Die Litze (engl. stranded wire or litz wire) ist in der Elektrotechnik ein aus dünnen Einzeldrähten bestehender und daher leicht zu biegender elektrischer Leiter.
Die Einzeldrähte der Litze (bis mehrere hundert) sind meist von einer gemeinsamen Isolierhülle umschlossen. Solche Leiter heißen Litzenleitung. Sind mehrere solcher Leitungen in einem Kabel vereint, werden sie Adern genannt.
Da die Gefahr eines Leiterbruches durch Biegung bei Litzenleitungen wesentlich geringer ist als bei Massivdrahtleitern mit gleichem Querschnitt, werden diese vorrangig dort angewendet, wo eine häufige Bewegung oder Rüttelbeanspruchung stattfindet (Maschinen, Fahr- und Flugzeuge, Roboter) oder wenn ein mobiles Gerät versorgt werden muss (elektrische Handgeräte, steckbare Netzzuleitungen, Mikrofon- und Lautsprecherkabel). Je nach erforderlicher Flexibilität und Beanspruchungsgrad verwendet man fein- oder feinstdrähtige Litzenleitungen.
Eine Hochfrequenzlitze (auch HF-Litze) besteht aus einer größeren Anzahl feiner, gegenseitig isolierter Drähte, die immer so verflochten (verzopft) sind, dass im statistischen Mittel jeder Einzeldraht möglichst jede Stelle im Gesamtquerschnitt der Litze gleich oft einnimmt.
Sie wird z.B. zur Herstellung von Spulen für Schwingkreise und teilweise in Schaltnetzteilen und Speicherdrosseln verwendet. Gegenüber Volldraht hat sie in einem bestimmten Frequenzbereich den Vorteil geringerer Leitungsverluste und somit einer höheren Güte der daraus gefertigten Spulen. Um voll wirksam zu sein, darf keines der feinen Drähtchen unterbrochen sein und alle Drähte müssen am jeweiligen Ende mit der entsprechenden Schaltung verbunden sein. Auf diese Weise sind alle Einzelleiter parallel geschaltet.
Die höhere Güte im Hochfrequenzbereich beruht auf der effektiven Vergrößerung des am Stromfluss beteiligten Querschnittes, welcher in einem Volldraht durch den Skineffekt stark eingeschränkt ist. Bei hohen Frequenzen fließt aufgrund des Skineffektes der größte Teil des Stromes entlang oder nahe der Oberfläche des Leiters. Bei einer Frequenz von 10 MHz beträgt die Stromdichte 20 µm unter der Oberfläche z.B. nur den 1/e ten Teil der Stromdichte auf der Oberfläche, sodass man durch Erhöhung der Oberfläche den Verlustwiderstand senken kann.
Bei der Verarbeitung der Hochfrequenzlitze muss darauf geachtet werden, dass alle lackisolierte Einzeldrähte angeschlossen sind, da sich sonst die Eigenschaften verschlechtern.
Hochfrequenzlitzen werden vorrangig im Mittel- und Kurzwellenbereich angewendet. In diesem Bereich haben die Spulen relativ viele Windungen und dadurch bedingt wird relativ langer Draht benötigt. Im Niederfrequenzbereich und auch bei Langwelle spielt dagegen der Verdrängungseffekt noch keine große Rolle, da die Skintiefe vergleichbar oder größer als der Drahtdurchmesser ist. Im Ultrakurzwellenbereich sind die Leitungslängen auf Grund der geringeren Windungszahlen klein. Durch den Proximity-Effekt und kapazitive Einflüsse kommt es dazu, dass sich die Vorteile der HF-Litze wieder aufheben. Im Ultrakurzwellenbereich wird deshalb keine Hochfrequenzlitze verwendet. Zur Erhöhung der Güte von UKW-Schwingkreisen wird die Oberfläche der Leiter oft versilbert, um den spezifischen Widerstand der Außenfläche des Drahtes - welche ja den mit Abstand größten Teil des Stromes leitet - zu verringern.
Der Skineffekt (auch Hauteffekt oder Stromverdrängung) ist die besondere Erscheinung in von Wechselstrom durchflossenen elektrischen Leitungen, dass im Inneren eines Leiters die Stromdichte niedriger ist als an der Oberfläche (bzw. Haut) des Leiters.
Innerhalb von elektrischen Leitungen baut sich durch den Stromfluss genauso ein Magnetfeld auf, wie es um den Leiter herum geschieht. Bei Gleichstrom in einem Leiter ist die Stromdichte im Querschnitt überall gleich.
Anders bei Wechselstrom: Bei wechselnder Größe oder Polarität des Stromflusses verändert sich das Magnetfeld und erzeugt nicht nur außen, sondern auch im Inneren des Leiters Wirbelströme, die dem Erzeugerstrom entgegengerichtet sind und diesen in der Mittelachse des Leiters abschwächen. Das den Strom umgebende Magnetfeld wirkt sich so aus, dass die Elektronen in der Mitte des Leiters von mehr Feldlinien umschlossen werden, als die Elektronen weiter außen. Bei Wechselstrom induziert das wechselnde Magnetfeld im Inneren des Leiters eine höhere Gegenspannung als am Rand.
