SPOEL

spoel.png
het algemeen gebruikte symbool voor spoel in schakelingen
Een spoel is een elektrische component bestaande uit geleidende wikkelingen van meestal gelakt koperdraad. Een spoel kan uit enige of een groot aantal naast elkaar gelegen wikkelingen bestaan.

luchtspoel1.png
Voorbeeld van de meest eenvoudige opzet van een spoel, waarbij in de praktijk de term: ZELFDRAGENDESPOEL of LUCHTSPOEL gebruikt zal worden.

Werking: Wanneer er een elektrische stroom door een draad heen loopt, wordt er een magnetisch veld opgewekt.
Door zijn constructie heeft een spoel een zelfinductiecoëfficiënt, wat inhoudt dat iedere stroomverandering wordt tegengewerkt door een geïnduceerde elektrische spanning volgens de wet van: Heinrich Lenz
De letter L wordt dan ook toegepast in elektronische schakelingen om aan te geven dat het een spoel betreft. Op finimuis.nl zal ook de letter L in de componentlijsten worden toegepast voor een spoel.

Is de draad om een buis gewikkeld, dan wordt het magnetische veld gebundeld en krijgt het een richting.
De wikkeldraad-dikte en de hoeveelheid wikkelingen bepaald de inductieve eigenschappen van de spoel.

wikkeldraad.png
Voorbeeld van wikkeldraad op een klos in verschillende diktes. Voor het zelf wikkelen van spoelen.

Wanneer zich in de bovengenoemde buis een magnetiseerbaar materiaal (weekijzer, ferriet) bevindt, dan wordt de bundeling van het opgewekte magnetisme sterk vergroot.
Omgekeerd zal de spoel een veranderlijk magnetisch veld omzetten in een elektrische spanning.

spoelkern.png
het algemeen gebruikte symbool voor spoel met kern in schakelingen

spoelkernvb.png
Voorbeeld van de meest eenvoudige opzet van een spoel met kern, geheel links ziet u een ferrietring waar een flexibele aansluitdraad via twee windingen als spoel gebruikt wordt.
Voorbeeld van de meest eenvoudige opzet van een spoel met kern, geheel rechts ziet u een ferrietstaaf waar om heen een vijftal windingen van gelakt wikkeldraad zijn geplaats om als spoel te gebruiken.


In de elektrotechniek worden spoelen met name gebruikt voor filtering. Storende signalen van apparaten, zoals elektromotoren en tl-verlichting kunnen worden verzwakt door het gebruik van een spoel.

Ontstoor10uH8A.png
Voorbeeld van een spoel met ferriet-kern, welke een stroom van 8 Ampére kan verwerken en veelal voor ontstoring ingezet wordt.

halotrafo.png
Voorbeeld van een trafo voor halogeen-lampen, waarin eveneens spoelen voorkomen. De transformator op zich wordt in een apart hoofdstuk behandeld.

In de elektronica worden spoelen zeer vaak gebruikt voor afstemmingen filtering. Beide zijn van belang voor het scheiden en verwerken van elektrische signalen met verschillende frequenties.
Voor het afstemmen gebruikt met veelal een spoel, waarin zich al dan niet een magnetiseerbare (weekijzeren) kern bevindt welke wel of niet beweegbaar is.
Hieronder een voorbeeld van een afstemspoel, waarbij de beweegbare kern middels een schroevendraaier in- of uit-gedraaid kan worden om de zelfinductie te regelen.
tokospoelregel.png
Voorbeeld van een Afstemspoel , in dit geval een toko-spoel in verdraaibare kern.

In alle radio- en televisieapparatuur, maar ook in alle mobiele communicatieapparatuur wordt veelvuldig van het component spoel gebruik gemaakt.

Een niet-ideale spoel heeft altijd een elektrische weerstand RL die als serieweerstand kan worden weergegeven.

