Induktivitäten in der Leistungselektronik: Spulen, Trafos und ihre parasitären Eigenschaften
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Springer Vieweg
[2017]
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| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext http://www.springer.com/ Inhaltsverzeichnis |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 GRUNDLEGENDE
ZUSAMMENHAENGE.
1
1.1 DAS DURCHFLUTUNGSGESETZ
.
1
1.2 DIE FLUSSDICHTEN
.
3
1.3 DIE FELDGLEICHUNG FUER DAS MAGNETISCHE
VEKTORPOTENTIAL. 4
1.4 FELDER UNTERSCHIEDLICHER LEITERANORDNUNGEN
. 5
1.4.1 DER UNENDLICH LANGE
LINIENLEITER. 5
1.4.2 DIE RAEUMLICHE STROMDICHTEVERTEILUNG
.
6
1.4.3 DIE DUENNE
LEITERSCHLEIFE.
7
1.5 DAS FARADAYSEHE INDUKTIONSGESETZ
.
8
1.6 DAS DURCHFLUTUNGSGESETZ BEI ZEITABHAENGIGEN VORGAENGEN
.
9
1.7 DIE MAXWELLSCHEN GLEICHUNGEN
.
10
1.8 DIE SKINGLEICHUNG
.
10
1.9 DIE RECHNUNG MIT KOMPLEXEN AM PLITUDEN
.
13
1.10 DER POYNTINGSCHE V EK TO R
.
14
LITERATUR
.
17
2 DIE INDUKTIVITAET VON
LUFTSPULEN.
19
2.1 DIE SELBSTINDUKTIVITAET EINER
LEITERSCHLEIFE. 19
2.2 DIE GEGENINDUKTIVITAETEN IM SYSTEM MEHRERER LEITERSCHLEIFEN
.
20
2.3 DIE INDUKTIVITAET VON
SPULEN.
22
2.4 DER SONDERFALL DUENNER
LEITERSCHLEIFEN. 23
2.4.1 DIE SELBSTINDUKTIVITAET EINER DUENNEN LEITERSCHLEIFE
.
23
2.4.2 DIE GEGENINDUKTIVITAET DUENNER
LEITERSCHLEIFEN. 25
2.4.3 DIE INDUKTIVITAETSMATRIX
.
26
2.5 DRAHTGEWICKELTE
SPULEN.
28
2.5.1 KREISFOERMIGE LEITERSCHLEIFEN
.
28
2.5.2 RECHTECKFOERMIGE
LEITERSCHLEIFEN. 31
2.5.3 AUSWERTUNGEN
.
33
2.6 PLANARE
SPULEN.
37
XII INHALTSVERZEICHNIS
2.7
FOLIENSPULEN.
37
2.7.1 DIE KREISFOERMIGE FOLIENSPULE
.
38
2.7.2 DIE RECHTECKFOERMIGE FOLIENSPULE
.
40
2.7.3 ALTERNATIVE BERECHNUNG DER
SELBSTINDUKTIVITAET. 41
2.7.4
AUSWERTUNGEN.
42
3 DIE KAPAZITAET VON L U FTSP U LE N
.
45
3.1 DRAHTGEWICKELTE
SPULEN.
46
3.1.1
AUSWERTUNGEN.
56
3.1.2 PARALLEL GESCHALTETE D RAEHTE
.
58
3.1.3 GLEICHMAESSIGE WINDUNGSVERTEILUNG IN DER OBERSTEN LAGE
.
58
3.1.4 EIN ALTERNATIVES W
ICKELSCHEMA. 59
3.1.5 WICKLUNGEN MIT L ITZ E N
.
61
3.1.6
MEHRKAMMERWICKLUNGEN.
62
3.2
FOLIENSPULEN.
63
3.3 DER EINFLUSS EINES RECHTECKIGEN WICKELKOERPERS
.
65
3.4 MOEGLICHKEITEN ZUR REDUZIERUNG DER WICKLUNGSKAPAZITAET
.
67
LITERATUR
.
68
4 DIE VERLUSTE IN LUFTSPULEN
.
71
4.1 RMS- UND SKINVERLUSTE IN DRAHTGEWICKELTEN S P U LE N
. 72
4.1.1 ZEITLICH KONSTANTER STROM
. 72
4.1.2 SINUSFOERMIGER STROM
. 72
4.1.3 ZEITLICH PERIODISCHER NICHTSINUSFOERMIGER S TRO M
.
78
4.2 PROXIMITYVERLUSTE IN DRAHTGEWICKELTEN S P U LE N
.
79
4.2.1 RUNDDRAHT IM HOMOGENEN EXTERNEN MAGNETFELD
.
81
4.2.2 RUNDDRAHT IM INHOMOGENEN EXTERNEN MAGNETFELD
.
