Spoelen en Transformatoren hoofdstuk 3+5

• Elektrotechniek
• MBO
• Studiejaar 3

Under Construction !

Spoelen en trafo's hoofdstuk 3+5

Leerdoelen

Je kan rekenen aan een spoel met ijzeren kern

Je weet wat zelfinductie is en kan ermee rekenen

je weet wat reactantie is en kan ermee rekenen

Je kan rekenen aan een TL-armatuur

Wat was veldsterkte ook alweer? (H)

1. flux per vierkante meter
2. magnetische bronspanning
3. aantal magnetische veldlijnen
4. Stuwende kracht achter het magnetisch velden

Wat was fluxdichtheid ook alweer? (B)

1. flux per vierkante meter
2. magnetische bronspanning
3. aantal magnetische veldlijnen
4. Stuwende kracht achter het magnetisch velden

Spoel met luchtspleet

 

alle veldlijnen lopen  door de lucht in de spoel en daarna door de lucht buiten de

spoel

Buiten de spoel waaieren ze alle kanten op

Spoel met (ijzeren) kern

De veldlijnen volgen de kern

er gaan geen veldlijnen door de lucht

Magnetische veldsterkte

Luchtspoel

H = de veldsterkte van de spoel (A/m)

    = de lengte van de spoel (meter)

N = aantal wikkelingen

I = de stroom door de spoeldraad (A) 

Spoel met kern

H = de veldsterkte van de spoel (A/m)

    = de gemiddelde veldlijnlengte (m)

N =  het aantal windingen

 I = de stroom door de spoeldraad (A)

H=​l​​I⋅N​​

l

l

Een luchtspoel heeft 1000 wikkelingen. De stroom door de spoel is 0,5 A. De spoel heeft een lengte van 10 cm. Hoe hoog is de magnetische veldsterkte?

1. 500
2. 200
3. 5000
4. 2000

H= 1000⋅0,5 / 0,1

​   =  500 / 0,1  = 5000A/m

Fluxdichtheid

H = magnetische veldsterkte met de         eenheid A/m (Ampère per meter)

B = fluxdichtheid met de eenheid T           (Tesla = Weber per vierkante meter)

µ = totale permeabiliteit met de                   eenheid Tm/A 

      (Tesla-meter per Ampère) 

       of H/m (Henry per meter)

     

       

               = permeabiliteit van lucht

               = 4.     .            = 12,57 .

               = Kern materiaal afhankelijk 

B=H⋅μ

μ=μ​0​​⋅μ​r​​

μ​0​​

π

10​−7​​

10​−7​​

μ​r​​

μ​0​​

Een luchtspoel heeft 1500 wikkelingen. De stroom door de spoel is 2,5 A. De spoel heeft een lengte van 5 cm.
De permeabiliteit van lucht is 4 ∙ π ∙ 10 -7 H/m.
Hoe hoog is de magnetische veldsterkte H ?
Hoe hoog is de Magnetische flux B ?

1. H= 75000 A/m B= 300 T
2. H= 37500 A/m B= 3 T
3. H= 75000 A/m B = 0,03 T
4. H= 37500 A/m B = 0,03 T

Magnetische veldsterkte (𝐻): 75000 A/m

Magnetische fluxdichtheid (𝐵):  

0,03 T of 30 mT

De zelfde spoel heeft nu een ijzerkern met een
permeabiliteit van 6000.
(dus N =1500 , I = 2,5A , L= 5 cm)
Hoe hoog is nu de magnetische veldsterkte H ?
En hoe hoog is nu de Magnetische flux B ?

1. H= 75000 A/m B= 565,5 T
2. H= 5500 A/m B= 3 T
3. H= 75000 A/m B = 0,03 T
4. H= 37500 A/m B = 565.5 T

Magnetische veldsterkte (𝐻): 75000 A/m

Magnetische fluxdichtheid (𝐵):  565,5T

Fluxdichtheid

H = magnetische veldsterkte met de         eenheid A/m (Ampère per meter)

B = fluxdichtheid met de eenheid T           (Tesla = Weber per vierkante meter)

µ = totale permeabiliteit met de                   eenheid Tm/A 

      (Tesla-meter per Ampère) 

       of H/m (Henry per meter)

     

       

               = permeabiliteit van lucht

               = 4.     .            = 12,57 .