Toepassingen van de spoel

Functie Gebruik Toepassing
Energiebuffer via zelfinductie Verzwakken van stoorsignalen Smoorspoel in TL-verlichting, schakelende voeding.
Omzetting naar magnetisme Spoel met een ferromagnetische kern. Door de magnetische kern neemt de inductie toe. Een spoel wekt onder invloed van elektrische stroom een magnetisch veld op.
Omzetting van elektrische energie naar mechanische beweging. Via magnetisme, de kern van de spoel een mechanische beweging laten uitvoeren. Kwartsuurwerken, Deurbellen, Elektromotoren, Relais, Luidsprekers, Loopwerken en lees/schrijfkoppen in harde schijven, Elektrische deursloten
Omzetting van magnetische energie naar elektriciteit. Via magnetisme de kern elektriciteit laten opwekken. Generatoren/dynamo's, Bobine van auto, Dynamische microfoon, Gitaarelement, Transformatoren.

Spoelen worden veel toegepast in elektrotechnische omgevingen. Er bestaat een groot aantal soorten spoelen. Ze zijn vaak verborgen in elektronische schakelingen of apparatuur waardoor ze nauwelijks zichtbaar zijn.
Ze kunnen diverse vormen en uitvoeringen hebben zoals de afbeeldingen hieronder, waarbij een gewone Spoel met twee elektrische aansluitingen bezit.
axialespoel.png
Hierboven een voorbeeld van een axiaal uitgevoerde spoel welke veel op een Weerstand lijkt, maar aan zijn 3,4 of 5-bands kleurcodering als spoel herkenbaar is.

spoelkleur.png
Hierboven een tabel van de KLEURCODE op spoelen welke in een keramische weerstandsvorm zijn geplaatst.

Codering met 3 ringen, opbouw van de code is cijfer , cijfer , vermenigvuldigings-factor er is geen tolerantiering, eventueel hiervoor een letter.
Er kunnen in plaats van ringen ook stippen worden toegepast, het begin van de codering zit dichter bij het uiteinde.

Codering met 4 ringen, opbouw van de code is cijfer , cijfer , vermenigvuldigings-factor , tolerantie.

Codering met 5 ringen, deze uitvoeringen beginnen met een brede zilverkleurige band welke het begin van de telrichting aangeeft.
opbouw van de code is cijfer , cijfer , vermenigvuldigings-factor waarbij een eventuele gouden ring als decimaalteken fungeert. De vijfde ring geeft de tolerantie weer.

Bij spoelen spelen over het algemeen meerdere begrippen, zoals hieronder in tabelvorm weergegeven:
begrip: Inductie
begrip: Zelfinductie
begrip: Wederkerige inductie
begrip: Diverse vormen van weerstand

Het begrip INDUCTIE: wanneer een staafmagneet in een spoel beweegt, ontstaat een elektrische spanning. Dit noemt men elektromagnetische inductie.
Volgens dit principe werkt een generator alsmede in het klein een fietsdynamo. In elektriciteitscentrales wordt op deze mannier een wisselspanning opgewekt.

Het begrip ZELFINDUCTIE: In de elektriciteitsleer is zelfinductie het verschijnsel dat een elektrische stroom door een geleider(zoals een spoel van koperdraad) een magnetisch veld opwekt, en dat magnetische veld weer een tegenspanning veroorzaakt in dezelfde geleider, die daardoor de verandering van die stroom tegengaat.
Dit natuurkundig verschijnsel doet zich alleen voor als de stroom door de geleider verandert, zodat er een wisselende magnetisme ontstaat.
Een voorbeeld uit de dagelijkse praktijk van ZelfInductie:
Het starten van een TL-buis. Hiervoor is een starter nodig, bestaande uit een neonbuis met twee bimetaalelektroden, een ontstoringscondensator, en een smoorspoel ofwel voorschakelapparaat (VSA).
Bij het inschakelen, komt er spanning over het neonbuisje met bimetaal te staan, waardoor deze ontsteekt. Door het gloeiende gas worden de bimetaalelektroden warm en trekken tegen elkaar aan, waarmee het neonlampje kortgesloten en gedoofd wordt. Vervolgens gaat er een hoge stroom door de gloeidraden in de buis lopen. Het neonlampje in de starter koelt af en de kortsluiting wordt weer verbroken. Ten gevolge van deze onderbreking, ontstaat er door de zelfinductie van de smoorspoel een pulsvormige spanningspiek van ongeveer 1000 Volt die de eigenlijke TL-buis doet ontbranden.

