Magnetkreisen

Magnetkreisen, auch magnetische Kreisläufe, sind ein abstrahiertes Modell zur Beschreibung des Flusses magnetischer Größen in einem geschlossenen Pfad. Sie veranschaulichen, wie magnetomotorische Kraft und Materialeigenschaften den magnetischen Fluss durch Bauteile wie Kerne, Luftspalte und Wicklungen leiten.

Zentrale Größen sind der magnetische Fluss Φ, die magnetomotorische Kraft F (mmf) und die Reluktanz Rm des Kreises. Die Beziehung Φ = F / Rm erinnert an das Ohm’sche Gesetz. F wird durch NI bestimmt (N Windungen, I Strom). Der Reluktanzwert Rm eines Abschnitts mit Länge l, Querschnitt A und dem Material μ = μ0 μr ist ungefähr Rm = l/(μ A). In vielen Anwendungen gilt B = μ H und H ≈ F / l; damit lässt sich Φ näherungsweise über Φ = (μ A / l) F oder Φ = B A ausdrücken.

Die konkrete Gestaltung beeinflusst die Größe des Flusses: Materialien mit hoher μ reduzieren Rm; Luftspalte erhöhen Rm signifikant; saturierte Kerne sowie Kernverluste und Formfaktoren spielen ebenfalls eine Rolle. In praktischen Magnetkreisen treten auch Leck-Flux und Fringing auf, die vom idealisierten Modell abweichen.

Anwendungen finden sich in Transformatoren, Elektromotoren, Generatoren, Relais und Mess- bzw. Prüftechnik. Das Modell dient dem Verständnis der Funktionsweise und der Auslegung, etwa zur Bestimmung der erforderlichen Wicklungen, Materialwahl und Abmessungen.

Begrenzungen des Modells liegen in der Annahme linearer, isotroper Materialien. Reale Materialien zeigen Hysterese, nichtlineare μ(H), Sättigung und Verluste; in präzisen Anwendungen wird oft eine feld- oder numerische Analyse verwendet.