86
4.2.3 RUECKWIRKUNG DER PROXIMITYSTROEME AUF DAS EXTERNE MAGNETFELD 90
4.3
AUSWERTUNGEN.
96
4.4 DIE VERWENDUNG VON
HF-LITZEN.
101
4.4.1 DIE CHARAKTERISIERUNG VON H F-LITZEN
.
101
4.4.2 HOCHFREQUENZVERLUSTE IN IDEALEN H F -L ITZEN
.
103
4.4.3 HOCHFREQUENZVERLUSTE IN REALEN H F-LITZEN
.
109
4.4.4 DIE QUALITAETSPARAMETER VON HF-LITZEN
.
111
4.4.5
AUSWERTUNGEN.
112
4.5 DIE PARALLELSCHALTUNG VON D RAE H TE N
.115
4.6
FOLIENWICKLUNGEN.120
4.6.1 DIE EINDIMENSIONALE VERLUSTBERECHNUNG
.
121
4.6.2 DIE ZWEIDIMENSIONALE VERLUSTBERECHNUNG
.
134
4.7 MOEGLICHKEITEN ZUR REDUZIERUNG DER WICKLUNGSVERLUSTE
.
137
LITERATUR
.140
5 K E RN E
.143
5.1 GRUNDLEGENDE
ZUSAMMENHAENGE.143
5.2 DIE EFFEKTIVEN KEMPARAMETER UND DER A^-WERT
.
148
5.3 FERRITMATERIALIEN
.152
5.3.1 DIE
PERMEABILITAET.
153
5.3.2 ANALYTISCHE BESCHREIBUNG DER AMPLITUDENPERMEABILITAET
.
156
5.3.3 DIE
SAETTIGUNG.
158
5.3.4 DIE LEITFAEHIGKEIT DES
FERRITMATERIALS.160
5.4 ALTERNATIVE M
ATERIALIEN.160
5.4.1
METALLPULVERKERNE.161
5.4.2
RINGBANDKEME.162
5.4.3 VERGLEICH ZWISCHEN FERRIT UND ALTERNATIVEN
MATERIALIEN.163
5.5 DIE
ENERGIESPEICHEMNG. 164
LITERATUR .
.
.166
6 DER EINFLUSS DES KERNS AUF DIE IN D U K TIV ITAE T
.
167
6.1 DER RINGKERN MIT
LUFTSPALT.167
6.2 ALLGEMEINE BETRACHTUNGEN ZUM
LUFTSPALT.170
6.3 DIE RELUKTANZ VON GROSSEN
LUFTSPALTEN.176
6.4 DIE FLUSS VERDRAENGUNG IM
KEMQUERSCHNITT.179
6.5 DER EINFLUSS DER NICHTLINEAREN MATERIALEIGENSCHAFTEN
.
185
LITERATUR
.189
7 DER EINFLUSS DES KERNS AUF DIE K AP AZITAET
.
191
7.1 DIE BERECHNUNG DER ERSATZOBERFLAECHE
.
192
7.2 DIE BERECHNUNG DER ELEKTRISCHEN E
NERGIE.192
7.2.1 DER BEREICH ZWISCHEN WICKLUNG UND MITTELSCHENKEL
.
193
7.2.2 DER BEREICH ZWISCHEN WICKLUNG UND AUSSENSCHENKEL
.
195
7.2.3 DER BEREICH ZWISCHEN WICKLUNG UND UNTEREM
BZW. OBEREM SCHENKEL
.
195
7.2.4 DAS POTENTIAL DES
KERNS.197
7.3 DIE ZUSAETZLICHE KAPAZITAET .
.
.198
7.4
AUSWERTUNGEN.198
LITERATUR
.
200
8 DIE
KERNVERLUSTE.
201
8.1 DIE SPEZIFISCHEN KEMVERLUSTE BEI SINUSFOERMIGER AUSSTEUERUNG
.
205
8.2 DER EINFLUSS DER KEMGROESSE AUF DIE SPEZIFISCHEN KEMVERLUSTE
.
209
8.3 DAS PRINZIP DER *AEQUIVALENTEN FREQUENZ*
.
210
8.3.1 DIE MODIFIZIERTE STEINMETZ-GLEICHUNG *M SE"
.
211
8.3.2 EINE ALTERNATIVE METHODE *IGSE*
.
220
8.3.3 EIN VERGLEICH DER BEIDEN METHODEN MSE UND IG S E
.
221
8.4 DIE BERECHNUNG DER SPEZIFISCHEN KEMVERLUSTE
MITHILFE DER FOURIER-ENTWICKLUNG
.
224
8.5 DER EINFLUSS EINER GLEICHFELDVORMAGNETISIERUNG
.
228
8.6 DIE WIRBELSTROMVERLUSTE IM KERN
.
