Moin, Ich habe eine Frage zur Drahtlosen Energieübertragung. Und zwar möchte ich eine LED oder eine kleine Glühbirne zum leuchten bringen. Das hat auch schon beides geklappt, allerdings die LED 10 cm ( primär: 12 Wicklungen mit 0,75mm² und sekundär mit 110 Wicklungen und die waren auf einer Platine geätzt). Bei der Lampe musste ich die Spulen direkt aufeinander liegen lassen( ohne elektrischen Kontakt) damit sie hell leuchtete. Bei einem Abstand von 5 cm konnte man nur noch ein leichtes glimmen erkennen. Meine Frage ist jetzt wie ich das beste Verhältnis von primär zur sekundär Spule berechnen kann. Danke =)
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Verschoben durch Admin
mehr Wicklungen = größeres Feld. aber: mehr Wicklungen = höhere Induktivität. Also Reihenschwingkreis bauen damit du überhaupt Leistung reinbekommst
@ Simon (Gast) >Meine Frage ist jetzt wie ich das beste Verhältnis von primär zur >sekundär Spule berechnen kann. Sagen wir mal abschätzen. Rechnen kann man das nur seeeehr schwer, wenn man die passenden CAD-Programme und die Kenntnisse hat, kann man es recht gut simulieren. Pi Mal Daumen kann man sagen. Wenn man den Abstand der Spulen auf den halben Spulendurchmesser begrenzt hat man vielleicht noch 10% Koppelfaktor. Sprich, 10% des Magnetfeldes der Primärspule landen in der Sekundärspule. Den Rest kann man wie eine Trafo betrachten. Ausgangsspannung = N2/N1 * Koppelfaktor Wobei N2 die WIndungszahl der Sekundär, N1 der Primärspule sind. Damit das Ganze nicht in Millionen Windungen endet, muss man die Frequenz der Speisung erhöhen. 100kHz sind mal ein guter Ansatz, dann reichen 10..30 Windungen auf der Primärseite. Alles mal so Pi mal Daumen versteht sich. Speisen kann man das sehr einfach und elegant mit einem Royer-Converter. http://www.serious-technology.de/kleiner-wandler.htm Mfg Falk
Falk Brunner schrieb: > @ Simon (Gast) > >>Meine Frage ist jetzt wie ich das beste Verhältnis von primär zur >>sekundär Spule berechnen kann. > > Sagen wir mal abschätzen. Rechnen kann man das nur seeeehr schwer, wenn > man die passenden CAD-Programme und die Kenntnisse hat, kann man es > recht gut simulieren. Warum soll man das nur sehr schwer rechnen können? Man darf nur keine Angst vor Integralen haben, dann ist es gut machbar. Wenn man einen symmetrischen Aufbau hat sowieso. Man kann über Oersted und Ampère die Feldstärken und Flüsse berechnen. Den Kopplungsfaktor gibts praktisch fast gratis mit dazu, wenn man die Gegeninduktivität ausrechnet. Damit wärs getan. Simulieren ist natürlich einfacher, aber die gute Vektoranalysis erschlägt nach wie vor die meisten Problemstellungen mit links. Gruss Daniel
@ Daniel R. (daniel_r) >Simulieren ist natürlich einfacher, aber die gute Vektoranalysis >erschlägt nach wie vor die meisten Problemstellungen mit links. Na dann rechne uns das doch bitte mal fix vor. Ist ja einfach. Und dann vergleichen wir deine Rechung mit praktischen Messungen. MfG Falk
Da ich wichtigeres zu tun habe, als hier Mathenachhilfe zu geben gibts nur das Ergebnis.
Streuinduktivitäten Kopplungsfaktor: Google. Daniel
So, hier der brandneue Artikel Royer Converter, jetzt auch mit praktischem Beispiel und realen Messergebnissen. MFG Falk
> So, hier der brandneue Artikel Royer Converter,
Interssanter Artikel.
Ich hab vor etwa 20 Jahren fast genauso eine Ladeschaltung für ein
Ex-geschütztes BDE-Terminal gebaut. Aufgebaut mit 2 Ferrit-E-Kernen
hatte das Teil bei 50 kHz eine Ladeleistung von 1W bei einem
Wirkungsgrad von 50%.
