Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frequenzbereich von Ringkern, Wortbegriff unklar


von Carsten R. (kaffeetante)


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Hallo Leute,

was eine Spule ist weiß ich.
Daß es unterschiedlicher Ringkerne und Materialien gibt weiß ich auch.
Mir ist nur die Wortbedeutung im Dtenblatt nicht ganz klar.

Konkret geht es mir um die üblichen kleinen Drossel- bzw 
Filter-Ringkerne mit Farbcode Gelb/Weiß bzw Weiß/Gelb wie sie in alten 
Sperrwandlernetzteilen aus PCs sekundärseitig zu finden sind. Ich nehme 
an zuerst wird die Farbe genant die die größte Fläche bedeckt.

Man liest öfters vom Mißbrauch falscher Ringkerne für fremde Zwecke. So 
habe ich hier auch gefunden, daß angeblich diese Kerne auch als kleine 
Drossel bis 50 KHz zweckentfremdet werden könnten.

Im Datenblatt steht aber bei Frequenzbereich Material 26 von 10 KHz - 1 
MHz.

Wie ist das zu verstehen? Bezieht sich das immer einheitlich auf "Gibt 
halbwegs das wieder ab was man reinsteckt"?

Oder ist das immer verwendungsbezogen auf den vorgesehenen 
Einsatzbereich des Materials zu verstehen und in diesem Falle auf die 
Filterwirkung zu lesen als "frißt Frequenzen von ... bis ..."?

Demnach wären 50 KHz nicht im eigentlichen Frequenzbereich als 
Speicherdrossel sondern schon im Filterbereich, aber ein Erfahrungswert, 
bei dem die Fresswirkung noch nicht sooo hoch ist.

Dann müßte man bei einem Material, welches als Speicher gedacht ist den 
Frequenzbereich wieder anders interpretieren, nämlich im Sinne von 
"speichert in diesem Frequenzbereich und gibt auch wieder ab".

Mir geht es vor allem darum dieses Datenblätter zu verstehen damit ich 
im konkreten Fall erkenne ob das Material für diese Frequenz geeignet 
ist oder nicht. Ohne diese Mißbräuchlichen hinweis auf die 50 KHz hätte 
ich sonst fast gedacht: "Klar, 50 liegt zwischen 10 und 1000. Dann kann 
ich den Kern mit bis zu 1 MHz betreiben." Ich glaube die Rechnung geht 
so nicht auf.

Viele Grüße

Carsten

von hinz (Gast)


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von Axel S. (a-za-z0-9)


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Carsten R. schrieb:

> was eine Spule ist weiß ich.
> Daß es unterschiedlicher Ringkerne und Materialien gibt weiß ich auch.
> Mir ist nur die Wortbedeutung im Dtenblatt nicht ganz klar.
>
> Konkret geht es mir um die üblichen kleinen Drossel- bzw
> Filter-Ringkerne mit Farbcode Gelb/Weiß bzw Weiß/Gelb wie sie in alten
> Sperrwandlernetzteilen aus PCs sekundärseitig zu finden sind.

Material #26 aka Farbcode weiß/gelb eignet sich für 
Speicherinduktivitäten bei kleinen Frequenzen. Das heißt das Material 
kann Energie speichern, die Ummagnetisierungsverluste sind aber nur bei 
kleinen Frequenzen (bis besagten ca. 50kHz) noch tragbar.

> Man liest öfters vom Mißbrauch falscher Ringkerne für fremde Zwecke. So
> habe ich hier auch gefunden, daß angeblich diese Kerne auch als kleine
> Drossel bis 50 KHz zweckentfremdet werden könnten.
>
> Im Datenblatt steht aber bei Frequenzbereich Material 26 von 10 KHz - 1
> MHz.
>
> Wie ist das zu verstehen? Bezieht sich das immer einheitlich auf "Gibt
> halbwegs das wieder ab was man reinsteckt"?

