verkürzt.

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Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



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BID = 12691

hannoban

Schreibmaschine



Beiträge: 1722
Wohnort: Hinter Düsseldorf die 4. Mülltonne links
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O.K. dankeschön. So richtig wird´s mir wohl erst beim Überschlafen klar, aber das wahr auf jeden Fall ausführlich genug. Noch eine Frage hätte ich da, im Bezug auf mein letztes Thema:
http://www.forum.electronicwerkstat.....50&22

Könnte man mit dieser Schaltung auch eine Laserdiode (ca. 1mW) aus einem Pointer (kein billiges Tankstellen-Gerät) besaften? Die sind doch komlizierter in der Stromversorgung. Zumindest ist da eine Platine zur Besaftung drin.

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BID = 12697

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Das könnte schon Klappen.

Die ganz billigen Pointer haben nur einen Vorwiderstand drin. Wie das die Laserdiode aushält, ist mir einigermaßen schleierhaft. Jedenfalls kommt regelmäßig viel mehr als 1mW raus.

Bessere Laserdioden haben auf dem Gehäuseboden eine Photodiode, die zur Intensitätsmessung dient. Damit wird dann die kleine Regelschaltung auf der Platine angesteuert. 200 Microampere Photodiodenstrom dürfte ein gängiger Wert sein.





P.S.:

Für einen Betrieb mit Laserdiode mußt Du die Ausgangsspannung gleichrichten und sieben.

Der Strom fängt sonst ja mit dem Spitzenwert von Ic an, welcher recht hoch ist. Laser mögen solche Stromspitzen überhaupt nicht.

Sie gehen optisch kaputt.



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BID = 12701

Gast

Nichtregistrierter Benutzer


Zitat :
perl hat am 31 Jan 2003 15:04 geschrieben :

Allgemein erhöht er die Energiespeicherfähigkeit, weil der Kern kaum Energie speichert, sondern das im Luftspalt vorhandene Magnetfeld.

Verständisproblem : Ich hab mal gelernt , daß die Energie , die in einer Spule gespeichert wird , durch die Ausrichtung der Elementarmagneten erhalten wird . Diese Elementarmagneten geben dann auch durch die Rückbewegung in die Ausgangslage (Weichmagnetisch) die Energie wieder zurück , wodurch die Induktionsspannung entsteht . Da Luft ein sehr schlechter magnetischer Leiter ist - und auch kaum Elementarmagneten enthält - ist hier doch wohl keine Energie gespeichert , oder ? Der Luftspalt birgt doch den größten magn.Widerstand und somit geht dort auch der Großteil der magn.Energie für die Überbrückung des Spaltes verloren , oder haben sich die physikalischen Erkenntnisse in den letzten Jahren geändert ?
Maßgeblich für die Magnetfeldstärke ist doch der magn.Fluß pro Flächeneinheit , der ist doch wohl im Eisen größer .

mfg Tornado

BID = 12746

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Hallo Tornado,



einen solchen Einwand hatte ich befürchtet, da er viel Schreibarbeit bedeutet.

Die physikalischen Erkenntnisse haben sich kaum geändert, allerdings purzelt Dir einiges durcheinander.



1.) Elementarmagnete brauchen wir zur Energiespeicherung nicht. Magnetfelder gedeihen auch ganz prächtig im Vakuum.



2.) Bei gegebenen Querschnitt hat das ferromagnetische Material tatsächlich einen viel kleineren magnetischen Widerstand als Luft oder Vakuum: Rm= l/(µ*A).

Dieses Wissen hilft uns hier aber nur sehr bedingt weiter.



3.) Der Energieerhaltungssatz gilt auch im 21. Jahrhundert noch. Weder im Spalt, noch im Kern geht Energie "verloren". Insbesondere kommen auch keine Feldlinien abhanden, und im Eisen wie im Luftspalt ist der magnetische Fluß gleich.

Bei gleicher Fläche gilt also für die magnetische Flußdichte bzw. -Induktion B:

BLuft=BEisen



Da B das Produkt aus der magnetischen Feldstärke H und der Permeabilität µ ist,

gilt also auch:

HLuft0Luft=BLuft=BEisen=HEisen0Eisen



Mit µLuft ~ 1 wird daraus:

HLuft=HEisenEisen



Das bedeutet, daß die magnetische Feldstärke im Luftspalt einige tausend mal größer ist als im Eisen.