Abgesehen davon, dass eine Akkuladung mit Trickle-Charge nicht das Gelbe
vom Ei ist für einen NiCd-Akku, war das eine sehr gute Lösung.
50% Wirkungsgrad klingt ja schon fas patentreif =) gibts da noch aufzeichnungen - das würde mich schwer interessieren ....
Ja richtig, dieser Thread verdient es nicht in den Abgründen des Forums zu vesinken, sondern dauerhaft verlinkt zu werden nicht nur über die Suchfunktion. Vielleichht kann Falk seinen Tuturialbeitrag ja dahingehend erweitern, auch die übrigen links welche im Thread enthalten sind zu erfassen. vielleicht unter einem Übergeordneten Thema "Drahtlose Energieübertragung"?
bei 50% Effizienz steck ich lieber den Stecker, statt die Hälfte der Energie in die Luft zu pusten.
> 50% Wirkungsgrad klingt ja schon fas patentreif =) gibts da noch aufzeichnungen - das würde mich schwer interessieren .... Nein, keine Aufzeichnungen mehr. Aber kurze Beschreibung aus dem Kopf: Primärseitig Oszillator 50 kHz mit einem Transistor und Rückkopplungswicklung (Standard, hab ich auch irgendwo übernommen). Sekundärseitig Wicklung mit Mittelanzafung und Zweiweggleichrichtung, Kondensator über der Gesamtwicklung zur Resonanzabstimmung. > bei 50% Effizienz steck ich lieber den Stecker, statt die Hälfte der Energie in die Luft zu pusten. Mal wieder einer, der zwar schreiben, aber nicht lesen kann.... Ich schrieb von einem EX-geschützten Gerät. Nebenbei sind aggressive Medien in der Betriebsumgebung vorhanden, die den Einsatz zuverlässiger metallischer Kontakte sehr teuer werden lassen.
@ Bensch (Gast) >> bei 50% Effizienz steck ich lieber den Stecker, statt die Hälfte der >> Energie in die Luft zu pusten. >Mal wieder einer, der zwar schreiben, aber nicht lesen kann.... >Ich schrieb von einem EX-geschützten Gerät. Eben. Vor allem weil wir hier gerade mal über 1W Verlustleistung sprechen. Jeder Flachbildschirm zieht mehr Stand-By power! MFg Falk
@ Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) >dieser Thread verdient es nicht in den Abgründen des Forums zu vesinken, >sondern dauerhaft verlinkt zu werden nicht nur über die Suchfunktion. Naja, soooviel steht hier nun eigentlich nicht drin. Aber mein Anhang mit dem PDF ist schon im Artikel verlinkt. >auch die übrigen links welche im Thread enthalten sind zu erfassen. Sind schon drin. >vielleicht unter einem Übergeordneten Thema "Drahtlose >Energieübertragung"? Unter Weblinks MFG Falk
WOW! 1002 Abfragen vom Artikel Royer Converter in gerade mal 2 Wochen. Stolz ;-) Hab heute mal fix was probiert. Man sollte KEINE Drahtpotis zur Lastvariation nutzen. Die haben soviel Induktivität (bei mir 12uH, macht 8Ohm bei 105kHz), dass die dadurch den Maximalstrom gut drosseln 8-0. Selbt einfache Drahtwiderstände sind mit 3uH/2Ohm induktivem Anteil schon beachtlich. MFg Falk
Falk Brunner schrieb: > @ Daniel R. (daniel_r) > >>Simulieren ist natürlich einfacher, aber die gute Vektoranalysis >>erschlägt nach wie vor die meisten Problemstellungen mit links. > > Na dann rechne uns das doch bitte mal fix vor. Ist ja einfach. > Und dann vergleichen wir deine Rechung mit praktischen Messungen. > > MfG > Falk Ich warte noch immer auf den Vergleich.
@Daniel R.
>Ich warte noch immer auf den Vergleich.
Darauf kannst Du womöglich noch lang warten. Falk`s Schuss ging wohl ein
bisschen nach hinten los. Womöglich hat er wirklich Angst vor Integralen
;)
Mir haben die Formeln sehr bei der Dimensionierung eines galvanisch
getrennten Gatetreibers für einen Hochspannungs DC/DC-Konverters
geholfen.
