Spulen Rechner - Online-Tool für Luftspulen Belastbarkeit
Verfasst: 21. Mai 2025 20:39
Ich habe gefühlt das ganze Internet durchforstet nach Informationen zur Belastbarkeit und Temperaturentwicklung von Luftspulen, aber es finden sich keine vernünftigen, oder eben widersprüchliche, verschiedene Informationen oder Tools.
Also habe ich eine eigene Messreihe mit über 300 Messungen an diversen Spulen durchgeführt und
daraus ein neues Online-Tool gebaut.
Link zum Luftspulen Online-Rechner:
https://www.jobst-audio.de/tool/frequen ... en-rechner
Messungen:
Gemessen wurden dabei Luftspulen mit Drahtstärke 0,45mm bis 2mm.
2 Ohm Lastwiderstand, Spule in Reihe dazu geschaltet.
Als Signal wurden 100Hz, 400Hz, und 1kHz Sinus verwendet, wobei 100Hz logischerweise die sinnigsten Ergebnisse lieferte
Die Temperatur wurde mit jeweils 2 Fühlern, einer innen, einer außen ermittelt.
Ermittelt habe ich Ströme bis die Spule 65°C oder 85°C erreichte,
die praxisnähste Methode (Für Frequenzweichen) war jedoch alle Spulen mit identischem Strom und Zeit zu messen
und mit diesem Ergebnissen den jeweiligen Wärmeübergangskoeffizienten zu ermitteln.
Für sehr genaue Ergebnisse hätte ich die Messzeit der Drahtlänge anpassen müssen, sprich je länger der Draht/größer der Wert, desto länger die Messdauer.
Jedoch habe ich mich bei der Wahl der Ströme schon so circa dran gehalten, dass 1,5mH Spulen die 85-95°C nach 120m erreichen, das sollte praxisnah für unsere Anwendungen genug sein.
Ermittelt wurden Werte über die gesamte Messreihe übrigens zwischen 15-360m je Spule (Wert für Ermittlungen von 1mm Spulen war z.B. 40 Minuten)
Da die ermittelten Werte einem Sinus mit 3dB Crest entsprechen, kann man die Ergebnisse
auf entsprechende Werte hochrechnen.
Für HiFi-Einsatz habe ich 12dB Crest gewählt, für PA-Applikationen 9dB Crest.
Wer reine RMS Werte (6dB Crest) möchte, halbiert die PA-Ergebnisse einfach.
Als kleines Extra habe ich noch 2 Checkboxen eingebaut:
- Ermittlung vom Außendurchmesser des Wickels wird automatisch gemacht, kann aber auch manuell eingegeben werden.
- Variabler Wärmeübergangskoeffizient Ein- & Ausschaltbar.
Warum variabel (Standard)?
Wir belasten unsere Spule nicht mit einem Dauersinus über mehrere Tage (Wie z.B. in einem elektronischen Gerät),
sondern haben Musiksignal mit mal mehr und mal weniger Strom (zudem Frequenz+Impedanzabhängig).
Mehr Kupfer heißt, dass die Erwärmung etwas länger dauert, als auch die Abkühlung.
Somit wird der Wärmeübergangskoeffizient je nach Wickelhöhe (Oberfläche an der Luft), Drahtdurchmesser und Induktivität leicht angepasst.
Möchte man das nicht, nimmt man den Haken aus der Checkbox raus, dann kann man die Werte problemlos für wochenlange Dauerbelastung mit Sinus verwenden. (Ergebnisse sind dann sehr konservativ gehalten)
Die Werte decken sich sehr gut mit meinen Praxiserfahrungen, dennoch will ich kleinere Fehler in dem Tool nicht ausschließen (gerade bei sehr hohen Werten oder Drahtstärken ab 3mm),
entdeckt wer welche, dann bitte gleich an mich melden
Zusätzliche Infos:
- Der Rechner ist nur für Luftspulen
- Kernspulen geraten früher in die Sättigung (Messreihe steht noch aus)
- Spulen ohne Träger sind natürlich höher als 85°C belastbar, hier ist das limitierende Glied dann der Isolationslack,
oder eben das Material, welches die Spule zusammenhält.