Die Verluste nehmen nicht schlagartig zu. Und fallen zudem beim Anwender 
an. Die Kosten für den besseren (oder größeren) Kern hat der Entwickler 
aber sofort auf seiner Rechnung. Von Micrometals gibt es eine Tabelle, 
die die Kernverluste vs. Frequenz auflistet. Bis 100kHz schlägt sich #26 
ganz gut gegen das teurere Material #52. Bei 500kHz sind die Verluste 
dann gut doppelt so hoch. Praktisch hat man noch mehr Freiheiten, etwa 
ein noch teureres Material (MPP, HiFlux, etc), das durch höherere 
Permeabilität aber hilft, Kupfer zu sparen. Bzw. Kupferverluste gegen 
Kernverluste zu traden.

> Mir geht es vor allem darum dieses Datenblätter zu verstehen damit ich
> im konkreten Fall erkenne ob das Material für diese Frequenz geeignet
> ist oder nicht.

Kernverluste sind nicht nur "häßlich" im Sinne höheren Energieverbrauchs 
(aber eben beim Anwender) sondern belasten auch das thermische Budget. 
Irgendwo im Kontinuum ("billigster Kern, höchste Verluste" ... 
"teuerster Kern, geringste Verluste") trifft der Entwickler seine 
Entscheidung. Die Gründe für die eine oder die andere Entscheidung sind 
vielfältig. Die Fähigkeit, die richtige Entscheidung zu treffen, macht 
den guten Ingenieur aus. Das sind geschätzt 80% Erfahrung. Ein einfaches 
Rezept gibt es nicht.


XL

von Carsten R. (kaffeetante)


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Das Konzept ist mir schon klar. Nur was nützt mir das Konzept wenn ich 
die Zahlen an denen man sich dabei orientiert nicht zuordnen kann.

Ganz konkret geht es darum, daß man mehrfach bei verschiedenen Quellen, 
auch oder gerade bei Herstellerseiten gleichzeitig für Material #26 
findet:

Frequenzbereich 0,01 MHz - 1 Mhz und geeignet bis 50 bzw 75 KHz, darüber 
ungeeignet.

Da paßt doch etws nicht!

Oder soll das wieder heißen:

Zwar geeignet bis 1 MHz aber ab 50 bzw. 75 KHz haben wir was Besseres.

von Hmm (Gast)


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Ich nehme an, das sich der Kontext dieser Aussagen unterscheidet. Bei 
der Diskussion fremder Aussagen ist es sowieso immer nützlich einen Link 
zu setzen, damit wir das selber nachlesen können. Mach das bitte.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Carsten R. schrieb:

> Das Konzept ist mir schon klar. Nur was nützt mir das Konzept wenn ich
> die Zahlen an denen man sich dabei orientiert nicht zuordnen kann.

Es sind auch keine Zahlen, sondern Kurven. Schau dir halt die Diagramme 
an, die die Kernverluste in Abhängigkeit von Frequenz und Aussteuerung 
(Flußdichte, Ampere-Turns, etc.) angeben. Und nicht nur das. Auch die 
effektive Permeabilität ist nicht nur von der Aussteuerung, sondern 
ebenfalls von der Frequenz abhängig.

> Ganz konkret geht es darum, daß man mehrfach bei verschiedenen Quellen,
> auch oder gerade bei Herstellerseiten gleichzeitig für Material #26
> findet:
>
> Frequenzbereich 0,01 MHz - 1 Mhz und geeignet bis 50 bzw 75 KHz, darüber
> ungeeignet.
>
> Da paßt doch etws nicht!

Du scheinst da eine harte Grenze zu erwarten. Aber die gibt es nicht. 
Und dann hängt es natürlich auch von der Anwendung ab. Eine resonante 
Schaltung dürfte in erster Linie unglücklich über die variable 
Permeabilität sein. Ein Power-Konverter stört sich an den Kernverlusten. 
Und einer Entstördrossel sind beide egal.

> Oder soll das wieder heißen:
>
> Zwar geeignet bis 1 MHz aber ab 50 bzw. 75 KHz haben wir was Besseres.

Vielleicht eher: "über 1MHz sieht man praktisch nur noch parasitäre 
Effekte. Und ab 75kHz sollte man sich lieber nach einem besser 
geeigneten Material umsehen."


XL

von Carsten R. (kaffeetante)


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Axel Schwenke schrieb:
> Du scheinst da eine harte Grenze zu erwarten.

Exakt das Gegenteil ist der Fall. Genau deshalb paßt da ja was nicht.