               = Kern materiaal afhankelijk 

B=H⋅μ

μ=μ​0​​⋅μ​r​​

μ​0​​

π

10​−7​​

10​−7​​

μ​r​​

μ​0​​

uitwerking vraag 1

ɸ = Fm / Rm = 2000 / 1000 = 2 WbH = (I ∙ N) / lengte = (0,5 ∙ 1000) / 0,1 = 5000 A/m

Een spoel heeft 1500 wikkelingen. De stroom door de spoel is 2,5 A. De spoel heeft een lengte van 10 cm. De relatieve permeabiliteit van het kernmateriaal is. De permeabiliteit van lucht is 4 ∙ π ∙ 10 -7 H/m.
En wat is de fluxdichtheid?

1. 1,18 Wb/m2
2. 118000000 Wb/m2
3. 600 Wb/m2
4. 118 Wb/m2

Een spoel heeft 1500 wikkelingen. De stroom door de spoel is 2,5 A. De spoel heeft een lengte van 10 cm. De relatieve permeabiliteit van het kernmateriaal is. De permeabiliteit van lucht is 4 ∙ π ∙ 10 -7 H/m.

H = (I ∙ N) / lengte = (2,5 ∙ 1500) / 0,1 = 37500 A/m

B = H ∙ µ0 ∙ µr = 37500 ∙ 4 ∙ π ∙ 10-7 ∙ 2500 = 118 Wb/m2

Zelfinductie

De zelfinductie is een eigenschap van een spoel. Als de stroom door een spoel verandert, wil het magnetische veld van deze stroom zelf deze verandering tegenwerken.

 Omdat het hier gaat om de stroom en het magnetische veld van de spoel zelf, heet dit ‘zelfinductie’.

Met de gegevens van de spoel is de zelfinductie (L in henry) te berekenen

L=μ​0​​⋅μ​r​​⋅A=​l​​N​2​​​​

Reactantie

Een zuivere spoel heeft geen weerstand. Wanneer een spoel wordt aangesloten op een wisselspanning wordt een magnetisch veld opgebouwd en afgebouwd. Dit zorgt voor een weerstandswerking die we "Reactantie" noemen

De reactantie is afhankelijk van de zelfinductie en de frequentie van de stroom

X​L​​=2⋅π⋅f⋅L

Van een spoel is gegeven:
N = 250 l = 24 cm
A = 2 cm² µ0 = 4 · π · 10-7 H/m
µr = 24000 f = 50 Hz
Bereken de zelfinductie

1. 18,8 H
2. 1,88 H
3. 188 H
4. 18,8 A/m

Van een spoel is gegeven:
N = 250 l = 24 cm
A = 2 cm² µ0 = 4 · π · 10-7 H/m
µr = 24000 f = 50 Hz
Bereken de reactantie

1. 2364 Ω
2. 148 Ω
3. 295,6 Ω
4. 591 Ω

Van een spoel is gegeven:

N = 250 

 l = 24 cm

A = 2 cm² 

 µ0 = 4 · π · 10-7 H/m

µr = 24000 f = 50 Hz

Bereken de zelfinductie en reactantie

L = µ0 ・ µr · A ・ N2/lengte 

=

 4 ・ π ・ 10-7 ・ 24000 · 0,0002 ・ 2502 / 0,2 = 1,88 H

XL = 2 ・ π ・ f ・ L 

= 

2 ・ π ・ 50 ・ 1,88 = 591 Ω

Hysteresislus

De kern in een spoel met wisselspanning.

Hysteresiscurve

Maagdelijke curve

1. lostrekken

2. lineair 

3. veld raakt vol -> verzadiging

Hysteresiscurve

Punt C is verzadig

Br is veldsterkte is 0. er is een rendement. Dit heet remanentie

bij Hc is flux 0 en is de rendement verdwenen.

0

Huiswerk

Blz 24 , 26 , 43 , 44