Forum

Hallo Forum,

ich bin gerade etwas unsicher ob ich auf dem richtigen Weg bin. Folgendes Problem.

Ich habe einen Hubmagneten der mit einer festen Spannung (12V) anzieht. Hierbei hat er eine Kraft, mit der er eine Last zieht. Wenn nun die Spule erwärmt, dann lässt die Kraft nach. Ist der Kraftverlust proportional zum elektrischen Strom? Also halbe Kraft = halber Strom. Oder ist das ganze quadratisch, sprich, viertel Kraft = halber Strom oder ist gar die Leistung und nicht der Strom die richtige Rechengrundlage. Also halbe Leistung = halbe Kraft oder sogar halbe Leitung = viertel Kraft.

Kann mir da mal bitte jemand aufs Pferd helfen? Reiten kann ich dann alleine.

hw-schrauber

» Also halbe Kraft = halber Strom.

Wenn nichts in Sättigung geht ist das so. Aber da du das nicht wissen wirst, bist du auf eigene Messungen angewiesen.

» Hallo Forum,
»
» ich bin gerade etwas unsicher ob ich auf dem richtigen Weg bin. Folgendes
» Problem.
»
» Ich habe einen Hubmagneten der mit einer festen Spannung (12V) anzieht.
» Hierbei hat er eine Kraft, mit der er eine Last zieht. Wenn nun die Spule
» erwärmt, dann lässt die Kraft nach. Ist der Kraftverlust proportional zum
» elektrischen Strom? Also halbe Kraft = halber Strom. Oder ist das ganze
» quadratisch, sprich, viertel Kraft = halber Strom oder ist gar die Leistung
» und nicht der Strom die richtige Rechengrundlage. Also halbe Leistung =
» halbe Kraft oder sogar halbe Leitung = viertel Kraft.
»
» Kann mir da mal bitte jemand aufs Pferd helfen? Reiten kann ich dann
» alleine.
»
» hw-schrauber

Nun die Kraft sollte nicht nachlassen.
Und wenn der Magnet sich erhitzt hast du die Maximale Einschaltzeit überschritten
Einfachste ist da den zu wechseln gegen einen der Dauerbelastung aushält bzw für gebaut wurde.

» Nun die Kraft sollte nicht nachlassen.
» Und wenn der Magnet sich erhitzt hast du die Maximale Einschaltzeit
» überschritten
» Einfachste ist da den zu wechseln gegen einen der Dauerbelastung aushält
» bzw für gebaut wurde.

Hallo Maik,

es geht um eine Neukonstruktion bei der es wichtig ist, dass die Kraft so gleich wie möglich bleibt. Dies würde ich sogar mit einer Regelung sicherstellen wollen. Deshalb die Frage nach den Zusammenhängen.
Deine Ausführung ist leider nicht ganz richtig. Wenn die Spule bestromt wird, dann hat sie z.B. bei Raumtemperatur einen Kupferwiederstand von 10 Ohm. Wenn nun beim Anlegen der Spannung der Strom fließt und sich die Spule auf z.B. 100°C erwärmt, dann steigt der DC-Widerstand der Kupferwicklung um ca. 4% pro 10°F. Also 0,04 Ohm pro Grad. Macht bei 80°-Temp.-Differenz etwa 3,2 Ohm aus. Somit hat die Spule dann einen DC-Widerstand von 13,2 Ohm. Dies wieerum hat zur Folge, dass der Strom bei gleichbleibender Spannung fällt. Somit lässt die Magnetische Kraft auch nach. Das ganze bis zu einem Punkt, wo sich die Leistung innerhalb des Magnetsystems stabiel einstellt. Also keine Temperaturänderung mehr und somit auch keine Strom und auch keine Kraftänderung mehr.

Was ich wissen wollte, wenn nun der Strom auf 2/3 absinkt, weil die Spule sich um ~ 125°C erwärmt (Widerstand von 10 Ohm auf 15 Ohm), wie hat sich dann die Kraft gegenüber der Anfangstemperatur verändert? 2/3 Strom = 2/3 magnetische Kraft?

Andersherum, habe ich bei konstantem Strom auch eine konstante Kraft oder brauche ich eine konstante Leitung um eine konstante Kraft zu erhalten?

hw-schauber

» » Also halbe Kraft = halber Strom.
»
» Wenn nichts in Sättigung geht ist das so.

