Hey Leute, ich werte gerade ein paar Messungen von magnetischen Feldern auf. Es sind nicht sehr viele Messungen gemacht worden, daher ist die Aussagekraft nicht sehr groß. Trotzdem erkenne ich ein paar Zusammenhänge und wollte fragen, ob die so richtig sind, bzw. wie die sich begründen: - Bei gleichen Strom und Abstand zu dem Leiter ist beim hochfrequenten Feld die magnetische Feldstärke absolut gesehen kleiner als bei mittelfrequenten Feldern - Das magnetische Feld nimmt langsamer bei hochfrequenten als bei Mittelfrequenten Feldern zu bzw. ab - Der Einfluss des Stromes im Bezug auf die magnetische Feldstärke ist nicht wie bei mittelfrequenten Feldern linear. Kann sich jemand zu den drei Aussagen äußern? Die These resultieren aus den Messergebnissen mit bedingter Aussagekraft. Lg Sarah
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Sind leider alle falsch. Wie kommst du darauf, dass es so sein sollte ? Die physikalischen Gesetze, in diesem Fall Maxwell erklaeren den Sachverhalt passend. Zeig uns welches Gesetz deiner Ahnung nach einen der vorgeschlagenen Punkte unterstuezten sollte.
Ich vermute eher, daß deine Meß-Anordnung bei verschiedenen Frequenzen unterschiedliche Empfindlichkeiten aufweist...
es ist bei dem hochfrequenten Versuch einmal ein kleinerer induktor genutzt worden. ∫dB/dt • dA würde dies durch das gesetz erklärt werden?
Bei gleichem Strom ! ja. Aber ein Induktor laesst einen kleineren Strom durch. Z:= i x omega x L
Bei Hochfrequenten Feldern fließt der Strom doch aufgrund des Skieneffektes mehr an den Kanten. Dadurch ist doch dA kleiner. Also wir haben einen Versuch gemacht mit mittel- und hochfrequentem Umrichter bei GLEICHEM Induktor und GLEICHEM Strom. Trotzdem sind die Absolutwerte deutlich anders. Kann man dies vllt. auf den Skin-Effekt zurückführen?
Von welchen Frequenzensprechen wir denn ? Wie wurde was gemessen ? Wenn der Skineffekt zum Problem wird, gibt es noch HF-Litze. Eine vermasste skizze waere noch gut.
Wie gross ist die Spule und wie wurde das Feld wo gemessen ?
es war ein ganz gewöhntlicher ringinduktor, durchmesser 80 mm....entfernung die gemessen wurden, waren, 30 60 90 cm. nochmal zum verständnis: wir haben mf und hf anlagen vermessen, und bei EINER hf anlage hatten wir einen kleinenern induktor (20 mm durchmesser) weil der bei 400 khz sehr niederinduktiv sein muss. lg sarah
Ich kann mir das noch nicht ganz so richtig vorstellen. Der Induktor, hatte der einen Kern, zB aus Ferrit ? Und wie habt ihr das Feld gemessen ? Wo habt ihr das Feld gemessen, in der Achse, in der Ebene? Ein Foto der Anordnung, und der Teile, waere hilfreich.
ich kann leider kein foto liefern. der induktor hatte keinen kern. wir haben die messsung NICHT entlang der achse durch den induktor gemacht sondern einfach die entsprechenden längen vom induktor entfernt, messungen betrieben. kann sich da nocheinmal bitte jemand zu äußern? "Bei Hochfrequenten Feldern fließt der Strom doch aufgrund des Skieneffektes mehr an den Kanten. Dadurch ist doch dA kleiner. Also wir haben einen Versuch gemacht mit mittel- und hochfrequentem Umrichter bei GLEICHEM Induktor und GLEICHEM Strom. Trotzdem sind die Absolutwerte deutlich anders. Kann man dies vllt. auf den Skin-Effekt zurückführen?" lg sarah
Sarah E. schrieb: > "Bei Hochfrequenten Feldern fließt der Strom doch aufgrund des > Skieneffektes mehr an den Kanten. Dadurch ist doch dA kleiner. > > Also wir haben einen Versuch gemacht mit mittel- und hochfrequentem > Umrichter bei GLEICHEM Induktor und GLEICHEM Strom. Trotzdem sind die > Absolutwerte deutlich anders. Kann man dies vllt. auf den Skin-Effekt > zurückführen?" Mit dem Skineffekt hat das überhaupt nichts zu tun. Dieser hat nur lokal innerhalb de Wicklung Einfluss auf die Feldverteilung. Ausserhalb wirst Du nichts davon merken. Bei solchen Fragen und Aussagen Deinerseits kann ich mir gut vorstellen, dass Deine Messung gar keine Messung ist. Also nochmal die Frage: Wie versuchst Du, das Feld zu messen?
Wir hatten eine externe Firma zu Gast mit Messequipment, dass in bestimmter Entfernung zwischen Induktor und Messkopf das Feld gemessen hat.