Lukas
@ Daniel R. (daniel_r)
> Lufttrafo.jpg
Weil ja bald Weihnachten ist, hier mal ein paar Messwerte.
a= 5mm, b=23mm, d=80mm, N=20
->
Gemessen
->
Der Koppelfaktor passt sehr gut mit der Messung an meinem [[Royer Converter]] überein, 9V Peak rechnerisch, 10V Peak real. Daraus folgt aus der bekannten Gleichung
eine Koppelinduktivität M=18,8 µH Nach deiner Rechnung M=31,8nH wenn ich mich nicht verrechnet habe. Hmmm, da stimmt was nicht. Wahrscheinlich gelten diese Formeln nur für lange Spulen. Die hat man in dieser Anwendung aber eher selten. MFG Falk
Hm. Ist wohl diskussionbedürftig. Habe mal den Ausdruck meines erprobten Lieblings angehängt. Nachgemessen habe ich es nicht. Sind die Parameter richtig übernommen? Mit FEMM kann man es genau berechnen.
@ Abdul K. (ehydra) Benutzerseite >Sind die Parameter richtig übernommen? Nein. Die Spulenlänge ist 5mm, der Abstand Mitte-Mitte zwischen den Spulen ist 23mm. >Mit FEMM kann man es genau berechnen. Mach mal, interessiert mich. Wobei ich ziemlich sicher bin, dass die gemessenen Werte gut erreicht werden. MFG Falk
Kriege einen Krampf im Hirn mit dieser Nomenklatur. Eine Zeichnung würde echt helfen! Eine Länge von nur 5mm?? Falk und Daniel scheinen unterschiedliche Systeme zu benutzen. Maximales L bekommt man bei annähernd würfelförmiger Spule. Stimmt nicht ganz, kommt aber als Merkhilfe gut. Wann maximale Kopplung erreicht wird? Gute Frage. Wohl eher bei länglichen Spulen. Nehme mal an, das L_außen einen Durchmesser von 80mm hat, L_innen hätte dann 80-23 , also 57mm. Das ergibt mit obigen Ringkernrechner: L_außen=73,6uH L_innen=47,6uH Bei Durchmesser gleich 80+23 wären es 101,3uH Bisher war ich mit diesem Programm für praxisrelevante Spulen immer zufrieden. Meine Messungen ergaben immer gute Übereinstimmung. Zumal man ja auch noch vor allem bei Ferriten eine frequenzabhängige Komponente hat - die die Genauigkeit stark begrenzt. Im Snelling "Soft Ferrites" <Bibel der Ferrite> ist auch noch eine Formel mit Berücksichtigung der Drahtdicke angegeben. Wenn man mir diesen Wert nennt, rechne ich es damit gerne mal aus. Die Formel hat noch ein Korrekturdiagramm dabei. Wie man mit FEMM den Koppelfaktor berechnet, weiß ich bislang nicht. Hatte damit nur ferritische Zylinderspulen für Ferritantennen simuliert und mir dabei vor allem angeschaut, wie die Feldstärke unter/an der Oberfläche des Ferrites und am Draht aussieht. Vielleicht steht was im Snelling zum Koppelfaktor. Werde nachschauen.
@ Abdul K. (ehydra) Benutzerseite >Kriege einen Krampf im Hirn mit dieser Nomenklatur. Eine Zeichnung würde >echt helfen! Gibt es doch! Beitrag "Re: Drahtlose Energieübertragung" >ganz, kommt aber als Merkhilfe gut. Wann maximale Kopplung erreicht >wird? Gute Frage. Wohl eher bei länglichen Spulen. nöö, das kommt darauf an ob es parallele oder konzentrische Spulen sind. Siehe http://www.mikrocontroller.net/articles/Royer_Converter#Leistungsoptimierung >Nehme mal an, das L_außen einen Durchmesser von 80mm hat, L_innen hätte >dann 80-23 , also 57mm. Leider auch falsch. Die Spule kannst du in obigen Artikel sehen. Dort hab ich die einfach an den Rand geschoben und eine zweite auf die andere Seite des "Wickelkörpers" aus Pappe gewickelt. MfG Falk
@Falk: Meine Formeln beziehen sich auf das Problem des Thread-Erstellers. Er hatte die Spulen geätzt, d.h. flach übereinanderliegend und üblicherweise rechteckig. Zur Erinnerung nochmal sein Aufbau: Simon schrieb: > Das hat auch schon beides geklappt, allerdings die LED 10 cm ( primär: > 12 Wicklungen mit 0,75mm² und sekundär mit 110 Wicklungen und die waren > auf einer Platine geätzt). Deshalb ist klar, dass eine Zylinderspule andere Werte hat. Daniel
nochmal @ Falk:
Du hast die Zeichnung ziemlich missverstanden, wie ich gerade merke.