Het begrip WEDERKERIGE INDUCTIE:
Wikkel op één ijzeren kern twee spoelen. Sluit een wisselspanning aan op de eerste spoel. Op de tweede spoel zal nu ook een wisselspanning worden gemeten.
De eerste spoel veroorzaakt een wisselend magnetisch veld in de kern. De tweede spoel bevindt zich in dit wisselend magnetisch veld waardoor een wisselspanning wordt opgewekt(geïnduceerd).
Dit verschijnsel noemt men wederkerige inductie. De werking van de transformator(welke in een apart hoogdstuk behandeld zal worden) berust op voorgaand principe.

Het begrip DIVERSE VORMEN VAN WEERSTAND:
Over het algemeen worden voor het wikkelen van spoelen koper draden ingezet, het materiaal koper bezit een eigen ohmse weerstand.
De kern van spoelen met ijzer- of ferrietkern is niet ideaal. Hierin treden verliezen op die worden teruggezien als ohmse verliezen. De kernverliezen zijn tevens frequentie en stroom afhankelijk.
Wanneer er wisselspanning op een spoel wordt aangesloten, ontstaat er zoals eerder aangegeven een wisselend magnetisch veld. Dat veld induceert een inductiespanning waarvan de polariteit tegengesteld is aan de aangelegde wisselspanning. Deze inductiespanning werkt de aangelegde spanning tegen, als zijnde weerstand hetgeen inductieve reactantie (XL) wordt genoemd. Darnaast heeft het wikkeldraad van de spoel ohmse weerstand (R) zoals eerder aangegeven. Beide soorten weerstand staan in serie, maar deze twee weerstandswaarden mogen NIET bij elkaar opgeteld worden. Dat moet vectorieel gebeuren waardoor de impedantie (Z) verkregen is. Impedantie noemt men ook wel schijnbare weerstand.


De kenmerken van een spoel worden voor een belangrijk deel bepaald door de zelfinductiecoëfficiënt, aangeduid met de letter L zoals eerder aangegeven en in de elektronica ook bekend onder de noemer zelfinductie.
De eenheid waarin deze zelfinductie wordt aangeduid is Henry (H). Daarbij speelt de ohmse weerstand (van het wikkeldraad) waarvan de spoel is gewikkeld ook een rol bij de zelfinductie-waarde.

Bij kleine spoelen wordt vaak milliHenry (mH) of microHenry (µH) gebruikt.
Ook is de grootte van de zelfinductie (L) afhankelijk van het aantal windingen en de soort kern waaromheen de spoel is gewikkeld.
Een spoel met ijzerhoudende (ferro) kern heeft een grotere zelfinductie dan een spoel zonder kern welke(zelfdragend) is.

Er zijn een drietal factoren, waardoor de sterkte van een magnetisch veld kan worden beïnvloed.
Ten eerste: door het aantal windingen van de spoel te veranderen.
Ten tweede: door de sterkte van de stroom welke door de spoel loopt te veranderen.
Ten derde: door de materiaalkeuze en grootte van de kern.

Vormen/uitvoeringen van de kern welke in spoelen gebruikt kunnen worden.