Wenn wir jetzt noch wissen, daß die im magnetischen Feld gespeicherte Energie

E=LI2/2 = B*H*V bzw. B=E/(H*V) ist, wird daraus wegen BLuft=BEisen :

ELuft/(HLuft*VLuft)=EEisen/(HEisen*VEisen)



oder:

ELuft=EEisen*HLuft*VLuft/(HEisen*VEisen)



Wenn wir konstanten Querschnitt A annehmen, können wir da V=A*l in obiger Gleichung die Volumina V durch die jeweiligen Längen l ersetzen:



ELuft=EEisen*HLuft*lLuft/(HEisen*lEisen)



Weiter oben hatten wir ja schon ausgerechnet, daß HLuft=HEisenEisen ist.

Wenn wir das in obige Gleichung einsetzen erhalten wir:



ELuft=EEisen*HEisenEisen*lLuft/(HEisen*lEisen)



Darin können wir HEisen kürzen und erhalten schließlich:

ELuft=EEisenEisen*lLuft/lEisen)



oder für das Verhältnis von im Luftspalt gespeicherten Energie zu der im Eisenkern:

Q=ELuft/EEisenEisen*lLuft/lEisen)



Als Zahlenbeispiel diene ein kleiner Wandlertrafo EI-25 mit 1 mm Luftspalt (entspricht einer Einlage von 0,5mm), wie er vielleicht typisch in Blitzlichtgeräten verwendet wird.

Aus dem Datenbuch entnehme ich eine mittlere magnetische Weglänge lEisen von 57,5mm. Die Permeabilität des 3C6 Ferrit beträgt etwa 1200.

In die obige Formel eingesetzt ergibt das Q=1200*1,0/57,5 = 20,9



Im Luftspalt ist also rund 20 mal soviel Energie gespeichert wie im Kern.





q.e.d.



Auch wenns Dir nicht gefällt.







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BID = 12752

Gast

Nichtregistrierter Benutzer

Ja , Perl , mach sein - daß mir das nicht gefällt - allerdings ist meine Ausbildung auch schon her und die Erinnerung ist ja nur schattenmäßig .

Richtig , mein Versehen , der magn.Fluß ist in der Reihenschaltung der beiden magn.Widerstände der gleiche - klingt logisch .
---- aber diese ganzen Formeln ----

Dann war´s wohl so , daß der Luftspalt den gesamten magn. Fluß behindert - oder ? - wegen seinem Widerstand .
Das Eisen hingegen - weil et ja die Elementarmagnetchen hat - wirkt weniger schwächend auf diesen Fluß .

Weil im Eisen der Fluß stärker ist , ist dann auch die zu erwartende Induktionspannung größer - war´s so richtig ?

Die Feldstärke in der Luft ist größer , weil halt mehr magn.Widerstand überbrückt werden muß - denn die Feldlinien wollen sich ja vereinen - bzw. müssen sich vereinen .

Naja , unser Lehrer hat vielleicht ziemlich anschauliche Modelle angewendet , damit wirs n bissken einfacher raffen !

Die Formeln überlasse ich lieber anderen , nix für Ungut ,
Tornado .

BID = 12766

hannoban

Schreibmaschine



Beiträge: 1722
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Danke nochmal an Perl, ich hab mir das schon gedacht. Laserdioden sind einfach zu empfindlich, das hab ich gestern schon bei einem Vorabversuch an einer losen Platine mit L-Diode festgestellt. Wow, daß die Laserdiode evtl. abraucht, damit hab ich ja auf jeden Fall gerechnet, aber daß aufgrund einer wahrscheinlichen Verpolung (Die Polung war nichtmehr sicher zu definieren) der Ansteuerplatine gleich ein (jetzt erstrecht) undefinierbares Bauteil mit Stichflamme explodiert? Sowas ist mir mit Batteriespannung noch nie passiert. Das hätt auch ins Auge gehen können.

