Rechner KB-51
Skineffekt-Rechner
Bei hohen Frequenzen wird der Strom an die Oberfläche verdrängt, sodass ein dicker Draht wie ein dünner wirkt.
Ergebnis
Kurz gesagt: Skineffekt berechnen: Eindringtiefe in Kupfer und Aluminium bei einer bestimmten Frequenz, empfohlener Leiterdurchmesser und Anstieg des Widerstands bei hohen Frequenzen.
Berechnung
Kupfer: δ ≈ 66 / √f mm
Wechselstrom erzeugt ein Feld, das ihn aus der Mitte des Leiters verdrängt. Mit steigender Frequenz wird die Eindringtiefe kleiner. Bei 50 Hz sind es in Kupfer etwa 9 mm, bei 100 kHz nur noch 0,2 mm. Der berechnete Widerstandsanstieg ist ein Näherungswert und berücksichtigt nicht die benachbarten Windungen der Wicklung.
Worauf Sie achten sollten
- Bei mehrlagigen Wicklungen verursacht der Proximity-Effekt zusätzliche Verluste zum Skineffekt. Deshalb nimmt man oft noch dünnere Leiter.
- Verwende statt eines einzelnen dicken Drahts mehrere dünne Leiter und bei hohen Frequenzen eine Litze.
Häufige Fragen
Wie groß ist die Skintiefe von Kupfer bei 100 kHz?
Etwa 0,21 mm: δ ≈ 66 / √f mm. Bei 50 Hz sind es ungefähr 9 mm.
Welchen Draht sollte man für eine Wicklung bei 100 kHz nehmen?
Der Durchmesser der einzelnen Ader sollte höchstens doppelt so groß wie die Skintiefe sein, also bis zu 0,42 mm. Wenn mehr Kupfer benötigt wird, nimmt man mehrere parallelgeschaltete Adern oder HF-Litze.
Was ist der Vorteil von HF-Litze gegenüber dickem Draht?
Die isolierten Adern sind miteinander verflochten. So nutzt jede Ader fast ihren gesamten Querschnitt, und der Strom verteilt sich gleichmäßig. Besonders deutlich wird das bei mehrlagigen Wicklungen, bei denen zusätzlich der Proximity-Effekt auftritt.
