Leckinduktivität

Die Leckinduktivität bezeichnet den Teil der Induktivität einer Spule oder eines Transformators, der nicht durch den magnetischen Fluss zwischen den Wicklungen gekoppelt wird. Sie entsteht durch Flusslinien, die den Kern nicht oder nur teilweise durchlaufen und deshalb nicht zur Energieübertragung beitragen. In Transformatoren und Mehrwind-Induktivitäten zeigt sich dadurch eine zusätzliche serielle Induktivität, die bei Lastfluss und Schaltvorgängen wirksam wird.

Physikalisch bedeutet dies, dass ein Teil des Flusses nicht das andere Wicklungselement erreicht. Für zwei gekoppelte Wicklungen gilt L1 = M + Lk1 und L2 = M + Lk2, wobei L1 und L2 die Selbstinduktanzen der Primär- bzw. Sekundärwicklung, M die gegenseitige Induktivität und Lk1, Lk2 die Leckinduktivitäten sind. In der Praxis wird Lk_p = L1 − M und Lk_s = L2 − M verwendet. Die Kopplungskonstante k = M / sqrt(L1 L2) beschreibt den Anteil der gekoppelten Flux; je größer k, desto kleiner ist die Leckinduktivität relativ zum Gesamtumfang. Die Leckinduktivität bewirkt eine frequenzabhängige Impedanz jωLk und beeinflusst Spannungsregelung, Kurzschlussverhalten und Ansteuerverluste.

Messung und Bedeutung: Leckinduktivität lässt sich über Kurzschluss- und Leerlauftests bestimmen. Im Leerlauf trennt man Lm ( magnetisierende Induktivität); im Kurzschlussfall dominiert die Leckinduktivität, aus der sich Lk ableiten lässt. Oft wird der Transformator mit dem prozentualen Kurzschlussimpedanzwert Z% angegeben, der grob die Größe der Leckinduktivität bei Nennleistung widerspiegelt: Z% ≈ (V_sc / V_rated) × 100, wobei V_sc die Spannung unter Kurzschluss und V_rated die Nennspannung ist.

Auswirkungen: Hohe Leckinduktivität erhöht die Impedanz im Lastbetrieb, führt zu Spannungsabfällen und einem ungleichmäßigen Lastverhalten, besonders in Schaltnetzteilen. In einigen Anwendungen wird Leckinduktivität auch gezielt genutzt, etwa zur Energiespeicherung in bestimmten Topologien.