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 Betreff des Beitrags: Elektromagnet mit Wechselstrom
BeitragVerfasst: Fr Mär 29, 2013 5:49 pm 
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Hallo an alle Elektrotechniker,

Ich habe vor, eine Platte mithilfe eines Elektromagneten in Schwingung zu versetzen.
Wäre es praktisch möglich, mit einem Frequenzgenerator die Frequenz des Wechselstroms festzulegen
und damit einen Elektromagneten anzusteuern (1Hz-50kHz), welcher die Platte dann mit dieser Frequenz zur Schwingung anregt?

LG, Chladni


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BeitragVerfasst: So Mär 31, 2013 4:18 pm 
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Hallo

Im Prinzip wäre das schon möglich. Du solltest allerdings beachten, dass ein gewöhnlicher Elektromagnet (ohne Permanentmagnet) eine quadratische Strom-Kraft-Kennlinie besitzt. D.h. doppelter Strom bewirkt die 4-fache Kraft, außerdem kannst du keine negativen Kräfte ausüben.

Praktisch bedeutet das, dass bei sinusförmiger Bestromung die anregende Kraft genau die doppelte Frequenz des Stromes besitzt.


Möchtest du eine lineare Kennlinie haben so empfiehlt sich ein anderer Aufbau mit Permanentmagnet. z.b. wie bei einem Lautsprecher:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/c ... Schema.svg


Was willst du mit der schwingenden Platte denn anstellen? Erzähl doch bitte etwas mehr.

mfg Fritz

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BeitragVerfasst: Di Apr 02, 2013 8:37 pm 
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Hallo Fritz und vielen Dank für deine Antwort.

Kennst du die Chladnischen Klangfiguren? Falls nicht, es handelt sich um Figuren,
die z.B. aus Sand auf einer schwingenden Platte auf den Knotenlinien gebildet werden. Die Knotenlinien variieren je nach Frequenz.

Diese Klangfiguren habe ich vor zu untersuchen, wobei die Frequenz ziemlich genau bestimmbar sein muss.

Vielen Dank für eventuell weitere Anregungen.

MfG, Chladni


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BeitragVerfasst: Di Apr 02, 2013 9:04 pm 
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Beiträge: 1755
Hallo

Natürlich kenne ich diese Figuren :D

Also in diesem Fall würde ich dazu raten die Platte nicht direkt anzuregen sondern eher indirekt zb. über einen Lautsprecher, in einer Art 'Schallkammer'.

Denn du willst ja die Platte mit möglichst all ihren Moden anregen, oder? Wenn du aber den Elektromagneten an genau einer Stelle der Platte wirken lässt, dann besteht die Gefahr, dass sich gewisse Moden gar nicht anregen lassen weil sie zb. genau auf einer Knotenlinie liegen. (Es sei denn das ist genau deine Absicht.)

Da du ja wie du schreibst die Frequenz genau bestimmen können möchtest empfiehlt es sich einen möglichst linearen Aktor zu verwenden. Denn jede nichtlineare Kennlinie führt zu einer Verzerrung bei der neue Frequenzkomponenten entstehen können.

Auch aus diesem Grund empfiehlt sich ein Lautsprecher, die sollen ja auch linear sein um gute Qualität zu liefern.

Nach dem Funktionsgenerator brauchst du natürlich noch einen Verstärker. Vom Prinzip her wären hier Audioverstärker auch gut geeignet, allerdings reicht deren Frequenzspektrum für dich wohl nicht aus, das ist dort meist künstlich nach oben und nach unten begrenzt.

Wenn du willst kann ich dir aber gerne einen einfachen Schaltplan für einen guten Verstärker mittlerer Leistung zukommen lassen.

mfg Fritz

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 Betreff des Beitrags: Re: Elektromagnet mit Wechselstrom
BeitragVerfasst: Mi Jul 12, 2017 10:47 am 
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Registriert: Mi Jul 12, 2017 10:33 am
Beiträge: 1
Hallo zusammen,

da meine Frage sehr ähnlich ist erlaube ich mir mal das hier anzufügen obwohl das Thema schon etwas älter ist.

