Effizienter Elektromagnet?
Wenn man einen Starken Elektromagneten will, verwendet man besser eine hohe Stromstärke(also einen dicken Draht mit wenig Windungen) oder eine niedrige(die von einem dünneren ausgehalten werden kann aber mehr Windungen)?
Danke im voraus!
3 Antworten
Der Querschnitt des Drahtes wird rein durch die gewünschte Stromstärke bestimmt, das leitest Du also von Deinen Anforderungen ab.
Viel Strom bedeutet auch viel Ohm‘sche Verluste. Es kommt also auch auf das Design für den Einsatzort ab, stellt Wärmeentwicklung kein Problem dar und es geht eher um eine Umsetzung in einer flachen Spule, sind dicke Kabel die richtige Wahl.
Noch wichtiger ist einen Spulenkern einzusetzen, der das Feld bündelt, s. d. es am Einsatzpunkt stärker ist.
Je mehr Ampere durchfließen, desto stärker ist das Magnetfeld. Also eher einen dicken Draht mit wenig Windungen.
Ich kann das auch aus persönlicher Erfahrung bestätigen. Ich hab meine Ausbildung in einer "Alu-Hütte" gemacht, also einer Fabrik, die aus Aluminiumoxid Aluminium herstellt. Das funktioniert durch Elektrolyse bei sehr hohen Strömen. In meinem Fall waren die Elektrolyseöfen durch vier oberschenkeldicke Stahlträger verbunden, wo 150000 Ampere bei 1000 Volt durchgeflossen sind.
Ich musste in den Schichtleiterbüros dort relativ oft die Tastaturen austauschen, weil die Leute immer die Schutzhüllen von den Tastaturen abgemacht haben und die Tastaturen durch die starke Verschmutzung recht schnell den Geist aufgegeben haben. In Tastaturen ist unten immer ein Blech drin, damit sie ein wenig Gewicht haben. Wenn man mit einer Tastatur durch die Elektrolysehalle gegangen ist, hat man richtig gemerkt, wie sie sich in dem Magnetfeld gewunden hat. Es gab auch z.B. die Anweisung, dass man vermeiden sollte, mit elektrischen Geräten oder z.B. Armbanduhren oder EC-Karten durch die Halle geht, weil die die Magnetfelder halt nicht aushalten würden.
Doch, 150MW stimmt. Wir hatten damals in etwa 3km Entfernung ein Atomkraftwerk, wovon wir ein Viertel der Leistung abgenommen haben. Das Werk musste schließen, weil der Strompreis um einen Cent pro kWh angehoben wurde, was für das Werk eine Erhöhung von etwa 12 Mio € pro Jahr ausgemacht hätte, wodurch es nicht mehr rentabel gewesen wäre.
Und die Dinger hießen Elektrolyseöfen. So einen Elektrolyseofen kannst du dir wie einen Pool mit etwa 3x5 Meter vorstellen, wo flüssiges Aluminium drin ist. Obendrauf wird Aluminiumoxid geschüttet (ein weißes, pulverartiges Zeug) und das wird halt durch Elektrolyse aufgespaltet in Aluminium und Sauerstoff. Es waren insgesamt 250 Öfen, die in Reihe hintereinander geschaltet waren. Für jeden Ofen gab es also 4 Volt bei 150kA. Die hohen Ströme sind erforderlich, damit man täglich ca. 100 Tonnen Aluminium produzieren kann.
Dadurch, dass Gleichstrom durchgeflossen ist, war es wirklich nur ein starkes Magnetfeld, in dem sich die Tastatur gewunden hat. Wenn bei den Leistungen irgendwas mit Induktion gemacht worden wäre, hätte man die Halle wahrscheinlich als Mensch nicht betreten dürfen.
Interessant! Flüssig im Sinne von geschmolzen oder in Lösung?
Geschmolzen. Dadurch, dass so viel Strom durchfließt, bleibt das Aluminium automatisch heiß genug um geschmolzen zu bleiben. Das fertige Aluminium wurde dann immer mal wieder aus den Öfen rausgesaugt, je nach Kundenbestellung legiert und in dicke Stangen (ca 20cm Durchmesser und 5m lang) gegossen.
Bei der Elektrolyse wird die hohe Stromstärke für die elektrochemische Effizienz gebraucht. Das hat nichts mit dem Transformator zu tun.
Damit er effizient wird, sollte er dicker sein. Je dünner der Querschnitt, desto höher der elektrische Widerstand (indirekt proportional zur Querschnittsfläche).
150MW? Das wäre dann doch mindestens eine Null zu viel oder aber die Tastaturen hätten sich nicht verbogen, sondern wären sofort in Flammen aufgegangen, wie der Rest vom Werk. Die Leistung muss ja auch irgendwo in Wärme umgesetzt werden. Und es waren sicherlich Induktionsöfen...