Spulen selber wickeln

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo zusammen!

Ich möchte mir selbst eine Spule zum erzeugen eines elektromagnetischen Feldes bauen.

Hierzu habe ich mehrere Fragen:

  • Ist es sind voll einen recht dünnen Draht zu nehmen?
    (Die Kabellänge wäre länger (im Verhältnis zur Strommenge / -stärke) was mehr Wicklungen bedeuten würde)
  • Ergeben mehr Wicklungen auf selber Fläche ein größeres elektromagnetisches Feld?
  • Wie berechnet man die optimale Kabellänge im Verhältnis zur Strommenge und Kabeldurchschnitt?
  • Bedeutet ein Kabel mit größerem Querschnitt mehr wiedertand?

An gedacht sind 12V / 1A

Ich danke schon mal im Vorraus… :smile:

#2
  • Bedeutet ein Kabel mit größerem Querschnitt mehr wiedertand?

nein! genau andersrum! je größer der querschnitt, desto geringer der widerstand.

#3

Also, ich habe mich gerade mal bei Wikipedia eingelesen und folgendes wichtiges gefunden.

zt.: Im Inneren einer schlanken Spule (Länge viel größer als Durchmesser) der Länge l mit n Windungen, in der ein elektrischer Strom I fließt, entsteht das Magnetfeld mit der Feldstärke H = I * (n/l).

Wenn ich das also richtig verstehe, dann nimmt die Anzahl der Wicklungen sehrwohl Einfluß auf die Größe des elektromagnetischen Feldes.
Ein sehr dicker Draht mit beispielhaft nur einer Windung hat zwar einen sehr geringen Wiederstand, bringt jedoch auch nicht viel an Feldstärke!?

Zudem habe ich gesehen, dass es von Vorteil ist, den Draht auf der Spule im Winkel gemäß der Phasenverschiebung zu wickeln?

#4

Wenn ich das also richtig verstehe, dann nimmt die Anzahl der
Wicklungen sehrwohl Einfluß auf die Größe des
elektromagnetischen Feldes.
Ein sehr dicker Draht mit beispielhaft nur einer Windung hat
zwar einen sehr geringen Wiederstand, bringt jedoch auch nicht
viel an Feldstärke!?

Das Ganze ist proportional zu den Windungen und zum durchfließenden Strom.
Eine Wicklung mit 50mm², die mit 150A durchflossen wird, ist also etwa gleichwertig wie 150 Wicklungen mit 0,25mm², die von 1A durchflossen werden.

Nun hast Du ja 12V Gleichstrom. Nun beginnt die Rechnerei!
Wie lang muss der Draht sein, damit er bei gegebener Dicke nicht einen zu kleinen Widerstand hat (dann fließt zuviel Strom und er erhitzt sich zu stark)?
Oder andersrum: Wie dick muss der Draht sein, damit er bei 150 Wicklungen mit 0,5A durchflossen wird? (Nur mal als Beispiel).
Wie dick/lang darf er sein, damit er überhaupt noch auf den Spulenkörper passt?

Ich würde jetzt erstmal so rechnen:
6W sollte eine Spule schon vertragen, also nehmen wir doch einfach mal 12V / 0,5A.
Und wir schauen mal nach, was es an Lackdraht so gibt:
Rechnen wir einfach mal mit 0,5mm Durchmesser.
Der hat einen Querschnitt von knapp 0,2mm².
Das sind dann pro 100m 8,8 Ohm.
Für 12V / 0,5A benötigen wir 24 Ohm. Mist, 300m sind zuviel.
Also dünneren Draht!
Nehmen wir 0,3mm Draht:
Das sind dann ca. 55 Ohm.
Davon also mal ca. 50m, und du kannst mal loswickeln.
Achtung! der Draht hat nur 0,03mm² Querschnitt, darüber 0,5A laufen zu lassen kann schon sehr heiß werden. Immerhin gehen an der Spule 6W Leistung verloren, die komplett in Wärme umgesetzt werden.

Bei Wechselspannung sieht das alles gleich komplizierter aus, das möge ein anderer berechnen.