Ich möchte eine ferromagnetische Struktur berührungslos im Bereich 100-900 Hz anregen. Der Spalt sollte mindestens 0.5 mm betragen und eine Kraftamplitude von etwa 50 N ermöglichen.

Meine Idee war jetzt einen Elektromagnet mit Wicklungen selbst zu bauen und ihn dann mit einer oszillierenden Spannung zu beaufschlagen.
Das Hauptproblem, das ich haben werde ist wohl die Induktivität. Ich kenne zwar die grundlegenden Formeln, bin mir aber trotzdem unsicher auf was ich bei der Auslegung achten muss. Zudem würde ich eine sehr starke Erwärmung bei den benötigten Strömen erwarten. Ein Funktionsgenerator, Spannungsverstärker und genug Kabel sind vorhanden. Reicht es in dem Fall am Funktionsgenerator einen Sinus zu generieren und ihn über den Spannungsverstärker zu verstärken oder benötige ich einen Verstärker der mir den Strom regelt?

Für Tipps zur Vorgehensweise wäre ich sehr dankbar :)

Viele Grüsse
Martin


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 Betreff des Beitrags: Re: Elektromagnet mit Wechselstrom
BeitragVerfasst: Mi Jul 12, 2017 1:49 pm 
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Registriert: So Jul 12, 2009 12:00 pm
Beiträge: 1755
Hallo

Zitat:
Meine Idee war jetzt einen Elektromagnet mit Wicklungen selbst zu bauen und ihn dann mit einer oszillierenden Spannung zu beaufschlagen.

Ja, das klingt schon mal gut. Ich würde eine Hufeisen-Form oder einen Topf-Magnet vorschlagen um die Luftspaltlänge möglichst klein zu halten. Topfmagnete gibt es auch schon fertig zu kaufen.

Weiters muss man bedenken (wie schon oben erwähnt), dass die Kraft quadratisch mit dem Strom steigt. Damit verdoppelt sich auch die Frequenz. D.h. wenn du eine Schwingung mit 100Hz haben willst musst du mit 50Hz anregen.

Falls du den Elektromagnet wirklich selber bauen willst würde ich bei der Auslegung wie folgt vorgehen:
Wähle zunächst eine sinnvolle Flussdichte die im Eisenkern fließen kann (ca. 1T als Startwert) Berechne dann die notwendige Querschnittsfläche des Magneten (Eisenquerschnitt) Die Kraft eine Hubmagneten berechnet sich wie folgt:

F=B^2/µ0 * A

Dabei ist mit A der Querschnitt des Eisenkerns gemeint. (Der ist natürlich 2 mal zur Eisenplatte hin gerichtet.) Damit kannst du den notwendigen Eisenquerschnitt berechnen.

Mit dem Ampere'schen Gesetz kannst du dann die notwendige Durchflutung (d.h. Strom mal Windungszahl) berechnen.

Nun bleibt im Prinzip nur noch die Windungszahl zu berechnen, damit bestimmst du im Prinzip die Nennspannung deines Magneten. Da kommt es jetzt drauf an wie viel Strom bzw. wie viel Spannung dein Generator bzw. Verstärker liefern kann. Tendenziell würde ich die Nennspannung so hoch wie möglich ansetzen um die Verlustleistung möglichst klein zu halten.

Du musst also mit Hilfe der maximalen (elektrischen) Anregefrequenz und der maximal möglichen Spannung ausrechnen wie groß die Induktivität höchstens sein darf. (Da muss man wohl ein wenig mit den Formeln jonglieren...)

Zitat:
Reicht es in dem Fall am Funktionsgenerator einen Sinus zu generieren und ihn über den Spannungsverstärker zu verstärken oder benötige ich einen Verstärker der mir den Strom regelt?


Grundsätzlich reicht ein Spannungsverstärker. Man muss halt bedenken, dass der Strom und natürlich auch die Kraft dann frequenzabhängig sind. Da kann es beim Experimentieren, wenn man nicht aufpasst, schnell mal passieren, dass der Strom zu hoch wird und zb. die Spule abraucht.

Fall also ein Verstärker mit Stromausgang greifbar ist, wäre das die sauberste Lösung.

mfg Fritz

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