Und es liegt daran, das der Wicklungswiderstand bei Erwärmung höher wird. Kupfer hat PTC-Verhalten. Höhere Temperatur-höherer Widerstand-weniger Strom.

» Aber da du das nicht wissen
» wirst, bist du auf eigene Messungen angewiesen.

Gruß Andi

» » Nun die Kraft sollte nicht nachlassen.
» » Und wenn der Magnet sich erhitzt hast du die Maximale Einschaltzeit
» » überschritten
» » Einfachste ist da den zu wechseln gegen einen der Dauerbelastung aushält
» » bzw für gebaut wurde.
»
» Hallo Maik,
»
» es geht um eine Neukonstruktion bei der es wichtig ist, dass die Kraft so
» gleich wie möglich bleibt. Dies würde ich sogar mit einer Regelung
» sicherstellen wollen. Deshalb die Frage nach den Zusammenhängen.
» Deine Ausführung ist leider nicht ganz richtig. Wenn die Spule bestromt
» wird, dann hat sie z.B. bei Raumtemperatur einen Kupferwiederstand von 10
» Ohm. Wenn nun beim Anlegen der Spannung der Strom fließt und sich die Spule
» auf z.B. 100°C erwärmt, dann steigt der DC-Widerstand der Kupferwicklung um
» ca. 4% pro 10°F. Also 0,04 Ohm pro Grad. Macht bei 80°-Temp.-Differenz etwa
» 3,2 Ohm aus. Somit hat die Spule dann einen DC-Widerstand von 13,2 Ohm.
» Dies wieerum hat zur Folge, dass der Strom bei gleichbleibender Spannung
» fällt. Somit lässt die Magnetische Kraft auch nach. Das ganze bis zu einem
» Punkt, wo sich die Leistung innerhalb des Magnetsystems stabiel einstellt.
» Also keine Temperaturänderung mehr und somit auch keine Strom und auch
» keine Kraftänderung mehr.
»
» Was ich wissen wollte, wenn nun der Strom auf 2/3 absinkt, weil die Spule
» sich um ~ 125°C erwärmt (Widerstand von 10 Ohm auf 15 Ohm), wie hat sich
» dann die Kraft gegenüber der Anfangstemperatur verändert? 2/3 Strom = 2/3
» magnetische Kraft?
»
» Andersherum, habe ich bei konstantem Strom auch eine konstante Kraft oder
» brauche ich eine konstante Leitung um eine konstante Kraft zu erhalten?
»
» hw-schauber

Ui, da hast du es ja schon selbst geschrieben. Ich hätte wohl erst einmal alles lesen und nicht so vorlaut sein sollen.

Gruß Andi

» Hallo Maik,
»
» es geht um eine Neukonstruktion bei der es wichtig ist, dass die Kraft so
» gleich wie möglich bleibt. Dies würde ich sogar mit einer Regelung
» sicherstellen wollen. Deshalb die Frage nach den Zusammenhängen.
» Deine Ausführung ist leider nicht ganz richtig. Wenn die Spule bestromt
» wird, dann hat sie z.B. bei Raumtemperatur einen Kupferwiederstand von 10
» Ohm. Wenn nun beim Anlegen der Spannung der Strom fließt und sich die Spule
» auf z.B. 100°C erwärmt, dann steigt der DC-Widerstand der Kupferwicklung um
» ca. 4% pro 10°F. Also 0,04 Ohm pro Grad. Macht bei 80°-Temp.-Differenz etwa
» 3,2 Ohm aus. Somit hat die Spule dann einen DC-Widerstand von 13,2 Ohm.
» Dies wieerum hat zur Folge, dass der Strom bei gleichbleibender Spannung
» fällt. Somit lässt die Magnetische Kraft auch nach. Das ganze bis zu einem
» Punkt, wo sich die Leistung innerhalb des Magnetsystems stabiel einstellt.
» Also keine Temperaturänderung mehr und somit auch keine Strom und auch
» keine Kraftänderung mehr.
»
» Was ich wissen wollte, wenn nun der Strom auf 2/3 absinkt, weil die Spule
» sich um ~ 125°C erwärmt (Widerstand von 10 Ohm auf 15 Ohm), wie hat sich
» dann die Kraft gegenüber der Anfangstemperatur verändert? 2/3 Strom = 2/3
» magnetische Kraft?
»
» Andersherum, habe ich bei konstantem Strom auch eine konstante Kraft oder
» brauche ich eine konstante Leitung um eine konstante Kraft zu erhalten?
»
» hw-schauber