.229
8.6.1 DIE WIRBELSTROMVERLUSTE BEI KREISFOERMIGEM SCHENKEL
QUERSCHNITT
.
231
8.6.2 DIE WIRBELSTROMVERLUSTE BEI RECHTECKFOERMIGEM SCHENKEL
QUERSCHNITT
.
232
8.6.3 DIE WIRBELSTROMVERLUSTE BEI KOMPLIZIERTEREN KEMGEOMETRIEN . 233
8.6.4 DER EINFLUSS DER STROMFORM AUF DIE WIRBELSTROMVERLUSTE . 234
8.7 AUSWERTUNGEN ZU DEN
VERLUSTMECHANISMEN.235
8.8
SCHNITTBANDKEME.237
8.9 MOEGLICHKEITEN ZUR REDUZIERUNG DER KEM
VERLUSTE.238
LITERATUR
.239
9 DER EINFLUSS DES KERNS AUF DIE
WICKLUNGSVERLUSTE.241
9.1 DIE BERECHNUNG DER FELDVERTEILUNG IM
WICKELFENSTER.242
9.1.1 DAS FELD DER
LUFTSPULE.243
9.1.2 DAS
LUFTSPALTFELD.
243
9.1.3 DIE FELDBEEINFLUSSUNG DURCH DEN
KEM.246
9.2 DER EINFLUSS VON KEM UND LUFTSPALT AUF DIE PROXIMITYVERLUSTE
.
250
9.2.1 DIE AUSDEHNUNG DER LAGENBREITE BIS ZUM K E M
.
250
9.2.2 LUFTSPALT IM INNEN- BZW.
AUSSENSCHENKEL.252
9.2.3 DIE AUFTEILUNG DES GESAMTLUFTSPALTS
IN MEHRERE
EINZELLUFTSPALTE.252
9.2.4 DER EINFLUSS DER LUFTSPALTBREITE
.
253
9.3 DER EINFLUSS DER WINDUNGSPOSITIONEN
.
253
9.4 OPTIMIERUNGSMOEGLICHKEITEN BEI FOLIENWICKLUNGEN
.
257
9.5 STABKEM
SPULEN.
258
9.6 MOEGLICHKEITEN ZUR REDUZIERUNG DER WICKLUNGSVERLUSTE
.
260
LITERATUR
.261
10 TRANSFORMATOREN
.
263
10.1 DER ZWEIWICKLUNGSTRANSFORMATOR
.
263
10.2 DIE
KOPPELFAKTOREN.
265
10.3 VEREINFACHTE ERSATZSCHALTBILDER
.268
10.4 DER DREIWICKLUNGSTRANSFORMATOR
.
271
10.5 DIE MESSTECHNISCHE BESTIMMUNG DER NETZWERKPARAMETER
.
272
10.6 DIE BERECHNUNG DER
STREUINDUKTIVITAETEN.
274
10.7
AUSWERTUNGEN.277
10.8 MOEGLICHKEITEN ZUR MINIMIERUNG DER STREUINDUKTIVITAETEN
.
284
10.9 DIE AUSSTEUERUNG DES
KEMMATERIALS.286
10.9.1 DER MAGNETISIERUNGSSTROM UND DIE KEMVERLUSTE
.
286
10.9.2 DIE SAETTIGUNGSPROBLEMATIK
.
289
10.10 DIE WICKLUNGSVERLUSTE IM TRANSFORMATOR
.
289
10.10.1 DER KLASSISCHE TRANSFORMATORBETRIEB
.
290
10.10.2 DER BETRIEB ALS GEKOPPELTE S P U LE N
.293
10.10.3 FOLIENWICKLUNGEN
.
297
10.10.4 ELEKTROSTATISCHE ABSCHIRMUNGEN
.
298
10.10.5 FRAGEN ZUR KONVERGENZ BEI DER BERECHNUNG
DER WICKLUNGSVERLUSTE
.
299
10.11 MOEGLICHKEITEN ZUR REDUZIERUNG DER WICKLUNGSVERLUSTE
.
301
LITERATUR
.
303
11 ERWEITERTE E
RSATZSCHALTBILDER. 305
11.1 DAS SPULENERSATZSCHALTBILD
.
307
11.1.1 DIE
STANDARDLOESUNG.307
11.1.2 DER IMPEDANZVERLAUF IM BEREICH HOEHERER FREQUENZEN
.
308
11.2 DIE BERUECKSICHTIGUNG NICHTLINEARER ABHAENGIGKEITEN
.
310
11.2.1 DIE FREQUENZABHAENGIGKEIT
.
310
11.2.2 DIE
STROMABHAENGIGKEIT.311
11.2.3 DIE TEMPERATURABHAENGIGKEIT
.