Was ich eigendlich wollte:
Ich hab vor einigen Jahren (wo Laserpointer noch ne richtig teure Angelegenheit wahren) einen gekauft. Leider ging das Gehäuse duch extreme Gewalteinwirkung in den Gehäusehimmel.
Da Schaltung und Diode aber unbeschädigt waren, drehte ich mir ein neues Gehäuse (aus Alu, viel schöner und nobler als das alte). Jetzt sind die Spezial-Akkus, nach denen ich damals das Gehäuse dimensioniert habe kaputt. Mit einer Mignon im Gehäuse ist jetzt noch ein wenig Platz für die besagte Schaltung zumindest wenn man sehr platzsparend baut. Mit Gleichrichter und Elko kann ich das aber glaube ich vergessen. Schätze ich müsste ein neues Gehäuse drehen. Schade daß das dann nichtmehr so handlich wird.

Trotzdem danke für deine Tips

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BID = 12770

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Womit treibst Du Deine Schaltungen an ?
Mit einem Atomkraftwerk ?

Bei den meisten Laserdioden liegt wegen der Kühlung Anode der LD am Gehäuse. Für die Photodiode ists unterschiedlich.
Es kann gut sein, daß die LD das Feuerwerk überlebt hat, wenn sie wegen Verpolung im Sperrichtung betrieben wurde.

Ich habe vor rund 10 Jahren als die Dinger noch teuer waren, auch mal einen in einem flachen im Plastikgehäuse gekauft. Als LD war eine Toshiba S4V43 drin, plus die Platine mit den zwei Transistoren. Ich hatte auch mal die Schaltung rausgemalt, aber ich bezweifle, daß ich die noch finde.
Selbst wenn es Deine alte LD zerrissen hat, solltest Du nicht traurig sein. Die Pointer, die Du auf dem Flohmarkt beim Türken für 4 bis 5 Euro bekommst, sind eh viel heller.
Das liegt nicht nur an der primitiv Schaltung (3 Knopfzellen + etwa 60..80 Ohm, der endgültige Wert scheint ausgesucht zu sein), die Ausgangsleistung satt produziert, es liegt in größerem Maß an der Wellenlänge.
Die alten LD arbeiteten auf 670nm, für die billigen Pointer habe ich meist ca. 654 nm gemessen. Das Auge ist da schon viel empfindlicher.
Bei den neueren Dioden ist außerdem der Schwellenstrom niedriger, meist arbeiten sie schon mit 20mA recht hell. Die AG3 Alkali-Knopfzellen die in den Pointern sind, haben rund 24mAh, das reicht doch schon eine Weile.
Ich denke, Du brauchst dann nicht länger am Wandler zu forschen.

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BID = 12774

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241

Hier ist eine typische Schaltung:

http://roithner-laser.com/All_Datas.....r.pdf

Nachbauen und Glücklich sein...

Wenn die nicht reichen sollte, dann schau mal auf www.repairfaq.org im Laser FAQ nach.

BID = 12775

hannoban

Schreibmaschine



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Ja richtig, die Billigdinger sind heller und so schön klein (hab ich ja auch einen von), aber die Optik ist meist von "Werk" (<-ich möchte garnicht erst wissen wo und unter welchen Bedingungen die hergestellt werden) aus total beschissen justiert und vorallem auch noch mit Schraubensicheung verklebt. Wenn man es denn wirklich schafft die Linsenhalterung mit einer Zange zu drehen ohne das billige Messingrädchen kaputt zu quetschen, kann man sich schon glücklich schätzen. Obendrein gehen die Taster alle Nase lang fratze.

Wär nich das erste mal, daß man mich dafür für verrückt hält, aber ich hab da so´n Qualitätsfimmel was meine Arbeiten angeht, und ich mach solche Basteleien hauptsächlich weil´s Spaß macht und lehrreich ist, der anschließende Nutzen ist ein sehr angenehmer Nebeneffekt.

Nun denn, ich check wohl erstmal ob die LD meiner Versuchsplatine noch funzt. Solltest du zufällig auf den Schaltplan stoßen, wärs echt cool wenn du mir den schicken würdest, brauchst aber nicht stundenlang suchen. Hab´s ja selbst probiert, aber mit den SMD-Bezeichnungen hab ich so meine Probleme. Wenn ich im Netz danach suche, stoße ich meist nur auf Chinesisch (oder sowas ähnliches).

thx

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BID = 12776

hannoban

Schreibmaschine



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Danke Benedikt, das Schaltplanproblem ist behoben. Wahrscheinlich war´s dann wohl ein Elko, obwohl die schändlichen überreste nicht unbedingt so aussehen, aber Obduktionen sind auch nicht mein Fachgebiet. Ist wohl ehr was für den Pathologen!?!

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