Nun das war so nicht ersichtlich....
Für mich klang es so als ob dein Magnet einfach seine "Funktion einstellt" da dieser sich im Betrieb zu sehr erwärmt und du dadurch Probleme hast...
Von einem E-Magneten herzustellen war ja vorher keine Rede
Aber wie währe es dann zb ein Tempsensor mit einzubauen das Rückmeldung für eine Steuerung gibt was den Strom zb erhöht....
Unterschiedliche Temperaturen wirst du eh immer haben.
Ob im Winter oder im Hochsommer oder an ner HOT Anlage ect...

» » Hallo Maik,
» »
» » es geht um eine Neukonstruktion bei der es wichtig ist, dass die Kraft
» so
» » gleich wie möglich bleibt. Dies würde ich sogar mit einer Regelung
» » sicherstellen wollen. Deshalb die Frage nach den Zusammenhängen.
» » Deine Ausführung ist leider nicht ganz richtig. Wenn die Spule bestromt
» » wird, dann hat sie z.B. bei Raumtemperatur einen Kupferwiederstand von
» 10
» » Ohm. Wenn nun beim Anlegen der Spannung der Strom fließt und sich die
» Spule
» » auf z.B. 100°C erwärmt, dann steigt der DC-Widerstand der Kupferwicklung
» um
» » ca. 4% pro 10°F. Also 0,04 Ohm pro Grad. Macht bei 80°-Temp.-Differenz
» etwa
» » 3,2 Ohm aus. Somit hat die Spule dann einen DC-Widerstand von 13,2 Ohm.
» » Dies wieerum hat zur Folge, dass der Strom bei gleichbleibender Spannung
» » fällt. Somit lässt die Magnetische Kraft auch nach. Das ganze bis zu
» einem
» » Punkt, wo sich die Leistung innerhalb des Magnetsystems stabiel
» einstellt.
» » Also keine Temperaturänderung mehr und somit auch keine Strom und auch
» » keine Kraftänderung mehr.
» »
» » Was ich wissen wollte, wenn nun der Strom auf 2/3 absinkt, weil die
» Spule
» » sich um ~ 125°C erwärmt (Widerstand von 10 Ohm auf 15 Ohm), wie hat sich
» » dann die Kraft gegenüber der Anfangstemperatur verändert? 2/3 Strom =
» 2/3
» » magnetische Kraft?
» »
» » Andersherum, habe ich bei konstantem Strom auch eine konstante Kraft
» oder
» » brauche ich eine konstante Leitung um eine konstante Kraft zu erhalten?
» »
» » hw-schauber
»
» Nun das war so nicht ersichtlich....
» Für mich klang es so als ob dein Magnet einfach seine "Funktion einstellt"
» da dieser sich im Betrieb zu sehr erwärmt und du dadurch Probleme hast...
» Von einem E-Magneten herzustellen war ja vorher keine Rede
» Aber wie währe es dann zb ein Tempsensor mit einzubauen das Rückmeldung für
» eine Steuerung gibt was den Strom zb erhöht....
» Unterschiedliche Temperaturen wirst du eh immer haben.
» Ob im Winter oder im Hochsommer oder an ner HOT Anlage ect...

Oder Betrieb an einer Konstantstromquelle. Aber wie xy schon geschrieben hat Voraussetzung ist das nichts in Sättigung gerät.

