Ich mache einen Elektromagneten für einen Vibrationsförderer und bin auf etwas gestoßen, das ich nicht verstehe. Ich verwende einen Transformator, bei dem die Sekundärseite und der Boden des Kerns als Elektromagnet entfernt sind.
Ich verstehe ungefähr, wie reflektierter Strom in der Sekundärseite eines Transformators auf die Primärseite wirkt, um eine Last zu erzeugen, und dass die Last ohne ihn minimal ist.
Aber warum steigt der Strom plötzlich in die Höhe, wenn ich die Sekundärseite entferne und die Kernschleife unterbreche? Es scheint, dass die Stromaufnahme jetzt nahe an dem liegt, was sie für Gleichstrom mit derselben Spannung sein sollte.
Beginnen wir mit einem geschlossenen Transformatorkern, öffnen dann langsam einen Luftspalt darin oder fügen eine Sekundärseite hinzu.
Der Fluss im Kern, dem B-Feld, schwingt über einen Bereich. Für einen Niederfrequenz-Eisenkern ist es typisch, einen Transformator so zu konstruieren, dass der Bereich etwa +/- 1,5 T beträgt. Es ist die Änderung in diesem B-Feld, die die Gegen-EMK erzeugt, die der Eingangsspannung entgegenwirkt. Bei einer Eingangsspannung mit fester Amplitude (unabhängig von der Transformatorbelastung) muss das B-Feld also über eine feste Amplitude schwingen, wiederum unabhängig von der Belastung.
Um den Kern zu magnetisieren, um diesen Fluss zu erhalten, muss ein Strom fließen. In einer Transformator-Primärwicklung ohne Last wird der Strom, der benötigt wird, um diesen Fluss um den Kern zu treiben, als Magnetisierungsstrom bezeichnet. Dieser Strom erzeugt ein H-Feld, Ampere. Windungen geteilt durch die magnetische Länge des Kerns. Bei einem geschlossenen Eisenkern mit einer relativen Permeabilität von mehreren Tausend ist nicht viel H-Feld erforderlich, um ein ausreichendes B-Feld anzutreiben.
Wenn Sie einen Strom in der Sekundärseite fließen lassen, wirkt der Sekundärstrom dem Primärstrom entgegen, wodurch das H-Feld um den Kern verringert und die Gegen-EMK verringert wird. Dadurch kann mehr Primärstrom fließen, bis das H-Feld wieder stark genug wird, um ein B-Feld anzutreiben, das die Gegen-EMK mit der gleichen Amplitude erzeugt.
Wenn Sie stattdessen einen Luftspalt im Kern öffnen, sinkt die Menge an B-Feld, die Sie für Ihr H-Feld erhalten, dramatisch, und die B-Feld-Amplitude fällt erneut, wodurch mehr Strom fließen kann.
Die Wirkung eines Luftspalts ist ziemlich dramatisch. Wenn wir einen ziemlich großen Transformatorkern annehmen, sagen wir 100 mm x 100 mm, wird der magnetische Pfad in der Größenordnung von 250 mm lang sein. Wenn wir Transformatoreisen mit einer Permeabilität von 2500 annehmen, dann entspricht diese Weglänge in Eisen 0,1 mm in Luft. Wenn wir einen Luftspalt von 0,1 mm einführen würden, würde sich der Magnetisierungsstrom verdoppeln. Wenn wir einen Luftspalt von 1 mm einführen, würde er um den Faktor 11 zunehmen.
Sobald der Luftspalt die Größenordnung von mehreren Millimetern erreicht hat, hört er auf, „ein Kern mit Lücken“ zu sein, und beginnt, „eine Drahtspule mit etwas Eisen darin“ zu sein, wobei der Strom von der Länge des Luftspalts dominiert wird, nicht durch die Eiseneigenschaften des Kerns.
Häufig wird ein Schwingförderer so aufgebaut, dass zwischen Kern und Anker ein möglichst kleiner Luftspalt entsteht. Dies reduziert den Strom, der zum Ansteuern erforderlich ist. Der Antriebsstrom bleibt sehr empfindlich gegenüber der Größe des Spalts.
brhans