Luchtspleet
Wat is een luchtspleet?
In de magnetisch veldtechniek heeft een "luchtspleet" een bijzondere betekenis. Het verwijst naar een (met lucht gevulde) spleet in de ferromagnetische kern van elektromagneten. De spleet zorgt ervoor, mits deze nauwkeurig berekend is, dat de elektromagneet met zeer verschillende stromen kan worden bediend en magnetische energie beter kan opslaan dan een magneet zonder luchtspleet. De luchtspleet voorkomt ook voortijdige magnetische verzadiging, waarbij het magnetisch veld bij grote stromen niet verder toeneemt en energie als warmte verloren gaat.Inhoudsopgave
Over het algemeen wordt met een luchtspleet gewoon een spleet bedoeld die met lucht is gevuld.
In de techniek betreft het meestal de afstand tussen tegenoverliggende oppervlakken in onderdelen.
In de techniek van elektromagneten is een luchtspleet niet zomaar een spleet die toevallig door de bouwwijze ontstaat, maar hier heeft een luchtspleet belangrijke functies.
Wat doet een luchtspleet?
In de ijzerkernen van transformatoren bevindt zich een luchtspleet om tijdens normale werking een magnetische verzadiging van de ijzerkern te voorkomen. Bovendien is het magneetveld in de luchtspleet aanzienlijk groter dan in het ijzermateriaal, waardoor in de luchtspleet magnetische energie wordt opgeslagen. De transformator fungeert dan als kortetermijn-energieopslag, wat voor bepaalde toepassingen voordelig is.Een transformator bestaat uit twee tegenover elkaar geplaatste elektromagneten. Het magneetveld van de ene elektromagneet induceert een spanning in de spoel van de tweede elektromagneet. De grootte van deze spanning hangt af van de verhouding van het aantal windingen van de twee spoelen. Zo verandert de transformator de grootte van spanningen en stromen. Een ferromagnetische kern (meestal ijzer) in de elektromagneten ondersteunt dit proces.
Indien een transformator binnen een breed vermogensbereik moet worden gebruikt, dus zowel bij lage als bij hogere vermogens moet werken, en indien daarbij de eigenschappen van de transformator zo min mogelijk moeten veranderen, worden in de elektromagneten van de transformator ijzerkernen met luchtspleet ingebouwd.
Een luchtspleet in de ijzeren kern van een elektromagneet vervult een technisch belangrijke functie.
Door de luchtspleet wordt de magnetische verzadiging gereduceerd.
Bovendien wordt in de luchtspleet magnetische energie opgeslagen.
Lucht heeft een beduidend kleinere magnetische permeabiliteit
dan ijzer.
De luchtspleet vermindert dus de magnetische fluxdichtheid
in de onderbroken ijzeren kern in vergelijking met een ijzeren kern zonder luchtspleet.
Het magneetveld is in de luchtspleet daarentegen zeer hoog.
Daardoor werkt de transformator weliswaar bij lagere vermogens iets minder efficiënt, maar leidt het aan de andere kant niet zo snel tot de magnetische verzadiging van de ijzeren kern bij hogere vermogens. De in totaal lagere magnetische fluxdichtheid in een elektromagneet met luchtspleet is over grote delen proportioneel aan het magnetisch veld zonder luchtspleet.
Veel ferromagnetische materialen hebben een verzadigingsmagnetisering van 1–2 Tesla. Dit is niet veel. In veel technische toepassingen ontstaan beduidend hogere magnetische fluxdichtheden.
De natuurkundige reden voor de magnetische verzadiging wordt daardoor veroorzaakt, dat de atomaire spins van het ferromagnetische materiaal (ijzeren kern) bij een bepaald extern magneetveld volledig zijn uitgelijnd. Ondanks een verhoging van de stroom neemt de magnetische fluxdichtheid niet meer toe.
De elektronenspins
in alle gebieden van Weiss
van de ferromagneet zijn evenwijdig uitgelijnd.
In een transformator stijgt dan de stroom in de zogenaamde primaire kring van de transformator, dus in de spoel waarvan de spanning moet worden omgezet, sterk.
Hierdoor daalt het vermogen van de transformator en gaat veel energie verloren door verwarming van de transformator.
De juiste keuze van de luchtspleetdikte helpt de transformator aan te passen aan het juiste vermogensbereik.
Auteur:
Dr. Franz-Josef Schmitt
Dr. Franz-Josef Schmitt is natuurkundige en de wetenschappelijke leider van het natuurkundepracticum voor gevorderden aan de Martin-Luther-Universiteit Halle Wittenberg. Hij werkte van 2011 tot 2019 aan de Technische Universiteit en leidde diverse onderwijsprojecten en het scheikundeprojectlab. Zijn onderzoek richt zich op tijdgeresolveerde fluorescentiespectroscopie van biologisch actieve macromoleculen. Hij is ook algemeen directeur van Sensoik Technologies GmbH.
Dr. Franz-Josef Schmitt
Dr. Franz-Josef Schmitt is natuurkundige en de wetenschappelijke leider van het natuurkundepracticum voor gevorderden aan de Martin-Luther-Universiteit Halle Wittenberg. Hij werkte van 2011 tot 2019 aan de Technische Universiteit en leidde diverse onderwijsprojecten en het scheikundeprojectlab. Zijn onderzoek richt zich op tijdgeresolveerde fluorescentiespectroscopie van biologisch actieve macromoleculen. Hij is ook algemeen directeur van Sensoik Technologies GmbH.
Het auteursrecht op de complete inhoud van het compendium (teksten, foto's, afbeeldingen etc.) ligt bij de auteur Franz-Josef Schmitt. Het exclusieve gebruiksrecht van het werk ligt bij Webcraft GmbH (als exploitant van supermagnete.de). Zonder uitdrukkelijke toestemming van Webcraft GmbH mag de inhoud noch worden gekopieerd, noch op andere wijze worden gebruikt.
© 2008–2026 Webcraft GmbH
© 2008–2026 Webcraft GmbH
