Elektrotechnik · Grundlagen

Kopplungsfaktor

Der Kopplungsfaktor beschreibt, wie eng zwei Schaltkreise oder Spulen magnetisch miteinander verbunden sind. Er hilft dabei, die mögliche Energieübertragung zwischen Sender und Empfänger einzuordnen.

Elektronische Spulen und Bauteile auf einer technischen Leiterplatte
Deutsch: KopplungsfaktorEnglisch: coupling factorVeröffentlicht: 12.07.2017Bereich: Elektronik-Grundlagen

Was bedeutet der Kopplungsfaktor?

Der Kopplungsfaktor k ist ein Kennwert für die magnetische Verbindung zwischen zwei Schaltkreisen oder Schwingkreisen. Besonders bei der drahtlosen Energieübertragung nach dem Resonanzverfahren spielt er eine wichtige Rolle.

Je enger die Kopplung zwischen Sende- und Empfangsspule ist, desto größer ist der Anteil des magnetischen Flusses, der die jeweils andere Spule durchsetzt. Dadurch kann mehr Energie übertragen werden.

WertebereichDer Kopplungsfaktor liegt zwischen 0 und 1: k = 0 bedeutet keine magnetische Kopplung, k = 1 eine ideal vollständige Kopplung.

Welche Faktoren beeinflussen k?

Entscheidend sind unter anderem die Größe und Geometrie der Spulen, ihr Abstand und ihre gegenseitige Ausrichtung. Auch das Material im magnetischen Kreis beeinflusst den magnetischen Fluss. Bei Transformatoren kann ein Kernmaterial mit hoher Permeabilität zu einer besonders engen Kopplung beitragen.

In praktischen Anwendungen treten häufig Werte zwischen etwa 0,3 und 0,6 auf. Die konkrete Größenordnung hängt jedoch stark vom Aufbau und vom Einsatzzweck ab. Bei resonanter drahtloser Energieübertragung wird der Kopplungsfaktor zusammen mit Resonanzfrequenz, Güte und Abstand betrachtet.

Verwandte Anwendungen

Das Prinzip ist beispielsweise bei WiTricity, beim HR-WPT-Verfahren und beim Wireless Resonant Energy Link relevant. Für die praktische Beurteilung sollte der Kopplungsfaktor nie isoliert, sondern gemeinsam mit den übrigen Eigenschaften des Systems betrachtet werden.