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#5

Ok, dass hat mir auf jeden Fall schon mal sehr geholfen! :smile:

Ich habe noch eine Frage:

  • Erhöht sich die Feldstärke je näher die Windungen zusammen liegen?
  • Ich habe gelesen, dass es besser sein soll, verwundene Eisendrähte statt einem festen Körper (Eisen) zu verwenden.
    Hierdurch soll besser der Verwirrbelung entgegen gewirkt werden.
    Zudem soll so das Magnetfeld noch besser gerichtet werden können.

Hat vielleicht bereits jemand Erfahrung damit?

#6

Wenn ich das also richtig verstehe, dann nimmt die Anzahl der
Wicklungen sehrwohl Einfluß auf die Größe des
elektromagnetischen Feldes.
Ein sehr dicker Draht mit beispielhaft nur einer Windung hat
zwar einen sehr geringen Wiederstand, bringt jedoch auch nicht
viel an Feldstärke!?

richtig. hat ja auch niemand bezweifelt. nur die sache mit dem widerstand war eben verkehrt. leider ist sowas eben immer ein kompromiss zwischen baugröße, wicklungszahl und stromstärke (bzw. eben drahtdurchmesser). es hilft ja nicht, einen sehr dünnen draht zu nehmen, der dann wegen eines zu hohen stroms abbrennt.

#7

Hallo,

Du meinst vermutlich die Wirbelstromverluste. Diese werden durch Schichten, die voneinander isoliert sind, deutlich verringert.

Gruß Volker

#8

Hallo Du, der Du immer noch nicht Deinen Namen genannt hast.

  • Erhöht sich die Feldstärke je näher die Windungen zusammen liegen?

So wie Du die Frage stellst, ist die Antwort: Im Prinzip nein.

Allerdings wird Dir in der Praxis ja nur ein begrenzter Wicklungsraum zur Verfügung stehen. Und je größer der Füllfaktor (Verhältnis des Kupferquerschnitts der Wicklung zum Querschnitt des Wicklungsraums) ist, um so mehr Windungen bringst Du ja auf der Spule unter - insofern hat die Packungsdichte schon einen Einfluss.

  • Ich habe gelesen, dass es besser sein soll, verwundene Eisendrähte statt einem festen Körper (Eisen) zu verwenden.

Du sprichst vom Spulenkern (Eisenkern).

Bei Gleichstrommagneten ist ein massiver Eisenkern am besten, da dort der Eisenanteil am Kernquerschnitt 100% ist und damit der magnetische Widerstand des Kerns am geringsten ist.

Bei Wechselstrommagneten ist ein massiver Kern ungeeignet, da der Kern wie eine kurzgeschlossene Transformatorspule wirken würde und so die sogenannten Wirbelstromverluste entstehen würden. Hier nimmt man üblicherweise Pakete aus dünnen Eisenblechen, welche (einseitig) mit einer dünnen Isolierschicht - z.B. aufgeklebtes dünnes Papier - versehen ist. Man könnte auch ein Bündel aus Eisendrähten als Kern für Wechselstrommagnete verwenden, aber auch die müssten voneinander isoliert sein (z.B. Lackierung). Bei einem Kern aus Drähten ist jedoch bei gleichem Kernquerschnitt der reine Eisenquerschnitt wesentlich kleiner als bei einem geblechten Kern, weshalb diese Bauart meines Wissens nirgendwo verwendet wird.

Zudem soll so das Magnetfeld noch besser gerichtet werden können.

Das ist ein Gerücht.

Noch Fragen?

Gruß merimies

#9

Hallo,

Ich möchte mir selbst eine Spule zum erzeugen eines
elektromagnetischen Feldes bauen.

Es wäre interesant zu wissen, welchen Zweck das haben soll. Spulen gibt es in Mini-bauform in jedem Handy, aber auch am Kran, der Autos damit hebt. Und natürlich in jedem Relais. Oder in einem elektrischen Türöffner. Oder einer (alten) Türklingel. Oder einer Quarz-armbanduhr mit Zeiger. Oder in einem Elektromotor. Oder…
Gruß
loderunner