Eisenverlust

Eisenverlust

Als Eisenverluste bezeichnet man die Magnetisierungsverluste, die in den ferromagnetischen Bauteilen einer elektrischen Maschine entstehen. Elektrische Wechselfelder haben eine ständige Ummagnetisierung zur Folge. Ohne diese Magnetfelder können diese Maschinen nicht funktionieren. Die Eisenverluste sind stark von der Qualität und von den Abmessungen (Dicke) der verwendeten Bleche abhängig. Die Verluste werden in Wärme umgewandelt.

Elektrische Maschine bezieht sich hier auf Elektromotoren, Elektrogeneratoren (Dynamo) und Transformatoren.

Inhaltsverzeichnis

Grundlagen

Legt man eine Wechselspannung an eine Spule mit Eisenkern an, dann entstehen Magnetisierungsverluste, die sich aus Wirbelstrom-, Hysterese- und Nachwirkungsverlusten zusammensetzen. Wirbelstromverluste entstehen im Spulenkern durch Induktionsströme, wenn der Kern aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht. Hystereseverluste entstehen durch die Arbeit, die aufgebracht werden muss, um den Spulenkern im Rhythmus der Frequenz umzumagnetisieren. Nachwirkungsverluste erfassen das zeitliche Nacheilen der Induktion hinter einer vorangegangenen Feldänderung. Für hohe Flussdichten sind sie gegenüber den vorstehenden Verlusten (Hysterese- und Wirbelstromverlusten) zu vernachlässigen. Zur Kennzeichnung einer Blechqualität werden in der Praxis diese Verlustarten zu einer Gesamtverlustziffer v1,0 bzw. v1,5 zusammengefasst. Der Index bezeichnet dabei den Scheitelwert der Flussdichte von 1,0 T bzw. 1,5 T.

Der Aufbau des Eisenkerns mit isolierten Blechen mindert die Wirbelstromverluste.

Messung der Verluste

Für die Ermittlung dieser Werte gelten als Bezugsbedingungen:

Die Bestimmung der Verlustziffer erfolgt messtechnisch im sogenannten Epsteinapparat an genormten Blechproben.

Berechnung

Die Eisenverluste der Masse errechnet man bei von den Nennwerten abweichenden Betriebsgrößen B und f aus:

P_\text{Fe} = m_\text{Fe} \cdot v_\text{1,5} \cdot \left( \tfrac{B}{1,5 T}\right)^2 \cdot k_f \cdot k_B

Die unterschiedlichen Abhängigkeiten der Verlustanteile von der Frequenz, werden durch den Frequenzfaktor kf in der Näherung

k_f = (\tfrac{f}{50 Hz})^{1,6}

berücksichtigt.

Mit dem Bearbeitungszuschlag

k_B \approx 1{,}3

werden die Wirkung des Stanzens und sonstige Einflüsse erfasst.

Literatur

  • Rolf Fischer: Elektrische Maschinen. 12. Auflage, Carl Hanser Verlag, München und Wien, 2004, ISBN 3-446-22693-1
  • Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18.Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal, 1989, ISBN 3-8085-3018-9

Weblinks


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