311
11.3 INDUKTIVES ERSATZSCHALTBILD FUER EINEN TRANSFORMATOR
MIT MEHREREN
WICKLUNGEN.312
11.4 KAPAZITIVES TRANSFORMATORERSATZSCHALTBILD
.
316
11.5 DAS
WIDERSTANDSERSATZSCHALTBILD.326
11.5.1 DIE
STANDARDLOESUNG.327
11.5.2 EIN ERWEITERTER
ANSATZ.
328
11.6 THERMISCHES
ERSATZSCHALTBILD.331
11.6.1 DIE NOTWENDIGKEIT EINER THERMISCHEN ANALYSE
.
331
11.6.2 DIE WAERMEUEBERTRAGUNG
.
332
11.6.3 DAS VERWENDETE ERSATZSCHALTBILD
.
334
11.6.4 DIE THERMISCHEN WIDERSTAENDE DER STANDARDKEME
.
336
11.6.5 DIE THERMISCHE
ITERATIONSSCHLEIFE. 338
11.6.6 MOEGLICHKEITEN ZUR REDUZIERUNG DER TEMPERATUR
IN KERN UND
WICKLUNG.
341
LITERATUR
.
343
12 EMV-ASPEKTE BEI INDUKTIVEN
KOMPONENTEN.345
12.1 DIE
FUNKSTOERSPANNUNGEN.345
12.1.1 GLEICHTAKT- UND GEGENTAKTSTOERUNGEN
.
346
12.1.2 DIE GETRENNTE MESSUNG DER GLEICHTAKT- UND GEGENTAKTSTOERUNGEN 347
12.1.3 DIE BEEINFLUSSUNG DER DM-STOERPEGEL
DURCH DIE INDUKTIVE
KOMPONENTE.349
12.1.4 DIE BEEINFLUSSUNG DER CM-STOERPEGEL
DURCH DIE INDUKTIVE
KOMPONENTE.350
12.2 MOEGLICHKEITEN ZUR REDUZIERUNG DER
CM-STOERPEGEL.351
12.2.1 DAS WICKLUNGSLAYOUT IM TRANSFORMATOR
.
352
12.2.2 SCHIRMUNGSMASSNAHMEN IM TRANSFORMATOR
.
355
12.3 INDUKTIVE BAUTEILE ALS
FILTERKOMPONENTEN.357
12.3.1 FILTERSPULEN ZUR REDUZIERUNG DER GEGENTAKTSTROEME
.
358
12.3.2 FILTERSPULEN ZUR REDUZIERUNG DER GLEICHTAKTSTROEME
.
360
12.3.3 BEMERKUNGEN ZUM INTERNEN AUFBAU EINES F ILTE RS
.
364
12.4 DAS VON INDUKTIVEN KOMPONENTEN ERZEUGTE M
AGNETFELD.365
12.4.1 DAS VON LUFTSPULEN ERZEUGTE M
AGNETFELD.365
12.4.2 DER EINFLUSS DES FERRITKERNS AUF DAS AEUSSERE M AGNETFELD
.
375
12.4.3 DER EINFLUSS VON FERRITKERN UND LUFTSPALT
AUF DAS AEUSSERE M
AGNETFELD.381
12.4.4 WIRBELSTROMSCHIRMUNG
.
.
383
12.4.5 MOEGLICHKEITEN ZUR REDUZIERUNG DES AUSSENFELDS
.
383
LITERATUR
.385
13 STRATEGISCHE VORGEHENSWEISE BEI DER AUSLEGUNG
.
387
13.1 DER DESIGNPROZESS BEGINNT BEI DER SCHALTUNG
.
387
13.2 IN 10 SCHRITTEN ZUR OPTIMALEN
KOMPONENTE. 390
LITERATUR
.398
14
ANHANG.
399
14.1 VERWENDETE KOORDINATENSYSTEME
.
399
14.1.1 DAS KARTESISCHE KOORDINATENSYSTEM
.
400
14.1.2 DAS ZYLINDRISCHE KOORDINATENSYSTEM
.
400
14.2 VERWENDETE BEZIEHUNGEN AUS DER VEKTORANALYSIS
.
401
14.2.1 VEKTOROPERATOREN IM KARTESISCHEN KOORDINATENSYSTEM
.
402
14.2.2 VEKTOROPERATOREN IM ZYLINDRISCHEN KOORDINATENSYSTEM
.
402
14.2.3 DER NABLAOPERATOR
.
403
14.3 DIE VOLLSTAENDIGEN ELLIPTISCHEN IN TEG
RALE.403
14.4 DIE MODIFIZIERTEN BESSEL-FUNKTIONEN MIT KOMPLEXEM ARGUMENT
.
404
14.5 DIE BERECHNUNG DES SKIN- UND PROXIMITYFAKTORS
.
405
LITERATUR
.407
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