Gruß Andi

» » » Hallo Maik,
» » »
» » » es geht um eine Neukonstruktion bei der es wichtig ist, dass die Kraft
» » so
» » » gleich wie möglich bleibt. Dies würde ich sogar mit einer Regelung
» » » sicherstellen wollen. Deshalb die Frage nach den Zusammenhängen.
» » » Deine Ausführung ist leider nicht ganz richtig. Wenn die Spule
» bestromt
» » » wird, dann hat sie z.B. bei Raumtemperatur einen Kupferwiederstand von
» » 10
» » » Ohm. Wenn nun beim Anlegen der Spannung der Strom fließt und sich die
» » Spule
» » » auf z.B. 100°C erwärmt, dann steigt der DC-Widerstand der
» Kupferwicklung
» » um
» » » ca. 4% pro 10°F. Also 0,04 Ohm pro Grad. Macht bei 80°-Temp.-Differenz
» » etwa
» » » 3,2 Ohm aus. Somit hat die Spule dann einen DC-Widerstand von 13,2
» Ohm.
» » » Dies wieerum hat zur Folge, dass der Strom bei gleichbleibender
» Spannung
» » » fällt. Somit lässt die Magnetische Kraft auch nach. Das ganze bis zu
» » einem
» » » Punkt, wo sich die Leistung innerhalb des Magnetsystems stabiel
» » einstellt.
» » » Also keine Temperaturänderung mehr und somit auch keine Strom und auch
» » » keine Kraftänderung mehr.
» » »
» » » Was ich wissen wollte, wenn nun der Strom auf 2/3 absinkt, weil die
» » Spule
» » » sich um ~ 125°C erwärmt (Widerstand von 10 Ohm auf 15 Ohm), wie hat
» sich
» » » dann die Kraft gegenüber der Anfangstemperatur verändert? 2/3 Strom =
» » 2/3
» » » magnetische Kraft?
» » »
» » » Andersherum, habe ich bei konstantem Strom auch eine konstante Kraft
» » oder
» » » brauche ich eine konstante Leitung um eine konstante Kraft zu
» erhalten?
» » »
» » » hw-schauber
» »
» » Nun das war so nicht ersichtlich....
» » Für mich klang es so als ob dein Magnet einfach seine "Funktion
» einstellt"
» » da dieser sich im Betrieb zu sehr erwärmt und du dadurch Probleme
» hast...
» » Von einem E-Magneten herzustellen war ja vorher keine Rede
» » Aber wie währe es dann zb ein Tempsensor mit einzubauen das Rückmeldung
» für
» » eine Steuerung gibt was den Strom zb erhöht....
» » Unterschiedliche Temperaturen wirst du eh immer haben.
» » Ob im Winter oder im Hochsommer oder an ner HOT Anlage ect...
»
» Oder Betrieb an einer Konstantstromquelle. Aber wie xy schon geschrieben
» hat Voraussetzung ist das nichts in Sättigung gerät.
»
» Gruß Andi

Noch'n Nachtrag:

Wie warm wird das Ganze denn? Man sollte immerhin deutlich unter der Curietemperatur bleiben. Wenigstens mit dem Kern der Spule.

Hallo,
wäre es nicht so, dass bei einer Stromnachführung über eine Konstantstromquelle die Temperatur entgegen des PTC-Verhaltens auch stetig erhöht würde?

Ich kenne die Anwendung natürlich nicht und deshalb kann man nur raten.

Frage: Soll genau eine einzige stetige Kraft erzeugt und gehalten werden?

Wenn ja, dann könnte eine Feder, die vom Hubmagneten gespannt wird, die Lösung sein.
Der Hubmagnet könnte dabei wie bei einem Relais gegen ein ebenfalls magnetisiertes Metall anschlagen und der Strom könnte dann sogar verringert werden um den "Anker" zu halten.

Nur so eine Idee.

--
Gruß
otti
_____________________________________
E-Laie aber vielleicht noch lernfähig

» Hallo,
» wäre es nicht so, dass bei einer Stromnachführung über eine
» Konstantstromquelle die Temperatur entgegen des PTC-Verhaltens auch stetig
» erhöht würde?

So ist es.

»
» Ich kenne die Anwendung natürlich nicht...

Ich auch nicht.

» ...und deshalb kann man nur raten.

Ich auch nur.

»
» Frage: Soll genau eine einzige stetige Kraft erzeugt und gehalten werden?

So habe ich das weiter oben gelesen.

»
» Wenn ja, dann könnte eine Feder, die vom Hubmagneten gespannt wird, die
» Lösung sein.
» Der Hubmagnet könnte dabei wie bei einem Relais gegen ein ebenfalls
» magnetisiertes Metall anschlagen und der Strom könnte dann sogar verringert
» werden um den "Anker" zu halten.
»
» Nur so eine Idee.

Tja....

Gruß Andi

Danke euch allen,

doch es geht um die Grundlagenfrage und nicht um Kräfte die ich auch mechanisch kontrollieren könnte. Schließlich könnte das Problem ja auch in einem ganz anderen Zusammenhang auftreten.

Das es bei dem Versuch der Konstantstromregelung eine Art "Mitkopplung" gibt, ist mir klar.

