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Gründe für ein kleineres Q bei kleinerem C?
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Sowasaberauch



Anmeldedatum: 09.04.2008
Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Fr Dez 03, 2010 5:40 pm    Titel: Gründe für ein kleineres Q bei kleinerem C? Antworten mit Zitat

Hallo

Da ich mich im Moment mit Resonanztransformern beschäftige hat sich da eine Frage aufgetan.

Als Beispiel habe ich einen simplen LC-Serien-Schwingkreis mit einem bestimmten C.
Ich bekomme einen Q-Faktor von ca. 16.
Wenn ich nun ein kleineres C nehme, müsste nach meinen Rechnungen der Q-Faktor jetzt ja grösser werden:

Überlegung (bei Resonanz):
f=1/(w*sqrt(LC))
I=U0/R
Uc=I/w*C -> sqrt(L/C)*I=sqrt(L/C)*U0/R

d.h. Q=Uc/U0 sollte doch eigentlich in der Wurzel zu C grösser werden, wenn ich C kleiner mache.
Das ist bei meiner Schaltung aber nicht der Fall. Q wird kleiner.
An was kann das liegen?
Ich glaub kaum, dass das am Ferrit Material liegen kann, denn das ist für bis zu 100KHz (N87) und ich bin hier beim Test im Bereich um 1KHz.

Edit:
Hmm, hab Mal gerechnet: Rein rechnerisch sollte ich beim ersten Beispiel einen Q-Faktor von ca. 380 erhalten(L=45H, C=1nF, R=560Ohm). Gemessen habe ich aber nur 16.
Also formulier ich die Frage jetzt so um:
Wo sind die tükischen Verluste zu finden, welche den Q-Faktor so drastisch minimieren?

Edit2:
Hmm, hab mich gefragt, ob es an der Impedanz der Spannungsquelle liegt, aber das glaube ich eigentlich weniger.
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Sowasaberauch



Anmeldedatum: 09.04.2008
Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Fr Dez 03, 2010 9:41 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Sehr seltsam. Wenn ich R halbiere, dann habe ich exakt den gleichen Q-Faktor (vielleicht einen Mückenschiss grösser, so 2-3%).
Das müsste doch heissen ich habe irgendwo sonst ein Riesen R drin, hab ich aber nicht. Nur Spule und Kondensator (Keramik-Kondensator).
Kann mir das Mal einer erklären???

Zur Erklärung:
Hab auf dem Spulenkern 2 exakt gleiche Wicklungen. Und wie gesagt hat eine Wicklung 45H und 560Ohm Widerstand.
Ob ich nun die zweite Wicklung parallel anschliesse (-> halber R, gleiche L) oder nicht macht wie gesagt fast gar nichts aus, obwohl laut Formel sich der Q-Faktor dadurch verdoppeln sollte...
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berti



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Beiträge: 136

BeitragVerfasst am: Sa Dez 04, 2010 7:48 pm    Titel: Re: Gründe für ein kleineres Q bei kleinerem C? Antworten mit Zitat

Sowasaberauch hat Folgendes geschrieben:

Hmm, hab mich gefragt, ob es an der Impedanz der Spannungsquelle liegt, aber das glaube ich eigentlich weniger.


Doch, beim Reihenschwingkreis muss der Innenwiderstand deiner Quelle möglichst klein sein, beim Parallelkreis möglichst hoch. Ansonsten misst du nur Mist.

( wer misst misst Mist - alte Elektrikerweisheit)
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Sowasaberauch



Anmeldedatum: 09.04.2008
Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Sa Dez 04, 2010 8:11 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Die Impedanz meiner Quelle ist aber ziemlich klein (Frequenzgenerator mit speziellem Power Output, nicht der normale 50Ohm Ausgang). Ich glaub kaum, dass die so begrenzend wirkt. Speziell wenn ich das in Relation zu den übrigen Werten, wie dem Widerstand der Spule sehe. Die Frage bleibt aber für mich immernoch, wieso die Halbierung des R so überhaupt keine Wirkung gezeigt hat.
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berti



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Beiträge: 136

BeitragVerfasst am: Sa Dez 04, 2010 8:41 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Sowasaberauch hat Folgendes geschrieben:
hat eine Wicklung 45H und 560Ohm Widerstand.


45 Henrry ????, wie viele Windungen hat denn eine Wicklung? Wenn da ein paar hundert oder gar tausende Windungen zusammenkommen musst du auch Wicklungskapazität berücksichtigen.
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Sowasaberauch



Anmeldedatum: 09.04.2008
Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Sa Dez 04, 2010 9:09 pm    Titel: Antworten mit Zitat

3'000 Windungen

Die Kapazität der Windungen ist abgeschätzt ca. 300pF. Dadurch geschätzt, dass ich das eigentliche C der Schaltung verändert habe und geschaut, um wieviel sich die Resonanzfrequenz ändert, dann gerechnet welches zusätzliche C der Spule das ergibt.

Aber selbst wenn die Wicklung viel C hat erklärt das für mich immernoch nicht, wieso sich Q nicht verändert, wenn ich R halbiere???
Es ist nur eine Erklärung wieso das Q nicht ganz so hoch ist, wie ursprünglich berechnet.

