Frage von Mofper, 170

Was genau ist Spulenfiepen?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von dalko, Community-Experte für Elektronik, 72

Hallo Mofper,

Ich habe zu deinem Thema schon mehrere Beiträge verfasst, hier die wichtigsten Links:

https://www.gutefrage.net/frage/hilfe-meine-powerbank-piept

https://www.gutefrage.net/frage/kann-ein-netztteil-spulenfiepen-verursachen

https://www.gutefrage.net/frage/schaedigt-spuhlenfiepen-die-ohren

Zusammenfassung:

Ursache sind die mit hoher Frequenz geschalteten Ströme durch die in allen modernen Schaltnetzteilen verbauten Speicherspulen.
Entsprechend der Schaltfrequenz des elektronischen Schalters, meistens einem Schalttransistor, entsteht ein Magnetfeld in der Spule, es wird also elektrische Energie in diesem magnetischen Feld kurzzeitig gespeichert.
Beim Ausschalten des Stroms bricht das Magnetfeld zusammen und liefert dadurch wieder elektrische Energie in Form eines Stromes, der quasi die Lücke überbrückt, in der der Durchflussstrom abgeschaltet ist.

Dieser Vorgang wiederholt sich mehrere zig-tausendmal pro Sekunde, wobei das Verhältnis zwischen eingeschaltet und ausgeschaltet variiert wird in dem Maß, wie auch Strom benötigt wird.

Spulenfiepen entsteht nun durch durch die sehr schnell geschalteten
Ströme und das dabei entstehende magnetische Wechselfeld, das die Spule zum mechanischen mitschwingen anregt.
Die Spule besteht ja in der Regel aus vielen Wicklungen Kupferdraht, der zur Isolierung lackiert ist. Ist eine Spule dann noch mit einem Harz getränkt worden, sind die einzelnen Wicklungen fixiert und diese Spule wird so gut wie nie einen fiependen Ton von sich geben.
Leider sparen sich viele Hersteller dieses Tränken der Spule, denn es kostet Zeit und Geld. Diese Spulen erzeugen dieses meistens sehr hochfrequente Spulenfiepen, so das häufig nur junge Menschen diesen Ton oberhalb 15 kHz wahrnehmen können. Manchmal liegt dieser Ton auch unter 15 kHz und kann also von jedem Menschen gehört werden.

In diesem Zusammenhang spielt auch die sogenannte Magnetostriktion eine große Rolle. Bei Wikipedia findest du diese kurze Definition:

Magnetostriktion ist die Deformation magnetischer (insbesondere ferromagnetischer) Stoffe infolge eines angelegten magnetischen Feldes. Dabei erfährt der Körper bei konstantem Volumen eine elastische Längenänderung (Joule-Magnetostriktion).

Es ist also nicht nur die Spule selbst, sondern auch das Kernmaterial, was schwingt. In diesem Fall hilft das Tränken mit Harz nur eingeschränkt und es bedarf noch weiterer Maßnahmen wie z.B. eine akustische Kapselung / Isolierung der Spule.

Seitdem dieses unangenehme, störende Spulenfiepen als Problem erkannt
wurde, werden immer häufiger akustisch gekapselte Spulen verbaut und es
wird insgesamt viel mehr darauf geachtet, dass keine störenden
Vibrationen entstehen können.

Grüße, Dalko

Antwort
von xaxa1202, 97

In elektrischen Geräten befinden sich häufig Spulen, an denen
Wechselspannung anliegt. Durch Magnetostriktion wird eine mechanische
Verformung des Spulenkerns erzeugt, d.h. die Kerne der Spulen vibrieren.
Ist die Frequenz der Wechselspannung hoch (z.B. in modernen
Schaltnetzteilen), dann ist die Vibration schnell und der entstehende
Ton hoch, es fiept.

Antwort
von syncopcgda, 60

Durch hochfrequenente Wechselspannung wird die Spule mechanisch zum Schwingen angeregt und kann weitere Bauteile anregen, die in Resonanz geraten und das Fiepen verstärken.

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