{"id":16442,"date":"2023-08-10T12:30:25","date_gmt":"2023-08-10T12:30:25","guid":{"rendered":"https:\/\/bemagnet.com\/?p=16442"},"modified":"2023-08-16T13:21:33","modified_gmt":"2023-08-16T13:21:33","slug":"was-sind-wirbelstrome","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/bemagnet.com\/de\/what-are-eddy-currents\/","title":{"rendered":"Was sind Wirbelstr\u00f6me?"},"content":{"rendered":"

In diesem Leitfaden werden wir alle grundlegenden Faktoren \u00fcber Wirbelstr\u00f6me untersuchen. Wenn Sie wissen wollen, was sie sind, welche Auswirkungen sie haben und wie n\u00fctzlich sie sind, dann lesen Sie diesen Leitfaden, um detaillierte Informationen zu erhalten.<\/p>\n

Was sind Wirbelstr\u00f6me?<\/h2>\n

Wirbelstr\u00f6me sind die elektrischen Str\u00f6me, die sich durch ein leitendes Objekt bewegen, wenn es schwankenden Bedingungen ausgesetzt ist Magnetfeld<\/a>. Sie zirkulieren in geschlossenen Schleifen im leitf\u00e4higen Material in Ebenen, die im rechten Winkel zum elektromagnetischen Feld liegen.<\/p>\n

Sie treten auf, wenn sich das Magnetfeld um einen statischen Leiter \u00e4ndert oder wenn sich ein Leiter durch das elektromagnetische Feld bewegt. Wirbelstr\u00f6me<\/a> kann bei einigen Anwendungen n\u00fctzlich, bei anderen aber auch unerw\u00fcnscht sein.<\/p>\n

\"Wirbelstr\u00f6me\"
Wirbelstr\u00f6me<\/figcaption><\/figure>\n

Wirbelstr\u00f6me Geschichte<\/h2>\n

Fran\u00e7ois Arago, Physiker, Mathematiker und zweiter Pr\u00e4sident der Zweiten Franz\u00f6sischen Republik, war der erste, der 1824 Wirbelstr\u00f6me entdeckte. Mit dem so genannten Rotationsmagnetismus stellte er fest, dass es m\u00f6glich war, die meisten leitf\u00e4higen Stoffe zu magnetisieren. Diese Erkenntnisse wurden sp\u00e4ter von Michael Faraday vervollst\u00e4ndigt und vertieft.<\/p>\n

Emil Lenz formulierte 1834 die Lenzsche Regel. Aber es ist L\u00e9on Foucault, ein franz\u00f6sischer Wissenschaftler, der f\u00fcr die Entdeckung der Wirbelstr\u00f6me bekannt ist. Der Wissenschaftler stellte 1855 fest, dass die Kraft, die erforderlich ist, um eine Kupferscheibe in Rotation zu versetzen, zunimmt, wenn man ihren Rand zwischen Magnetpolen positioniert. Er stellte auch fest, dass die induzierten Wirbelstr\u00f6me die Scheibe erw\u00e4rmen.<\/p>\n

Wirbelstr\u00f6me und Wirbelverluste<\/h2>\n

Wirbelstromverluste sind der Verlust von Energie in Form von W\u00e4rme, der durch Wirbelstr\u00f6me in leitf\u00e4higen Objekten entsteht. Wirbelstr\u00f6me erfahren einen Widerstand, wenn sie durch das Material flie\u00dfen, was zu einer W\u00e4rmeabgabe f\u00fchrt. Dieser Energieverlust kann sich nachteilig auf die Funktion und Effizienz von elektrischen Transformatoren und Ger\u00e4ten auswirken.<\/p>\n

\"Wirbelverluste\"
Wirbelverluste<\/figcaption><\/figure>\n

Zusammengefasst bezeichnen Wirbelstr\u00f6me die flie\u00dfenden elektrischen Str\u00f6me, die in Leitermaterialien aufgrund wechselnder elektromagnetischer Felder entstehen. Andererseits beschreiben die Wirbelstromverluste die Energieverluste in Form von W\u00e4rme, die durch diese Wirbelstr\u00f6me entstehen. Es ist wichtig, die Wirbelstromverluste zu minimieren, um den Betrieb und die Effektivit\u00e4t von elektromagnetischen Ger\u00e4ten zu verbessern.<\/p>\n

Wie Wirbelstrom erzeugt wird<\/h2>\n

Das Ph\u00e4nomen der Wirbelstr\u00f6me ist zur\u00fcckzuf\u00fchren auf elektromagnetische Induktion<\/a>. Wenn man ein Magnetfeld in der N\u00e4he eines leitenden Objekts einf\u00fchrt oder ver\u00e4ndert, entsteht ein magnetischer Fluss<\/a> gebildet, der das Objekt durchdringt.<\/p>\n

Der magnetische Fluss, der sich durch das Material bewegt, \u00e4ndert sich mit den Ver\u00e4nderungen des induzierten elektromagnetischen Feldes. Basierend auf Faradaysches Gesetz der elektromagnetischen Induktion<\/a>Elektrische Str\u00f6me werden durch den sich \u00e4ndernden magnetischen Fluss erzeugt.<\/p>\n