Quellen?
Material #26 Permeabilität ca 75

hier bis 50 KHz

http://www.micrometals.com/material/matapps.html

hier bis 1 MHz
http://www.amidon.de/contents/de/otherurl.html?url=http://amidon.de/katalog.pdf

Aber gleichzeitig auch wieder bei Amidon nur bis ca 75 KHz
Siehe Eisenpulverkern
hohe Permeabilitäten (60-100), Anwendung bis ca. 75 kHz

http://www.amidon.de/contents/de/d584.html

Bei Micrometals gab es auch noch irgendwo die generelle Beschreibug bis 
1 MHz. Aber bei den vielen Buttons finde ich gerade auf die schnelle 
nicht den Richtigen. Sobald ich es wiedergefunden habe, reiche ich es 
nach.

Hier im Forum ist die Grenze 50 bzw 75 KHz mehrfach zufinden.

!!!Ich will hier nicht die Kurven diskutieren!!! Die fließeden Übergänge 
sind klarer Bestandteil der Physik. Wie heißt es doch so schön: Die 
Natur macht keine Sprünge. Es ist klar, es geht um unscharf abgegrenzte 
Zonen.

!Es geht um das was im Titel steht!

!!!Frequenzbereich!!!
Wenn gleichzeitig an der selben Stelle zu finden ist:
Frequenzbereich bis 1 MHz und dann bis 50 KHz, dann paßt da etwas nicht. 
Daher gab es von mir verschiedene Hypothesen wie diese weit auseinander 
liegenden Zahlen gemeint sein könnten. Die Zahlen scheinen 
unterschiedliche weiche Frequenzgrenzen zu betreffen oder vielleicht wie 
oben von mir vermutet anders zu lesen sein.

Sorry wegen der vielen Ausrufezeichen, aber wie soll ich es sonst 
deutlich machen das es nur darum geht diesen Parameter in den richtigen 
physikalischen Kontext zu setzten, während der physikalische Mechanismus 
klar ist.

Bildlich:

Ich möchte nicht wissen wie der Motor funktioniert! Ich weiß wie ein 
Motor funktioniert. Ich möchte verstehen welche der Eigenschaften/ 
welches Maß mit xyz-Drehzahlbereich gemeint ist.

1. Mindestdrehzahl, darunter geht es nicht
2. Maximaldrehzahl, darüber geht es nicht
3. maximal irgendwie abdeckbarer Drehzahlbereich, ob sinnvoll oder 
nicht, denn maximale Leerlaufdrehzahl bringt keine Leistung
4. Resonanzbereich, die Kiste schüttelt sich bis das Fahrwerk 
auseinanderfällt
5. Bereich mit hoher Laufruhe
6. Drehzahlbereich für Dauerbetrieb (ohne daß der Kern überhitzt)
7. optimaler Drehzahlbereich in dem eine Mindesteffizienz erreicht wird
und ...,  und ...,  und ... .

Kann man sagen:

Material #26 ist zwar laut Datenblatt prinzipiell bis ungefähr 1 MHz 
einsetzbar (das wäre dann 3, 5 oder 6?), aber erfahrungsgemäß knickt ab 
ca 50 bzw 75 KHz die Speichereffizienz ein und die inneren Verluste 
nehmen übermäßig zu (das wäre dann 7?). So zumindest fasse ich Deinen 
letzten Absatz auf.

Gruß Carsten

PS: Ich würde nicht so ausführlich fragen wenn ich in der gleichen Zeit 
etwas bei Tante G****e dazu gefunden hätte. Ich finde immer nur 
(scheinbar) Widersprüchliches und vermute daher das Problem in der Art 
wie ich diese Angaben aufgefaßt, interpretiert habe.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Carsten R. schrieb:
> Axel Schwenke schrieb:

>> Du scheinst da eine harte Grenze zu erwarten.
>
> Exakt das Gegenteil ist der Fall.

Aha. Aber wenn dir klar ist, daß die Grenze nicht hart ist und außerdem 
noch von der Anwendung abhängt - WARUM ZUM GEIER FRAGST DU DANN LAUFEND 
DANACH?

Weder "0.01MHz-1MHz" noch "bis 75kHz" ist für sich allein richtig. Das 
gilt jeweils nur in einem bestimmten Kontext.

