Kopplungsfaktor-Rechner für zwei Spulen

Das Ergebnis ist ein dimensionsloser Wert zwischen null und eins und wird zusätzlich als Prozentwert ausgegeben. Damit können Sie Transformatorenmessungen prüfen, Wicklungsanordnungen vergleichen, gekoppelte Induktivitäten charakterisieren und Messwerte vor einer Schaltungssimulation oder Entwurfsprüfung plausibilisieren.

Was der Kopplungsfaktor aussagt

Der Kopplungsfaktor beschreibt, welcher Anteil des Magnetflusses einer Spule auch die zweite Spule durchsetzt. Ein Wert nahe null steht für eine schwache magnetische Wechselwirkung; ein Wert nahe eins bedeutet, dass nahezu der gesamte relevante Fluss gemeinsam ist. Da es sich um ein Verhältnis handelt, besitzt der Faktor keine Einheit und lässt sich über Bauteile sehr unterschiedlicher Größe hinweg vergleichen. Dieser Rechner verwendet den Betrag der Gegeninduktivität. Das Ergebnis beschreibt deshalb die Stärke der Kopplung und nicht die Polarität der Wicklungen. Punktkonvention und Wicklungsrichtung können der Gegeninduktivität in Schaltungsgleichungen ein Vorzeichen geben, doch dieses Vorzeichen ändert den Betrag der physikalischen Verknüpfung nicht. Der ausgegebene Prozentwert ist lediglich der mit hundert multiplizierte Kopplungsfaktor. Er erleichtert die Kommunikation von Vergleichen; für Schaltungsmodelle wird üblicherweise der dimensionslose Faktor verwendet. Reale Spulen besitzen Streufluss. Eine perfekte Kopplung ist daher ein idealer Grenzfall und kein typisches Messergebnis.

Induktivitätswerte richtig eingeben

Geben Sie die Gegeninduktivität M und die Selbstinduktivitäten L1 und L2 in derselben Einheit an. In den Feldbeschreibungen werden Henry vorgeschlagen; Millihenry oder Mikrohenry funktionieren ebenso, sofern alle drei Zahlen dieselbe Einheit haben, denn sie kürzt sich im Verhältnis heraus. Mischen Sie nicht 6 Millihenry mit 0.01 Henry, ohne die Werte vorher auf eine gemeinsame Skala umzurechnen. Beide Selbstinduktivitäten müssen positiv sein; die Gegeninduktivität darf null sein. Bei einem passiven Spulenpaar kann der Betrag von M nicht größer als das geometrische Mittel sqrt(L1 × L2) sein. Ein größerer Wert wird abgelehnt, weil er einen Kopplungsfaktor über eins ergäbe und meist auf einen Umrechnungs-, Übertragungs- oder Messfehler hinweist. Verwenden Sie Messwerte aus vergleichbaren Prüfbedingungen. Frequenz, benachbartes magnetisches Material, Kernposition und Geräteeinstellung beeinflussen die beobachtete Induktivität. Zahlen aus unterschiedlichen Bedingungen können somit ein mathematisch gültiges, experimentell jedoch irreführendes Ergebnis liefern.

Ergebnis auswerten und verwenden

Nutzen Sie den berechneten Faktor als Eingabe für Modelle von Transformatoren, gekoppelten Induktivitäten, Resonanzstrecken und drahtloser Energieübertragung. Beispielsweise ergeben M = 6 mH, L1 = 10 mH und L2 = 40 mH einen Faktor von 0.3 beziehungsweise 30 Prozent. Diese Zahl misst die magnetische Verknüpfung, nicht den Wirkungsgrad. Kupferwiderstand, Kern- und Schaltverluste, Lastanpassung, Frequenz und Geometrie können den Übertragungswirkungsgrad auch bei starker Kopplung verringern. Umgekehrt kann eine mäßig gekoppelte Konstruktion sinnvoll sein, wenn Resonanznetzwerk und Last passend gewählt werden. Halten Sie beim Vergleich von Prototypen Messverfahren und Frequenz konstant und erfassen Sie k zusammen mit Widerstand und Gütefaktor. Die deterministische Berechnung eignet sich ebenfalls zur automatisierten Validierung: Ein Prüfsystem kann gemessene Induktivitäten senden, den ausgegebenen Faktor speichern und Werte außerhalb einer technischen Toleranz markieren. Eine API-Anfrage kostet $0.002; dieselbe Rechnung ist im Browser ohne netzabhängige Verarbeitung möglich.