Hochfrequenzlitze

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Hochfrequenzlitze

Hochfrequenzlitze, auch HF-Litze, ist eine Litze, welche aus einer größeren Anzahl feiner, meist durch Lack voneinander isolierter Drähte besteht, die so verflochten sind, dass im Mittel jeder Einzeldraht möglichst jede Stelle im Gesamtquerschnitt der Litze gleich oft einnimmt [1][2][3][4]. Diese Litze wird in der Hochfrequenztechnik verwendet.

Vergrößerte schematische Darstellung einer Hochfrequenzlitze mit isolierten Einzeldrähten

Beschreibung[Bearbeiten]

Die höhere Güte im Hochfrequenzbereich beruht auf der Vergrößerung des effektiv am Stromfluss beteiligten Querschnitts, der beim Volldraht durch folgende Effekte eingeschränkt ist:

  • Skin-Effekt (Ladungsträgerverdrängung aufgrund des Magnetfeldes des Einzelleiters). Bei hohen Frequenzen fließt aufgrund dieses Effekts der größte Teil des Stromes entlang oder nahe der Oberfläche des Leiters. Beispielsweise beträgt bei einer Frequenz von 10 MHz die Stromdichte 20 µm unter der Oberfläche nur noch den 1/e-ten Teil (37 %) der Stromdichte auf der äußersten Oberfläche. Durch Erhöhung der Leitfähigkeit speziell der Oberfläche kann der Verlustwiderstand gesenkt werden.
  • Proximity-Effekt (Ladungsträger-Verdrängung an eine Seite des Leiters durch das Magnetfeld einer daraus hergestellten Spule, bzw. hin- und zurücklaufende Ströme auf beiden Seiten des Leiters durch ein externes zeitveränderliches Magnetfeld).

Um voll wirksam zu sein, darf keines der feinen Drähtchen unterbrochen sein. Alle Drähte müssen am jeweiligen Ende abisoliert und mit der Schaltung verbunden sein. Auf diese Weise sind alle Einzelleiter parallel geschaltet.

Anwendung[Bearbeiten]

Kreuzwickelspule aus HF-Litze mit trimmbarem Eisenpulverkern für den Mittelwellenbereich

Hochfrequenzlitze wird z. B. zur Herstellung von Spulen für Schwingkreise und teilweise in Schaltnetzteilen und Speicherdrosseln verwendet. Gegenüber Volldraht hat sie bei höheren Frequenzen den Vorteil geringerer Leitungsverluste und ermöglicht somit eine höhere Güte der daraus gefertigten Spulen. Durch die Aufteilung in Litzendrähte wird der Füllfaktor gegenüber dem nicht unterteilten Querschnitt schlechter, der Vorteil durch Verflechten überwiegt aber den Nachteil des Querschnittsverlustes. Es ist daher für die jeweilige Anwendung der optimale Litzenaufbau zu ermitteln.

Traditionelle Anwendungsbereiche finden sich vorrangig im Mittel- und Kurzwellenbereich, beispielsweise zur Bewicklung von Ferritstabantennen.

Im Niederfrequenzbereich und auch bei Langwelle spielt der Skin-Effekt bei geringen Leiterquerschnitten keine große Rolle, da die Skintiefe gleich oder größer als der Drahtdurchmesser ist. Hochfrequenzlitze wird heute oft in Schaltnetzteil-Transformatoren [5] und -Speicherdrosseln sowie immer in Induktionskochplatten-Spulen angewendet. Hier sind die Querschnitte so groß, dass bereits im unteren Hochfrequenzbereich (ab 20 kHz) Verluste auftreten würden.

Im Ultrakurzwellenbereich sind die Leitungslängen aufgrund der geringeren Windungszahlen klein. Außerdem tritt bei diesen hohen Frequenzen starker Skin- und Proximityeffekt bereits innerhalb der einzelnen Litzenadern auf. Dies führt auch für eine Hochfrequenzlitze aus sehr feinen Adern dazu, dass die Verluste höher werden als bei einem äquivalenten Volldraht [6]. Deshalb wird hier keine Hochfrequenzlitze verwendet.

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: HF-Litze – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Meinke, Friedrich-Wilhelm Gundlach: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik. Band 1, 2. Auflage 1992, Springer Verlag, S. B15, ISBN 3-540-54714-2
  2. Telefunken Laborbuch. Band 1. 7. Ausgabe 1965, S.105
  3. Dieter Nührmann: Das große Werkbuch Elektronik. 4. Auflage, Franzis-Verlag, 1984, S. 623, ISBN 3-7723-6544-2
  4. Hanns Günther: Handbuch der Funktechnik 2. Band, Frankh'sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart 1937, S.155–156
  5. Charles R. Sullivan: Optimal choice for number of strands in a litz-wire transformer winding IEEE Transactions on Power Electronics 14(2) 1999, 283-291
  6. Manfred Albach, Janina Patz, Hans Rossmanith, Dietmar Exner, Alexander Stadler: Optimale Wicklung = optimaler Wirkungsgrad, Vergleich der Verluste in Litzen und Runddrähten, Sonderheft Elektronik Power zur PCIM 2010, Ausgabe 04/2010, 2010, S. 38-77