> !!!Ich will hier nicht die Kurven diskutieren!!!

http://www.sockenseite.de/usenet/ausruf.html

> Die fließeden Übergänge
> sind klarer Bestandteil der Physik. Wie heißt es doch so schön: Die
> Natur macht keine Sprünge.

Du solltest nicht zitieren, was du nicht verstanden hast.

Und wenn wir eine reale Induktivität mal mit einem realen Kondensator 
bezüglich der Energiespeicherung vergleichen, dann ist da ein 
fundamentaler Unterschied. Beim Kondensator bricht das Dielektrikum bei 
einer bestimmten Spannung (respektive der resultierenden Feldstärke) 
durch. Das ist eine harte Grenze. Eine Induktivität hat keine solche 
Grenze.

> Sorry wegen der vielen Ausrufezeichen

Wenn du schon weißt daß das albern ist, dann ist es doppelt verwerflich 
es zu tun.

Ach ja. EOD für mich. Ich habe keinen Bock, dir immer wieder die gleiche 
Antwort zu geben (im wesentlichen: "Auf diese Frage gibt es keine 
allgemeingültige Antwort") und dann doch wieder die gleiche Frage zu 
lesen.


XL

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Carsten R. schrieb:
> Kann man sagen:
>
> Material #26 ist zwar laut Datenblatt prinzipiell bis ungefähr 1 MHz
> einsetzbar

Sagen kann man so ziemlich alles, hilft aber nicht wirklich weiter.

Es ist einfach so, dass die Verluste in einem Kern von mehreren Faktoren 
abhängen, unter anderem sind das Frequenz, Flussdichte, 
Flussdichte-Ripple, zeitlicher Verlauf der Flussdichte (Sinus, Dreieck, 
...) und noch ein paar andere.

Die Hersteller von Kernen bzw. Kern-Werkstoffen geben dazu Kennwerte und 
Kurven an, aus denen man die Verluste für einen bestimmten Betriebspunkt 
mehr oder weniger ganeu berechnen kann.

Es ist also durchaus möglich, einen Kern z.B. als Filter mit sehr 
geringem Flussdichte-Ripple im Bereich bis 1 MHz einzusetzen, während 
der gleiche Kern als Speicherdrossel bei 100 kHz mit sehr hohem 
Flussdichte-Ripple nicht mehr funktioniert.

Daher kommen auch die unterschiedlichen/widersprüchlichen Aussagen in 
den Datenblättern und Beschreibungen.

Der Frequezbereich ist immer von der Anwendung und den 
Betriebsbedingungen abhängig, das muss man sich als Entwickler also 
immer selber überlegen.

von Carsten R. (kaffeetante)


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Axel Schwenke schrieb:
> WARUM ZUM GEIER FRAGST DU DANN LAUFEND
> DANACH?

Ich hab nie danach gefragt was Du beantwortest. Ich habe die 
Ausrufezeichen da reingehauen um genau das klar zu machen, um genau 
dieses aneinander Vorbeigerede zu verhindern. Inzwischen weiß ich aber 
auch wie man Fettschrift erzeugt. Von nun an geht es auch ohne 
Ausrufezeichen.

Axel Schwenke schrieb:
> Du solltest nicht zitieren, was du nicht verstanden hast.

Und wie kommst Du darauf, daß ich das mit den Sprüngen nicht verstanden 
habe? Was interessieren mich hier Kondensatoren? Wozu beschreibe ich 
genauestes den Kontext! Na klar, weil ich dann doch über etwas aganz 
anderes reden möchte. Ironie off

Es tut mir Leid wenn Du nun verärgert bist. Aber ich habe nun wirklich 
alles getan um eine Frage präzise einzugrenzen. Und trotzdem wird von 
was ganz anderem gesprochen.

Axel Schwenke schrieb:
> Weder "0.01MHz-1MHz" noch "bis 75kHz" ist für sich allein richtig. Das
> gilt jeweils nur in einem bestimmten Kontext.

Exakt darum geht es mir!