Hieronder ziet u een aantal veel voorkomende spoelkern-vormen welke van ferriet, of ijzerpoeder worden gemaakt. De kernvormen hieronder, bestaan voornamelijk uit ferriet.

cilinderkern.png
Hierboven een voorbeeld van een cilinderkern.

demping.png
Hierboven een voorbeeld van een Dempingkern in cilinderuitvoering.

indraaikern.png
Hierboven een voorbeeld van een Indraaikern welke veelal in afstemspoelen worden toegepast.

meergatskern.png
Hierboven een voorbeeld van een Meergatskern ook wel bekend onder varkensneus.

ringkern3.png
Hierboven een voorbeeld van een Ringkern welke veel in ontstoorspoelen toegepast worden.

wikkelkern.png
Hierboven voorbeelden van Wikkelkern om eenvoudig zelf spoelen te wikkelen.

Wat voorbeelden van de fysieke wijze hoe spoelen er uit kunnen zien.

Er is een enorme verscheidenheid aan spoelen, variërend van klein tot groot. Met grote of kleine kernen. Voor laag- of hoogfrequent toepassingen.

axialespoel.png
Hierboven een voorbeeld van een axiale spoel met kleurcodering.

luchtspoel1.png
Hierboven een voorbeeld van een zelfdragende of luchtspoel.

Ontstoor10uH8A.png
Hierboven een voorbeeld van een ontstoorspoel.

tokospoel.png
Hierboven een voorbeeld van kleine spoel in een rode kunststof-omhulling.

spoel1.png
Hierboven voorbeelden van kleine spoelen in bus-uitvoering.

spoelch.png
Hierboven een voorbeeld van een spoel omgeven door krimpfolie.

spoel2.png
Hierboven een voorbeeld van een spoel gewikkeld om een wikkelkern.

ontstoorspoel6A.png
Hierboven een voorbeeld van een Axiale ontstoorspoel (geschikt voor 6 Ampére stroom).

spoelvermogen.png
Hierboven een voorbeeld van een Axiale spoel welke meerlaags gewikkeld is daardoor geschikt voor grote stromen.

zendspoel.png
Hierboven een voorbeeld van een Zendspoel welke in bijvoorbeeld mobiele telefoons toegepast kunnen worden.

smdspoel.png
Hierboven een voorbeeld van een spoel in Surface Mounted Device (SMD)-uitvoering.

Codering van de spoel:

Afhankelijk van het type en het doel, zijn spoelen leverbaar volgens een drietal E-reeksen.

Klik op bovenstaande knop, voor alle E-reeksen

De eenheid Henry wordt veelal bij kleinere spoelen omgezet zoals eerder aangegeven in milliHenry (mH) of microHenry (µH) waarbij 1 Henry = 1000 milliHenry = 1000000 microHenry.

Wanneer er geen kleurcode toegepast is, dan zal de zelfinductie-waarde als normale tekst zoals bijvoorbeeld 270 µH of eventueel 270 µ worden gestempeld op de spoel.

Voor spoelen met een kleinere zelfinductie dan 100 µH kan een komma of punt worden gebruikt, zoals 3,3 µH of 3.3µ
Daarnaast kan de bestempeling ook een letter R als decimaal-teken worden toegepast, zoals bijvoorbeeld: R270 = 0,27 µH of 27R0 = 27 µH.

Zelfinducties van 100 µH en hoger worden dan ook vaak met vier cijfers gestempeld. De eerste cijfers geven de zelfinductiewaarde aan en het vierde(laatste) cijfer het aantal van de volgende nullen. Zoals bijvoorbeeld: 2700 = 270 µH , 2701 = 2700 µH = 2,7 mH en 2702 = 27000 µH = 27 mH.

Als laatste bestempeling is ook nog een drie cijferige bestempeling mogelijk, welke ook voor condensatoren in gebruik is, zoals bijvoorbeeld: 271 = 270 µH en 273 = 27000 µH = 27 mH.

Laatste update : 08 oktober 2014


Terug naar de Spoel/transformator pagina

Terug naar Component informatie

Terug naar Startpagina

Email aan Finimuis.nl