Da diese keinen Träger haben, sind sie (in unserem Anwendungsgebiet) auch leicht höher belastbar, da bessere Kühlung.
Viel Spaß damit.
Feedback gerne hier im Thema.
Also habe ich eine eigene Messreihe mit über 300 Messungen an diversen Spulen durchgeführt und
daraus ein neues Online-Tool gebaut.
Link zum Luftspulen Online-Rechner:
https://www.jobst-audio.de/tool/frequen ... en-rechner
Messungen:
Gemessen wurden dabei Luftspulen mit Drahtstärke 0,45mm bis 2mm.
2 Ohm Lastwiderstand, Spule in Reihe dazu geschaltet.
Als Signal wurden 100Hz, 400Hz, und 1kHz Sinus verwendet, wobei 100Hz logischerweise die sinnigsten Ergebnisse lieferte
Die Temperatur wurde mit jeweils 2 Fühlern, einer innen, einer außen ermittelt.
Ermittelt habe ich Ströme bis die Spule 65°C oder 85°C erreichte,
die praxisnähste Methode (Für Frequenzweichen) war jedoch alle Spulen mit identischem Strom und Zeit zu messen
und mit diesem Ergebnissen den jeweiligen Wärmeübergangskoeffizienten zu ermitteln.
Für sehr genaue Ergebnisse hätte ich die Messzeit der Drahtlänge anpassen müssen, sprich je länger der Draht/größer der Wert, desto länger die Messdauer.
Jedoch habe ich mich bei der Wahl der Ströme schon so circa dran gehalten, dass 1,5mH Spulen die 85-95°C nach 120m erreichen, das sollte praxisnah für unsere Anwendungen genug sein.
Ermittelt wurden Werte über die gesamte Messreihe übrigens zwischen 15-360m je Spule (Wert für Ermittlungen von 1mm Spulen war z.B. 40 Minuten)
Da die ermittelten Werte einem Sinus mit 3dB Crest entsprechen, kann man die Ergebnisse
auf entsprechende Werte hochrechnen.
Für HiFi-Einsatz habe ich 12dB Crest gewählt, für PA-Applikationen 9dB Crest.
Wer reine RMS Werte (6dB Crest) möchte, halbiert die PA-Ergebnisse einfach.
Als kleines Extra habe ich noch 2 Checkboxen eingebaut:
- Ermittlung vom Außendurchmesser des Wickels wird automatisch gemacht, kann aber auch manuell eingegeben werden.
- Variabler Wärmeübergangskoeffizient Ein- & Ausschaltbar.
Warum variabel (Standard)?
Wir belasten unsere Spule nicht mit einem Dauersinus über mehrere Tage (Wie z.B. in einem elektronischen Gerät),
sondern haben Musiksignal mit mal mehr und mal weniger Strom (zudem Frequenz+Impedanzabhängig).
Mehr Kupfer heißt, dass die Erwärmung etwas länger dauert, als auch die Abkühlung.
Somit wird der Wärmeübergangskoeffizient je nach Wickelhöhe (Oberfläche an der Luft), Drahtdurchmesser und Induktivität leicht angepasst.
Möchte man das nicht, nimmt man den Haken aus der Checkbox raus, dann kann man die Werte problemlos für wochenlange Dauerbelastung mit Sinus verwenden. (Ergebnisse sind dann sehr konservativ gehalten)
Die Werte decken sich sehr gut mit meinen Praxiserfahrungen, dennoch will ich kleinere Fehler in dem Tool nicht ausschließen (gerade bei sehr hohen Werten oder Drahtstärken ab 3mm),
entdeckt wer welche, dann bitte gleich an mich melden
Zusätzliche Infos:
- Der Rechner ist nur für Luftspulen
- Kernspulen geraten früher in die Sättigung (Messreihe steht noch aus)
- Spulen ohne Träger sind natürlich höher als 85°C belastbar, hier ist das limitierende Glied dann der Isolationslack,
oder eben das Material, welches die Spule zusammenhält.
Da diese keinen Träger haben, sind sie (in unserem Anwendungsgebiet) auch leicht höher belastbar, da bessere Kühlung.
Viel Spaß damit.
Feedback gerne hier im Thema.