In der Leitungsmitte ist die Gegenspannung am größten, was zur Stromverdrängung führt. Dies führt zu einer Verkleinerung des wirksamen Leiterquerschnitts. Der ohmsche Widerstand (Wirkwiderstand) des Leiters vergrößert sich. Übrig bleibt dann nur ein Stromfluss, der im Wesentlichen in der äußeren Haut (engl. Skin) des Leiters stattfindet. Je höher die Frequenz ist, desto stärker ist dieser Skineffekt ausgeprägt und verkleinert den effektiv nutzbaren Leitungsquerschnitt.
Um die Auswirkungen des Skineffektes so klein wie möglich zu halten, werden in der Hochfrequenztechnik Leitungen mit möglichst großer Oberfläche, beispielsweise in Form dünnwandiger Schlauchrohre oder Bänder, eingesetzt. Des Weiteren werden die Oberflächen der Leiter oft mit hochwertigen leitfähigen Metallen beschichtet. Oft eingesetzte Beschichtungen mit Gold haben den Vorteil, dass die der Luft ausgesetzte Oberfläche des Leiters nicht oxidiert. Auch wird darauf geachtet, dass die Leiteroberfläche sehr glatt ist, da rauhe Oberflächen für den Strom einen längeren Weg und damit größeren Widerstand darstellen.
HF-Leitungen und Spulenwicklungen werden oft aus verseilten oder verflochtenen, voneinander isolierten Einzeldrähten hergestellt (Hochfrequenzlitze oder HF-Litze). Massive Drähte für HF-Anwendungen werden mit Silber überzogen.
Auch die immer weiter steigenden Arbeitsfrequenzen von Schaltnetzteilen erfordern die Berücksichtigung des Skin-Effektes bei der Auslegung ihrer Übertragerwicklungen. Man verwendet daher dafür zunehmend HF-Litze oder Bänder.
Voraussetzung für einen Vergleich ist derselbe Querschnitt von HF-Litze und Einzeldraht. Die Aufteilung der HF-Litze inmehrere Einzeldrähte mit kleinerem Außendurchmesser ergibt eine Verbesserung der Stromverteilung. Skin- und Proximity-Efekte können bei hohen Frequenzen reduziert werden.
1. Thermische Behandlung in einem Wärmeschrank
Dabei ist je nach Größe der fertig gewickelten Spule eine Verweilzeit im Wärmeschrank zwischen 5 und 30 Minuten notwendig. Die Temperatur sollte ca. 150 - 160 °C betragen, um eine gleichmäßge Erwärmung der gesamten Wicklung zu erreichen.
2. Verbackung mit Hilfe der Widerstandserwärmung durch elektrischen Stromstoß
Stromstärke und Zeitspanne des Stromstoßes werden je nach Größe der Wicklung und des verwendeten Einzeldrahtes angepasst. Hierbei ist zu beachten, dass bei sehr hohen Windungszahlen eine Überhitzung im Inneren der Wicklung vermieden wird. Andernfalls kann in Extremfällen die lötbare Grundlackschicht zerstört werden, Windungsschlüsse können entstehen.
3. Verbacken im definierten Heißluftstrom
Bei dieser Methode wird der zu wickelnde Körper mit einem Heißluftstrombehandelt. Die Temperatur des Heißluftstromes ist vom Einzeldrahtdrahtdurchmesser, der Wickelform und der Wickelgeschwindigkeit abhängig. Allgemein werden Temperaturen von 190 - 230 °C gewählt. Die Heißluft darf nur während des Wickelvorganges auf das Wickelpaket einwirken, um eine thermische Überlastung des Wickelgutes zu vermeiden. Fazit: Diese Methode stellt in der überwiegenden Zahl der Fälle die rationellste Fertigungsart dar.
4. Anlösung der Backlackschicht mit Lösungsmitteln
Die Backlackschicht wird mit einem geeigneten Lösungsmittel (z. B. Alkohol) angelöst. Zur vollständigen Aushärtung ist es üblich, die Wicklungen nachträglich in einem Trockenschrank zu tempern. Dabei wird das Lösungsmittel gänzlichaus den Wicklungen entfernt. Die Anwendung des Verfahrens sollte daher nur für Wicklungen mit geringen Windungszahlen erwogen werden. Fazit: Diese Methode ist weniger zu empfehlen, weil die Gefahr besteht, dass Lösungsmittelreste in der Spule zurückbleiben. Diese Restlösungsmittel können Zerstörungen der Grundlackschicht und damit Windungsschlüsse herbeiführen.
Weil RUPA Profildrähte kundenspezifisch hergestellt werden und zusätzlich auf die spezifische Fertigung der Spulenformen abgestimmt werden können. Vorteil: Musterfertigung und Änderung im Design in kürzester Zeit möglich.