ELF
Abkürzung für extremely low frequency (extrem niedrige Frequenz).
ELF: Wechselstrom bei 3 bis 30 Hz
Extremely Low Frequency (ELF) bezeichnet Wechselstrom, der zwischen 3 und 30 Hz oszilliert. Dieser Bereich liegt deutlich unter den 50 oder 60 Hz des Stromnetzes und weit unter Funkfrequenzen. In der industriellen Praxis werden ELF-Signale gezielt für spezifische Anwendungen erzeugt, anstatt natürlicherweise in Stromsystemen aufzutreten.
Die häufigste industrielle Anwendung ist die Induktionserwärmung von leitfähigen Materialien. Eine Spule mit ELF-Strom erzeugt ein zeitlich veränderliches Magnetfeld, das stark genug ist, um in benachbarten Metallen Wirbelströme zu induzieren. Die niedrige Frequenz ermöglicht eine tiefe Eindringtiefe in dicke Werkstücke ohne übermäßige Oberflächenerwärmung. Stahlschmiedestücke und große Aluminiumblöcke werden routinemäßig auf diese Weise erwärmt, wobei Frequenzen typischerweise im Bereich von 3 bis 10 Hz liegen, um Erwärmungsgeschwindigkeit und Gerätegröße in Balance zu halten.
ELF betreibt auch bestimmte medizinische und Forschungsgeräte. Knochenstimulationsgeräte arbeiten im Bereich von 10 bis 100 Hz, was mit ELF überlappt, um die Frakturbeilung zu unterstützen und die Durchblutung zu verbessern. Labornetzteile und Funktionsgeneratoren geben routinemäßig ELF-Signale für kontrollierte Experimente zur Materialreaktion auf niederfrequente Felder aus.
Erzeugung und Herausforderungen bei der Ausrüstung
Die Erzeugung von ELF-Strom erfordert große Transformatorkerne oder Halbleiterumwandler, da die niedrige Frequenz große Spulen und Eisen zur Energiespeicherung benötigt. Ein 10-Hz-Induktionsheizer braucht Spulen, die mit schwerem Draht gewickelt sind, und große laminierte Kerne; ein 50-Hz-Equivalent kann wesentlich kompakter sein. Diese Einschränkung treibt den Platzbedarf und die Kosten von ELF-Ausrüstung in die Höhe. Einige industrielle Induktionsheizer überbrücken ELF- und Audiofrequenzen und arbeiten mit 20 bis 50 Hz als praktischer Kompromiss.
ELF-Signale übertragen sich über längere Strecken in Standard-Stromkabeln nicht gut, weil die Impedanzfehlanpassung und kapazitiven Effekte die Wellenform beeinträchtigen. Ausrüstung muss daher nah an der Last installiert werden. Die Abschirmungsaspekte unterscheiden sich deutlich von der Hochfrequenztechnik: ELF-Magnetfelder erfordern schwere Mu-Metall- oder gewickelte Abschirmung, nicht die Folienschirme, die bei hohen Frequenzen verwendet werden.