Diese induzierten elektrischen Str\u00f6me flie\u00dfen kreisf\u00f6rmig im Inneren des Leitermaterials und werden als Wirbelstr\u00f6me bezeichnet. Die Flussrichtung der Str\u00f6me h\u00e4ngt von den Eigenschaften des Leitermaterials und der Richtung des Magnetfeldes ab.<\/p>\n

\"Produktionspr\u00fcfung
Produktionspr\u00fcfung mit Wirbelstrom<\/figcaption><\/figure>\n

Ursachen von Wirbelstr\u00f6men<\/h2>\n

Normalerweise entstehen Wirbelstr\u00f6me, wenn sich das Magnetfeld um einen statischen Leiter \u00e4ndert oder wenn sich ein Leiter durch ein Magnetfeld bewegt. Daher bilden sich Wirbelstr\u00f6me immer dann, wenn sich die Richtung oder die Intensit\u00e4t des elektromagnetischen Feldes innerhalb eines Leiters \u00e4ndert.<\/p>\n

Hysterese vs. Wirbelstr\u00f6me<\/h2>\n

Hysterese<\/a> und Wirbelstr\u00f6me sind zwei un\u00e4hnliche Ph\u00e4nomene, die mit dem Verhalten von Materialien in fluktuierenden Magnetfeldern zusammenh\u00e4ngen. Diese Magnetfeldschwankungen verursachen Hysterese in ferromagnetischen Materialien und Wirbelstr\u00f6me in leitenden Objekten.<\/p>\n

\"Hystereseschleife\"
Hystereseschleife<\/figcaption><\/figure>\n

Die magnetischen Verluste infolge der Hysterese werden als Hystereseverluste bezeichnet, w\u00e4hrend die durch Wirbelstr\u00f6me verursachten Verluste als Wirbelstromverluste bezeichnet werden.<\/p>\n

In der nachstehenden Tabelle wird der Hystereseverlust mit dem Wirbelstromverlust verglichen:<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Hysterese Verlust<\/strong><\/td>\nWirbelstromverlust<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Der Hystereseverlust entsteht durch die Umkehrung des Magnetismus in einem ferromagnetischen Material bei wechselndem Magnetfeld.<\/td>\nWirbelstromverluste entstehen durch die relative Bewegung zwischen dem Magnetfeld und einem Leiter.<\/td>\n<\/tr>\n
Findet nur innerhalb des Kerns eines elektrischen Ger\u00e4ts statt.<\/td>\nFindet innerhalb des Kerns, des Leiters und des Geh\u00e4uses des elektrischen Ger\u00e4ts statt.<\/td>\n<\/tr>\n
Tritt in ferromagnetischen Materialien auf<\/td>\nKommt in leitf\u00e4higen Materialien vor.<\/td>\n<\/tr>\n
Zur Verringerung der Hystereseverluste wird kornorientierter Stahl verwendet.<\/td>\nDie Verringerung der Wirbelstromverluste erfolgt durch die Verwendung von Metallschichten f\u00fcr die Konstruktion der Kernbleche.<\/td>\n<\/tr>\n
Berechnet nach der Formel Pb<\/sub>\u00a0= \u03b7 * Bmax<\/sub>n<\/sup>\u00a0* f * V<\/strong><\/td>\nBerechnet nach der Formel Pe\u00a0<\/sub>= Ke<\/sub>\u00a0* Bmax<\/sub>2<\/sup>\u00a0* f2<\/sup>\u00a0* t2\u00a0<\/sup>* V<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

 <\/p>\n

Wirbelstr\u00f6me Formel und Berechnungen<\/h2>\n

Sie k\u00f6nnen die nachstehende Formel verwenden, um die Gesamtverluste infolge von Wirbelstr\u00f6men zu ermitteln:<\/p>\n

Pe\u00a0<\/sub>= Ke<\/sub>\u00a0* Bmax<\/sub>2<\/sup>\u00a0* f2<\/sup>\u00a0* t2\u00a0<\/sup>* V<\/strong><\/p>\n

Wo,<\/p>\n

    \n
  • Pe <\/sub><\/strong>steht f\u00fcr Wirbelstromverluste (W)<\/em><\/li>\n<\/ul>\n
      \n
    • Ke<\/sub>\u00a0<\/strong>bezeichnet die Wirbelstromkonstante.<\/li>\n
    • Bmax<\/sub><\/strong>\u00a0bezeichnet die maximale Flussdichte (Wb\/m2<\/sup>)<\/em><\/li>\n
    • f <\/strong>steht f\u00fcr die Frequenz der induzierten Spannung (Hz)<\/em><\/li>\n
    • t <\/strong>steht f\u00fcr die Dicke des leitenden Materials (m)<\/em><\/li>\n
    • V <\/strong>bezeichnet das Volumen des Leitermaterials (m3<\/sup>)<\/em><\/li>\n<\/ul>\n

      Minimierung von Wirbelstr\u00f6men<\/h2>\n