Rechner für Induktivitäten in Reihe

Bei idealen, ungekoppelten Spulen in Reihenschaltung ist die Ersatzinduktivität die Summe der einzelnen Induktivitäten. Durch jedes Bauteil fließt derselbe Strom, da nur ein Strompfad vorhanden ist. An jeder Spule entsteht eine Spannung, die zu ihrer Induktivität und zur zeitlichen Stromänderung proportional ist. Die einzelnen Spannungen ergeben zusammen die Quellenspannung. Drei Spulen mit 10, 20 und 30 Millihenry verhalten sich im idealen Modell daher wie eine Spule mit 60 Millihenry. Der Rechner bestimmt außerdem die gesamte magnetische Energie mit E = 1/2 L gesamt I zum Quadrat. Da jede Reihenspule denselben Strom führt, ergibt die Summe der einzelnen Spulenenergien exakt dasselbe Ergebnis wie die Berechnung mit der Ersatzinduktivität. Dies ist eine hilfreiche Kontrolle bei der Analyse der Energiespeicherung in Filtern, Elektromagneten, Wandlerstufen und Impulsschaltungen. Der Strom geht quadratisch ein, sodass schon eine mäßige Stromerhöhung die gespeicherte Energie deutlich stärker erhöhen kann. Reihenschaltungen werden häufig eingesetzt, wenn eine benötigte Induktivität nicht als einzelnes Standardbauteil verfügbar ist oder Spannung und Wärme auf mehrere Spulen verteilt werden sollen. Auch die Wicklungswiderstände addieren sich in Reihe; dieser ideale Rechner berücksichtigt jedoch keine Widerstände. In einer Wechselstromschaltung lässt sich der gesamte induktive Blindwiderstand mit XL = 2 pi f L aus der Ersatzinduktivität bestimmen. Der Reihenstrom hängt dann von diesem Blindwiderstand und allen weiteren Schaltungsimpedanzen ab. Die einfache Addition setzt voraus, dass keine gegenseitige magnetische Kopplung besteht. Eng benachbarte Spulen oder Wicklungen auf einem gemeinsamen Kern können sich je nach Ausrichtung verstärken oder entgegenwirken. Ihre Ersatzinduktivität enthält dann Gegeninduktivitätsterme und kann über oder unter der arithmetischen Summe liegen. Bauteiltoleranzen, Kernsättigung, parasitäre Kapazität und Wicklungswiderstand beeinflussen das reale Verhalten ebenfalls. Prüfen Sie Spannungsfestigkeit und Isolation, da sich die angelegte Spannung entsprechend den Impedanzen und nicht unbedingt gleichmäßig aufteilt. Geben Sie Induktivitäten in Henry und den gemeinsamen Momentan- oder Spitzenstrom in Ampere ein. Verwenden Sie den Spitzenstrom, um die maximal gespeicherte Energie zu berechnen. Das Ergebnis gilt für ein ideales lineares Magnetsystem. Ziehen Sie bei der Hardwarebewertung deshalb die Sättigungsstromkennlinie jedes Bauteils heran. Gerät eine Wicklung in Sättigung, sinkt ihre Induktivität und die berechnete Energieverteilung ist nicht mehr genau. Unter diesen Annahmen liefert das Addieren der Induktivitäten eine direkte, nachvollziehbare Abschätzung für Unterricht und frühen Schaltungsentwurf.