Kraft einer Spule berechnen

**Sprengi** · 25.01.2009, 18:25

Hallo,
und zwar möchte ich mit hilfe einer Spule und eines Eisenstabes einen gewissen Luftdruck erzeugen.

Dazu einfaches Prinzip: Das Eisenstück befindet sich in einem Stab, der dicht abschließt. Auf der anderen Seite ist ein Schlauch angebracht, davor eine Schwache feder.
Zwischen feder und Stahl ist eine Spule. Wenn ich nun die Spule einschalte möchte ich das der Eisenkern nach vorne gezogen wird, und durch die Komprimierung der Luft in dem Rohr einen Luftdruck erzeugt. Nach ausschalten der Spule soll das Eisenstück wieder durch die Feder in Ausgangsstellung zurück gedrückt werden.

Wie berechne ich nun allerdings die Kraft welche meine Spule aufbringt, um das Eisenstück so schnell zu beschleunigen, das es einen Gewissen Luftdruck erzeugt.
Ich hab den RM des Stabes, und den Luftdruck den es Erzeugen soll, somit also die Kraft welche die Spule aufbringen soll. Nun brauche ich aber die Dimensionierung der Spule, und wie weit diese am besten vom Metallstück weg platziert wird.

Hat jemand vielleicht eine gute seite dazu? Mit denen die ich bis jetzt gefunden hatte konnte ich besonders auch im Bezug auf die Sättigung welche das Metallstück hat, nicht wirklich berechnen welche größe die Spule dann braucht, da sich ja das Magnetfeld mit abstand zur Spule wieder ändert.

Danke

**BlackDevil** · 26.01.2009, 08:36

Ich weis es nicht mehr genau, aber ausgerechnet habe ich das schon mal vor längerer Zeit. War definitiv nicht einfach... ich glaube aber das man über die Lorentzkraft dahinter kam mit welcher Kraft/Geschwindigkeit sich Körper aus dem Magnetfeld bewegt. Allerdings geht es da eher um geladene Teilchen und Stromdurchflossene Leiter... Ansonsten google mal nach "Railgun". Es gibt einige "bekloppte Bastler" die versucht haben diese nach zu bauen. Vll steht da die ein oder andere Formel mit welcher Geschwindigkeit und Kraft sich die Geschosse bewegen...

**pongi** · 26.01.2009, 09:27

Das blöde bei der Geschichte ist es, dass sich die Induktivität der Spule immer von der momentanen Position des Eisenkerns abhängt. Deshalb wird es auch schwierig, dass für alle Positionen zu berechnen.
Damits einfacher geht, und damit man die Kräfte abschätzen kann: rechne die minimale und die maximale Kraft aus (Eisenkern 100% in der Spule, und die max. mögliche Auslenkung). Dabei kannst du den Spulenteil, wo kein Eisen drinn ist, vernachlässigen.
Damit kannst du die Kräfte für die Konstruktion abschätzen. Wenn du später ein genaueres Modell brauchst, kannst du empirisch einen Verlauf ermitteln.

Wenns genau sein soll: mit FEM-Software (finite elemente Methode) lassen sich solche Probleme numerisch hinreichend genau berechnen.

**BlackDevil** · 26.01.2009, 10:17

Jup das kommt dazu. Spule nur mit Luftspalt und Spule mit 2 kleinen Luftspalten (Eisenkern drausen/drinnen) hat unterschiedliche Induktivitäten. Ich meine der Fachbegriff hies Permeabilität - kann aber auch sein das ich da gerade was mit den Kondensatoren verwechsel...

Aber einfach is das Magnetische Feld wirklich nich... ich hab mir das selbst alles nich merken können, naja... ich werd eh Automatisierungstechniker *hust*

**Sprengi** · 26.01.2009, 10:44

Ok Danke für die Beiträge soweit, dann bleibt mir wohl das Trial and Error verfahren, und Messen was für einen druck ich jeweils zusammen kriege, oder eine andere konstruktion

**Sprengi** · 26.01.2009, 13:15

Mal noch eine Frage:
Wie finde ich raus wie Kurzschlussfest die Kondensatoren sind. Mal steht nur die Spannung dabei, bei vielen aber garnichts auser die Kapazität.
Und hätte noch jemand bitte die Formel über für die maximale leistung eines Kabelquerschnitts, bevor dieser abraucht?

Danke