Ich schau Mal nach 2 weiteren Dingen: Geht der Kern in Sättigung oder geht der Frequenzgenerator in die Strombegrenzung (1A).

Edit:
So nach kurzem Test kann ich sagen, dass die Strombegrenzung nicht kommt. Interessant ist aber, dass wenn ich mit der Amplitude noch etwas raufgehe, die Schwingkreis-Spannung fast nicht mehr zunimmt. D.h. wahrscheinlich war ich bei meinem Test vorher kurz vor der Sättigung des Kernes.
Aber wenn ich mit der Amplitude runter gehe, dann bleibt der Q Faktor immer derselbe (Verhältnis von Quellen-Amplitude zu Schwingkreis-Amplitude). D.h. da bin ich noch nicht in der Sättigung. Aber auch wenn ich im Bereich bin der ganz klar nicht in der Sättigung ist, spielt das Halbieren des R immernoch keine Rolle...
Irgendeinen Grund muss es geben...
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berti



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BeitragVerfasst am: Sa Dez 04, 2010 9:57 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Sowasaberauch hat Folgendes geschrieben:

Aber selbst wenn die Wicklung viel C hat erklärt das für mich immernoch nicht, wieso sich Q nicht verändert, wenn ich R halbiere???


Wenn du die beiden Wicklungen parallel schaltest halbiert sich der ohmsche Wiederstand aber auch die Induktivität verringert sich um die Hälfte, das heisst du hast einen Nulleffekt in Sachen Q.
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Sowasaberauch



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BeitragVerfasst am: So Dez 05, 2010 9:23 am    Titel: Antworten mit Zitat

Die beiden Wicklungen sind auf demselben Kern!
D.h. das L bleibt dasselbe ob ich nun eine Wicklung habe, oder 2 parallel. Ist einfach so, also ob ob ich ein Litzenkabel mit 2 isolierten Drähten genommen hätte zum Wickeln der Spule.
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berti



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Beiträge: 136

BeitragVerfasst am: So Dez 05, 2010 4:42 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Sowasaberauch hat Folgendes geschrieben:
Die beiden Wicklungen sind auf demselben Kern!


Du hast Recht, das L/2 gilt nur bei nicht gekoppelten Induktivitäten

Sowasaberauch hat Folgendes geschrieben:

D.h. das L bleibt dasselbe


Nein, auch bei gekoppelten Induktivitäten ist die Gesamtinduktivität kleiner als die kleinste Einzelinduktivität, ich hab da diese Formel gefunden

Lges = (L1*L2-M^2) / (L1+L2+2M)

M ist die Gegeninduktivität und vom Koppelfaktor abhängig.
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Sowasaberauch



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BeitragVerfasst am: So Dez 05, 2010 5:12 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Wobei die beiden Wicklungen bifilar gewickelt wurden, um sicherzustellen, dass beide gleich sind. Die Kopplung dürfte also sehr hoch sein.
Und auch wenn die Kopplung nicht optimal wäre erklärt das für mich immernoch nicht, wieso sich an Q nichts ändert wenn man beide parallel hängt. Oder warum das Vekleinern von C, das Q auch verkleinert...
Die Resonanzfrequenz bleibt übrigens dieselbe, ob eine Spule oder beide. Das zeigt eigentlich dass sich L nicht wesentlich ändert.
Aber irgendwo muss der Wurm drin sein... Aber wo.

Das Ziel ist schlussendlich ein Resonanzwandler/Resonanztransformer zu bauen. Wie bei den Invertern von CCFLs.
Es soll aus 12VDC eine Ausgangsspannung von 20-40KV AC erzeugt werden (ohne Last).
Aber wenn der sekundäre Resonanzkreis selbst nur so ein kleines Q hat wird's schwierig.

Und ja, ich weiss mit einem Zeilentrafo ging's einfacher. Aber das ist ein spezielles Projekt und dafür braucht's jetzt halt so einen Resonanzwandler.
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berti



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Beiträge: 136

BeitragVerfasst am: So Dez 05, 2010 6:46 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Sowasaberauch hat Folgendes geschrieben:
Wobei die beiden Wicklungen bifilar gewickelt wurden


Sind die Wicklungen auch phasenrichtig verschaltet? Bei Bifilarwicklungen immer gern eine Fehlerquelle.
Mit welchen Kern erreichst du das ungewöhnlich hohe L von 45H? Hast du die 45H gemessen oder aus dem AL-Wert des Kerns und der Windungszahl berechnet?
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Sowasaberauch



Anmeldedatum: 09.04.2008
Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: So Dez 05, 2010 7:56 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Sind die Wicklungen auch phasenrichtig verschaltet


Yep ganz sicher. Gegenphasig würde ja gar nichts mehr ankommen.

Zitat:
Mit welchen Kern erreichst du das ungewöhnlich hohe L von 45H?