Schau die nochmal genau an. Das ist der Querschnitt durch die Platine.
Stell Dir eine 160 x 100mm Platine vor, auf deren Ober- und Unterseite
je eine rechteckige Spule mit geringer Breite geätzt ist. "d" ist die
Dicke der Platine. Und "a" ist die Platinenlänge mit 160mm (bzw.
irgendwas um die 150mm, wenn man Mitte-Mitte der Windungen misst).
Insofern ist es sinnfrei, irgendwelche Abmaße, die die Spule geometrisch
gar nicht hat, einzusetzten.
>Weil ja bald Weihnachten ist, hier mal ein paar Messwerte.
Kann man dieses Geschenk in was Sinnvolles umtauschen? ;)
Daniel
OK. Da haben wir alle schön aneinander vorbeigeredet. Rechtwinklige Spulen kann ich nicht aus dem Ärmel schütteln. Irgendwo habe ich dazu ein Paper einsortiert. Koppelfaktor habe ich im Snelling nachgeschaut. Wird nur einmal dort erwähnt (wenn man über den Index geht) und das dortige geschriebene ist hier nicht brauchbar. Ich denke die Berechnung obiger Anordnung interessiert mich momentan nicht. Aber mal was anderes: Falk hat viel Arbeit in die Doku des Royer-Converter gesteckt, der <primäre?> Thread zur Anwendung ist auch ellenlang geworden: Beitrag "Wer hat Erfahrung mit Induktionsöfen >1kW" Ich habe nun das konkrete Problem eine HF-Endstufe an einer impedanzmäßig variablen Last betreiben zu müssen. Die effektivste Schaltungsvariante Class-E ist leider anscheinend auch entsprechend extrem impedanzempfindlich. Mir bleiben hier wohl nur zwei weitere Möglichkeiten: 2. Class-D ohne PWM 3. Royer-Converter Mir schwand, das der Royer recht robust auf variable Impedanz reagiert. Vor allem Leerlauf und Kurzschluß sehen interessant aus. Was meint ihr, macht es Sinn so es mit einem Royer zu versuchen? Bislang sah ich keinen Entwurf bei dem mich interessierenden Frequenzbereich von 10 bis 200 MHz. Blödsinn oder elegant?
@ Daniel R. (daniel_r) >Du hast die Zeichnung ziemlich missverstanden, wie ich gerade merke. >Schau die nochmal genau an. Das ist der Querschnitt durch die Platine. Ach so. Na dann hätte man wohl mal die 1000 Variabeln erklären sollen . . . d= Abstand der Spulen übereinander b = Durchmesser der Spulen, bzw. x-Ausdenhung a = Y-Ausdehnung Macht grob mit meinen Daten M = 16,5 µH. Huch, das passt ja ziemlich gut, laut meinen Messwerten oben sind das 17,3µH. Na fein. Damit ist die Formel sehr gut brauchbar. MfG Falk
@ Abdul K. (ehydra) Benutzerseite >Ich habe nun das konkrete Problem eine HF-Endstufe an einer >impedanzmäßig variablen Last betreiben zu müssen. Welche Leistung? In welchem Impedanzbereich? >Mir schwand, das der Royer recht robust auf variable Impedanz reagiert. Naja, der schwingt halt immer auf Resonanz. Und wenn die Komponenten driften, dann driftet die Resonanz mit. >Vor allem Leerlauf und Kurzschluß sehen interessant aus. Genügend Streuinduktivität vorausgesetzt, ist Kurzschluss unkritisch. Leerlauf sowieso. > Was meint ihr, >macht es Sinn so es mit einem Royer zu versuchen? Bislang sah ich keinen >Entwurf bei dem mich interessierenden Frequenzbereich von 10 bis 200 >MHz. Blödsinn oder elegant? 200 MHz Royer? Hmmmm. Aber nur bei kleinen Leistungen im W Bereich, schließlich arbeiten die Transistoren dort digital und müssen DEUTLICH schneller sein als die Arbeitsfrequenz. MFG Falk
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