Ich möchte nur und ausschließlich wissen
welcher Kontext mit Frequenzbereich
10 KHz bis 1 MHz gemeint ist

Für die Anwendung als Speicherdrossel scheint man ja einheitlich den 
Bereich bis ca. 50-75 KHz als ungefähre Obergrenze des Sinnvollen 
anerkannt zu haben. Je nach Aufbau kann man das dann noch etwas 
strecken. Aber auf irgendetwas wird sich "Frequenzbereich 0,01 MHz bis 1 
MHz" beziehen. Eine Zahl ohne Kontext ist ohne Aussage. Aber irgendetwas 
will man doch mit der Angabe dieser Zahlen mitteilen.

Ich wünsche noch ein Schöse Wochenende

Vielleicht hat ja doch noch jemand was damit gemeint ist.

viele Grüße

Carsten

von Carsten R. (kaffeetante)


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Johannes E. schrieb:
> Es ist also durchaus möglich, einen Kern z.B. als Filter mit sehr
> geringem Flussdichte-Ripple im Bereich bis 1 MHz einzusetzen, während
> der gleiche Kern als Speicherdrossel bei 100 kHz mit sehr hohem
> Flussdichte-Ripple nicht mehr funktioniert.

Hallo Johannes,

genau das hilft mir weiter. Ich schließe daraus daß sich der 
Frequenzbereich, hier bis 1 MHz, auf den Bereich bezieht wofür der 
Hersteller das Material als erstes Empfielt. Daß hieße dann wohl daß ich 
die Spalte "Frequenzbereich" nie solo lesen darf, sondern immer nur in 
Bezug auf die Spalte "bevorzugtes Einsatzgebiet" neu zu interpretieren 
habe.

Es ist also kein fester Kontext wie zum Beispiel die Masse oder Maximale 
Gleichstrombelastbarkeit, sondern eine Größe, dessen Bedeutung immer 
erst durch die andere Spalte definiert wird.

Ich glaub jetzt hab ich's. :)

vielen Dank und schönes WE

von alex8 (Gast)


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Hat ein Kern bei 100 kHz geringe Verlust hat damit ein Schwingkreis oder 
Filter eine hohe Güte. Derselbe Kern ist aber für einen Trafo z. B. bei 
500 kHz optimal. Die Güte ist zwar bei 500 kHz kleiner, aber das µ viel 
größer. Dadurch sind weniger Wicklungen für einen Trafo erforderlich.

Dein Kern ist für einen Trafo mit ca, 500kHz bis 2 Mhz geeignet. 
(vorausgesetzt es hat keinen Luftspalt)

von B e r n d W. (smiley46)


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> Frequenzbereich 10 KHz bis 1 MHz gemeint ist

Damit meint der Hersteller, dass es eine Anwendung gibt, für die der 
Kern in Frage kommt. Es findet beim Überfliegen von Datenblättern eine 
Vorentscheidung statt: Macht es überhaupt Sinn, genauer nachzuschauen. 
Manchmal ist eine höhere Dämpfung sogar erwünscht, um Störungen zu 
absorbieren.

Ich hab mal bei einer Ferritperle den AL-Wert ermittelt. Draht einmal 
durch, 100pF Kondensator dran und Resonanzfrequenz mit ~20MHz ermittelt 
-> AL = 650 nH/sqr(N). Dann zwei Windungen durch -> die Resonanz war 
nicht mehr zu ermitteln, obwohl ich wusste, wo sie hätte sein müssen. 
Das Teil hat also eine riesige Dämpfung und kann wirkungsvoll parasitäre 
Schwingungen dämpfen. Damit ist es für >10MHz geeignet.

von Carsten R. (kaffeetante)


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B e r n d W. schrieb:
> Damit meint der Hersteller, dass es eine Anwendung gibt, für die der
> Kern in Frage kommt.

Das ist eine sehr schöne kompakte Formulierung und leicht verständlich.

Ich hatte mal eine Kaffeetasse die schätznugsweise einen dreiviertel 
Liter fasste. Sie war auch bedruckt, wie so viele Tassen diesen 
Kalibers. Es war nur ein einziges Wort:

Größenwahn

Einfach, kompakt und alles ist gesagt. Ich liebe das. :D
Leider schaffe ich es selbst nicht so oft wie gewünscht so kopakt zu 
schreiben. Aber ich arbeite daran.

schönes WE

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