So ungewöhnlich hoch ist das nicht für 3000 Windungen. Ist wie gesagt ein ganz normaler N87 Ferritkern. Ich hätte vorgehabt den Resonanzwandler mit einem Blechkern zu bauen (Blechdicke 0.1mm) bei einer Frequenz von 10KHz. Mit Blechkern hätte das Ding noch viel mehr Henry...
Wieso Blechkern? Nun ich hab mir überlegt, da Q ja von sqrt(L)/R abhängt spielt es rein vom Q-Faktor her gesehen keine Rolle wieviele Windungen ich auf den Kern mache, da dieses Verhältnis immer gleich bleibt. Um Q also hoch zu bekommen sollte L möglichst gross sein, aber ohne mehr Windungen machen zu müssen. Ergo ein Kern mit hoher Permeabilität. Und da sind Blechkerne immernoch am besten. Zudem haben diese eine rel hohe Sättigungsgrenze was bei einem Resonanzwandler ja auch von Bedeutung ist.

Zitat:
Hast du die 45H gemessen oder aus dem AL-Wert des Kerns und der Windungszahl berechnet?


Berechnet und gemessen. Wobei die gemessene Induktivität etwa 3 Henry kleiner war als berechnet (kann aber auch ein Messfehler, bedingt durch die Spulenkapazität sein).

Hab übrigens Mal ausgerechnet bei wieviel Strom durch die Spule der Kern in Sättigung gehen würde: Bei 2.5mA. Lol, spätestens jetzt ist klar, das die Kernsättigung (wie bereits durch den Versuch eruiert) viel früher eintritt, als die Strombegrenzung des Frequenzgenerators.
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berti



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BeitragVerfasst am: So Dez 05, 2010 11:34 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Sowasaberauch hat Folgendes geschrieben:

So ungewöhnlich hoch ist das nicht für 3000 Windungen.


Ja gut, aber dein Kern muss dann einen AL-Wert von min. 5000nH/Wd haben. Was für einen Kern hast Du genau? Luftspalt?
Wie und mit was hast Du die Induktivität gemessen, ich mein bei 45H hast du bei 1kHz bereits einen XL von 280kOhm.
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Ewald



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Wohnort: Oberösterreich

BeitragVerfasst am: Mo Dez 06, 2010 10:32 am    Titel: Antworten mit Zitat

An welche Übertragungsleistung hast Du gedacht?

Wenn Du beispielsweise einen CCFL Übertrager verwendest und und eine zehnstufige Kaskade nachschaltest, sollten 20 KV auch kein Problem sein. An Primärwicklungen von CCFL Wandlern kann man erfahrungsgemäß noch problemlos Steuerwicklungen dazufügen, ohne den Kern zu öffnen. Mit so einer ähnlichen kombinierten Resonanz/Sperrwandlerschaltung sollte die angestrebte Hochspannung möglich sein, falls die Hochspannungswicklung des CCFL Übertragers dauerhaft bis 3 KV standhält?



Passende Scheibenkondensatoren mit 3 KV Spannungsfestigkeit und entsprechene Dioden, kosten auch kein Vermögen?
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Sowasaberauch



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Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Mo Dez 06, 2010 2:20 pm    Titel: Antworten mit Zitat

@EWald: Ich benötige eben etwas, was nur aufgebaut ist, wie ein CCFL Resonanzwandler. Ist aber nicht für eine CCFL. Ich benötige AC am Ausgang. Zudem möchte ich gerne etwas versuchen und dafür brauche ich die redundante Auslegung der Sekundär-Schwingspulen (2 gleiche L auf demselben Kern).
Zudem Mal ein neues Projekt. Kaskaden hab ich schon einige gemacht,
Die zu übertragende Leistung sollte so im Bereich von 50W liegen.
Aber bevor ich eben mit dem ganzen Projekt weitermache, muss erst Mal dieser Resonanz-Teil richtig funktionieren, sonst kann ich mir die Ansteuerung gleich schenken.
Aber eben vom Prinzip her ähnlich wie ein CCFL-Resonanzwandler:


Vom Prinzip her soll das ganze ähnlich einem Tesla-Trafo werden nur für viel kleinere Spannungen (eben 20-40kV) und mit einem Kern. Wobei nur der Sekundärkreis in Resonanz sein soll. Der Primärkreis wird von der Frequenz immer dem Sekundärkreis angepasst (anders als der CCFL Circuit), je nach aktueller Resonanzfrequenz (welche ja lastabhängig ist).

Zitat:
Ja gut, aber dein Kern muss dann einen AL-Wert von min. 5000nH/Wd haben.


Der Kern hat laut Datenblat ein Al von 5300nH (+30%/-20%). Ist ein Epcos ETD 59/31/22. Kernmaterial N87, ohne Luftspalt.
Induktivität gemessen mit einem METEX-Induktivitätsmessgerät. Aber das L stimmt schon, da auch die Resonanzfrequenz da ist, wo man sie erwartet.
Dieser Kern ist aber nur zum Testen. Denn er wäre viel zu klein. Ich hab mittlerweile Schnittbandkerne in der richtigen Grösse gefunden mit 0.1mm Blechen. Hab da gleich Mal einen bestellt.
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