Was ist ein Luftspalt?

Der Luftspalt ist der Luftraum zwischen dem Statorkern und dem Rotor der elektrischen Maschine innerhalb eines Magnetkreises. Bei elektrischen Maschinen kann die Reluktanz des Luftspalts dank des Kontrasts zur Reluktanz der Magnetkreisdifferenz manchmal vernachlässigt werden, ohne dass die Berechnungen einen großen Fehler aufweisen.

Einerseits wandeln Elektromotoren die zugeführte elektrische Energie in mechanische Energie um. Andererseits nutzt der elektrische Generator die mechanische Energie und wandelt sie anschließend in elektrische Energie um.

In beiden Fällen arbeiten der Stator und der Rotor in dem Moment, in dem sie Energie umwandeln, gleichzeitig, um mittels der Kupferspulen, über die die beiden Maschinen verfügen, einen magnetischen Fluss zu erzeugen. Bei diesem Prozess der Energieumwandlung kommt der Luftspalt ins Spiel.

Im Luftspalt bildet sich ein Magnetfeld, eine der Spulen ist für die Erzeugung des Flusses zuständig, der sich durch den Luftspalt bewegen muss. Der Luftspalt muss von jedem in der elektrischen Maschine enthaltenen Pol für jede Phase zweimal durchquert werden.

Wie funktioniert der Luftspalt?

Eine seiner wichtigsten Funktionen besteht darin, dem Magnetkreis Linearität zu verleihen. Er ist auch dafür verantwortlich, eine Sättigung des Kerns zu vermeiden, da er die im Luftspalt auftretende Flussstreuung in hohem Maße verteilt.

Mit zunehmendem Luftspalt steigt die Reluktanz, also der Widerstand des Materials beim Durchgang durch den vom Magnetfeld in der Luft beeinflussten Magnetfluss. Nach dem ohmschen Gesetz müsste der Fluss reduziert werden, da er eine Kraft ist, die eine konstante magnetische Feldstärke erzeugt.

Ein sehr wichtiger Faktor ist, dass der Fluss den Luftspalt umso öfter durchqueren muss, je größer die Anzahl der Motor- oder Generatorpole ist. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Überwachung des Luftspalts in Elektromotoren und Generatoren, da dieser sonst zu Fehlfunktionen der Maschine führt.

Was ist der Temperaturkoeffizient?

Der Temperaturkoeffizient, ausgedrückt durch α, ist eine Eigenschaft, die die Temperaturveränderung mit der Löslichkeit des Elements verbindet, was wiederum in K ausgedrückt wird (gemäß dem Internationalen Einheitensystem).

Die Konstante α ergibt sich aus der folgenden Formel:

• R₀ = Anfangswiderstand

• ΔT = Temperaturänderung

• ΔR = Änderung des Widerstands

Der negative Temperaturkoeffizient des Widerstands wird als NTC (negativer Temperaturkoeffizient) bezeichnet, er verringert den Widerstand bei einem Temperaturanstieg, dieser Koeffizient findet sich in der Regel bei nichtmetallischen Stoffen und Halbleitern.

Der positive Temperaturkoeffizient des Widerstands wird als PTC (Positiver Temperaturkoeffizient) bezeichnet, er tritt auf, wenn die Temperaturerhöhung den Widerstandswert eines Materials erhöht. PTCs sind in reinen Metallen zu finden.

Unten sehen Sie die Tabelle der Variationskoeffizienten des Widerstands pro Grad Celsius der Temperatur.

Ändert sich die Temperatur und steigt sie um 10 °C, so ändert sich die Messung der Änderungsgeschwindigkeit chemischer oder biologischer Systeme; dies kann mit dem Temperaturkoeffizienten Q₁₀ ermittelt werden, der bei chemischen Reaktionen benötigt wird.

Der Temperaturkoeffizient des Widerstands

Der Temperaturkoeffizient des Widerstands ist das Maß für die Veränderung des elektrischen Widerstands einiger Stoffe bei unterschiedlichen Temperaturschwankungen.

Der Widerstand (R) für eine Temperaturänderung (∆t) in Grad Celsius wird wie folgt berechnet:

• R₀ = Bezugswiderstand

• α = Temperaturkoeffizient

Der PT-100-Sensor, der ein Temperatursensor ist, wird benötigt, um das Verhalten des Widerstands bei Änderungen der Temperatur des Mediums zu bestimmen.

Der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands bestimmt die Zunahme oder Abnahme des elektrischen Widerstands in Abhängigkeit von der Temperaturänderung und dem Wesen der verschiedenen Materialien. Dieser Koeffizient wird durch die Widerstandsformel berechnet, die sich in Abhängigkeit von der Temperaturänderung ändert.

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Das Biot-Savart-Gesetz

Das Biot-Savart-Gesetz wurde von Jean Baptiste Biot zusammen mit Felix Savart entdeckt. Diese beiden Franzosen gingen von der Formel für die magnetische Flussdichte aus. Im Jahr 1820 führten sie mehrere Experimente durch, die mit der Stärke des elektrischen Stroms zu tun hatten, der auf einen nahe gelegenen Magneten trifft.

Das Savartsche Gesetz ist das Gesetz, mit dem man durch Anwendung einer Gleichung das magnetische Feld bestimmen kann, das durch einen elektrischen Strom erzeugt wird, der sich nicht bewegt. Dieses Gesetz stellt den Zusammenhang zwischen dem Magnetfeld und verschiedenen Faktoren des elektrischen Stroms her. Das Biotsche Gesetz ist eines der wichtigsten Gesetze des Elektromagnetismus.

Das Biot-Savart-Gesetz wird als theoretische Grundlage zur Erklärung von Magnetfeldern verwendet. Wie das Coulombsche Gesetz stellt es eine Verbindung zwischen elektrischen Feldern und den Punktladungen her, die sie erzeugen. Der Unterschied zwischen den beiden Gesetzen besteht darin, dass beim Coulombsche Gesetz die Punktladungen stationär sind, während beim Biot-Savart-Gesetz die Ladungen in Bewegung sind.

Die Formel des Biot-Savart-Gesetzes

Das Gesetz von Biot und Savart hilft uns, das Magnetfeld zu bestimmen, das durch einen Strom erzeugt wird. Um dieses Magnetfeld zu berechnen, müssen wir die folgende Gleichung anwenden:

dB = magnetische Flussdichte

dL = Länge des Elements

I = Stromstärke

r = Abstand vom Punkt

Wann wird das Biot-Savart-Gesetz angewendet?

Das Biot-Savart-Gesetz hat mehrere Anwendungsgebiete. Es wird zur Berechnung des Magnetfelds B verwendet, das von einer kreisförmigen Spirale erzeugt wird, in der sich ein Strom der Stärke I bewegt, der sich sowohl im Zentrum als auch in einem Punkt auf ihrer Achse befindet. Es wird auch verwendet, um magnetische Reaktionen auf molekularer oder atomarer Ebene zu berechnen.

Um die Richtung der Stromstärke zu definieren, wird die Regel der rechten Hand angewandt, die besagt, dass der Daumen die Richtung des Stroms angibt, während die anderen Finger die Richtung des Magnetfelds anzeigen.

Aus der Sicht des Elektromagnetismus kann man die magnetische Induktion in einem Punkt oder in der Mitte finden.

Zum Beispiel kann man damit das Magnetfeld einer 2 m entfernten Spule ermitteln. Dazu müsste man nur die Anzahl der Windungen, das Maß des Radius und den Betrag des Flusses kennen.