Vielleicht kann man an der Stelle ja das "Pferd" auch mal umdrehen. Das mit dem Magnetne klappt im Dauerbetrieb prima, die Kraft passt, die Temperatur steht bei ca. 145° bis 150°C. Nur, wenn ich morgends einschalte, dann ist die Temperatur eben etwa Raumtemperatur. Dann ist die Kraft viel zu hoch. Und meine Frage war nun, in welchem physikalischen Zusammenhang steht die Kraft. Propotional zum Strom? Quadratisch zum Strom? Bzw. Strom quadratisch zur Kraft? Oder ist es die Leistung? Das war halt die Frage?

Nahtrag:

ich könnte ja z.B. auch einen Lautsprecher nehmen und mit der Membran einen Druck auf eine Materialprobe ausüben. Wenn dieser Druck immer gleich bleiben soll, wie wäre dann der Zusammenhang?
Was passiert, wenn die Probe "dicker" (z.B. eine andere Probe)wird und die Membran nicht mehr ganz soweit (1/10mm weniger)auslenkt? Wie stelle ich sicher, dass der Druck auf die Probe konstant bleibt.
Es gäbe noch viele andere Anwendungsmöglichkeiten wo es wichtig wäre den Druck/die Kraft bei sich ändernden Bedingungen zu stabilisieren. Deshalb die Grundlegende Frage.

» Nahtrag:
»
» ich könnte ja z.B. auch einen Lautsprecher nehmen und mit der Membran einen
» Druck auf eine Materialprobe ausüben. Wenn dieser Druck immer gleich
» bleiben soll, wie wäre dann der Zusammenhang?
» Was passiert, wenn die Probe "dicker" (z.B. eine andere Probe)wird und die
» Membran nicht mehr ganz soweit (1/10mm weniger)auslenkt? Wie stelle ich
» sicher, dass der Druck auf die Probe konstant bleibt.
» Es gäbe noch viele andere Anwendungsmöglichkeiten wo es wichtig wäre den
» Druck/die Kraft bei sich ändernden Bedingungen zu stabilisieren. Deshalb
» die Grundlegende Frage.

Ich mache jetzt mal einen einfachen Vorschlag:

Du hast einen Hubmagneten und eine Spannungsquelle, die Du verändern kannst.

Dann hänge an Deinen Hubmagneten eine Federwaage und nimm die Kennlinie auf.
Du kannst auch das Nachlassen der Kraft bei Erwärmung über die Temperatur aufzeichnen.
Für eine Neuentwicklung ist das doch der richtige Weg.

Damit hast Du alle Komponenten einschließlich Reibung und Temperatur usw. für Deinen Anwendungsfall im Blick.

--
Gruß
otti
_____________________________________
E-Laie aber vielleicht noch lernfähig

» Ich mache jetzt mal einen einfachen Vorschlag:
»
» Du hast einen Hubmagneten und eine Spannungsquelle, die Du verändern
» kannst.
»
» Dann hänge an Deinen Hubmagneten eine Federwaage und nimm die Kennlinie
» auf.
» Du kannst auch das Nachlassen der Kraft bei Erwärmung über die Temperatur
» aufzeichnen.
» Für eine Neuentwicklung ist das doch der richtige Weg.
»
» Damit hast Du alle Komponenten einschließlich Reibung und Temperatur usw.
» für Deinen Anwendungsfall im Blick.

Hallo Otti,

danke für deinen Hinweis. Ist leider nicht die Lösung. Es geht um den Grundgedanken. Reibung kann ich vernachlässigen, 50% Widerstandsänderung in der Spule nicht. Ich will nicht alle 4 Wochen mit einer Federwaage und sonstigenm Aufwand irgendeine Messkurve aufnehmen. Wenn ich weiß, wie der Zusammenhang der Kraft zu Strom und Spannung (oder gar Leistung) ist, dann kann ich jederzeit die Kraft ändern und die Elektronik würde dann die Erwärmung kompensierend regeln.

» Wenn ich weiß, wie der
» Zusammenhang der Kraft zu Strom und Spannung (oder gar Leistung) ist, dann
» kann ich jederzeit die Kraft ändern und die Elektronik würde dann die
» Erwärmung kompensierend regeln.

Ohne die Magnetisierungskennlinien, auch dessen was angezogen werden soll, klappt das aber nicht.