Aha. Das solltet ihr aber auch selbst koennen. Ein Wechselmagnetfeld misst man mit einer kleinen Spule, zB 5mm durchmesser 2 windungen. dann einen 50 Ohm in Serie und auf ein Oszilloskop oder auf einen Signal Analyzer mit logarithmischer Anzeige. So eine Spule kann man mit einer Helmholtz Spule kalibrieren. Bei dieser kann man das Feld genau rechnen, und es ist relativ konstant im Messfeld.
Das Feld wäre dann viel zu groß, im Induktor fließen bis zu 10.000 A und der Zugang zum Induktor ist schwierig. Hochfrequente Felder sind ja elektromagnetische gekoppelt und von der Quelle entbunden (lt. Fachbuch). Kann es damit zusammenhängen, dass man bei hochfrequenten Felder ein deutlich kleineres Feld bei gleicher Entfernung hat?
Siebzehn mal Fuenfzehn schrieb: > Sind leider alle falsch. Hart, aber wahr. Es gibt hier zwei mögliche Problemquellen: Einmal führt Hochfrequenz zu einem nenneswerten Neumanneffekt beim Strombelag und damit dem Skin-Effekt, der den effektiven Strom reduziert, der das Magentfeld erzeugt und zum anderen unterliegen die Sensoren und Messschleifen oft Hystereseeffekten, die das Magnetfeld nicht in linearer Weise umsetzen. Bei Übertragern z.B. folgt das Material der HF nicht mehr beliebig und erzeugt von quasi-Kapazitive Effekte. Die Hysterese wird dann kreisförmig. Der Zusammenhang des Stromes zum Magnetfeld selber steht dabei ausser Frage. Literatur: Jiles-Atherton, Carpenter
> Einmal führt Hochfrequenz zu > einem nenneswerten Neumanneffekt beim Strombelag und damit dem > Skin-Effekt, der den effektiven Strom reduziert, der das Magentfeld > erzeugt und zum anderen unterliegen die Sensoren und Messschleifen oft > Hystereseeffekten, die das Magnetfeld nicht in linearer Weise umsetzen. Heißt das, dass der Skineffekt ja dazuführt, dass der Strom durch weniger Fläche fließt und somit das Magnetfeld geringer ist? Bei unserer MF und HF Anlage floss aber vom Betrag her der gleiche Strom. > Bei Übertragern z.B. folgt das Material der HF nicht mehr beliebig und > erzeugt von quasi-Kapazitive Effekte. Die Hysterese wird dann > kreisförmig. Der Messkopf ging aber sogar von der Betriebsanleitung her bis 30 MHz.
Um es mal ganz einfach zu machen: Wenn in einem Leiter ein Strom fließt, wird dabei das Magnetfeld H=I/(2*Pi*r) erzeugt. r ist der Abstand zum Leiter. Die Frequenz des Stromes spielt dabei genauso wenig eine Rolle wie die Tatsache, ob der Strom im gesamten Leiterquerschnitt fließt oder nur auf der Oberfläche (Skin-Effekt). Mit anderen Worten: Du bist auf dem Holzweg. Wenn Ihr bei höheren Frequenzen tatsächlich ein kleineres Magnetfeld gemessen habt, liegt das entweder daran, dass bei höheren Frequenzen auch weniger Strom durch den Leiter fließt (z.B. weil der Leiter eine Induktivität ist, die Impedanz also mit steigender Frequenz steigt) oder dass Euer Messequipment für diese hohen Frequenzen nicht kalibriert ist bzw. Ihr vermutlich gar nicht kalibriert habt.
sonst noch irgendwelche ideen, wie sich die messunterschiede /messfehler begründen könnten? lg sarah
Sarah E. schrieb: > sonst noch irgendwelche ideen, wie sich die messunterschiede /messfehler > begründen könnten? Das Magnetfeld ist nicht konstant, Du könntest den Abstand falsch berücksichtigt haben. Bernd schrieb: > Die Frequenz des Stromes spielt dabei genauso wenig eine Rolle wie die > Tatsache, ob der Strom im gesamten Leiterquerschnitt fließt oder nur auf > der Oberfläche (Skin-Effekt). Dabei fliesst der Strom im Leiter aber teilweise rückwärts. Wenn der Gesamtstrom falsch berechnet wurde, geht man dann von einem zu hohen Strom aus. Bei sehr hohen Frequenzen fleisst auch viel über die Streukapazitäten und der gemessene Strom ist sehr schnell höher, als das, was das Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld könnte als kleiner gewesen sein, weil der Erzeugungswirkungsgrad der Anordnung das vorgab.
Wir sollten vielleicht ein paar Fotos der Anordnung sehen koennen
Ich warte noch auf den Bericht der Fa. die uns untersützt hat. Bei elektromagnetischen Feldern spricht man ja oft von Expositionsbereichen. Hat jemand eine gute Definition von dem Wort "Exposition"?
"Jemanden mit einer Größe beaufschlagen, eine Größe einwirken lassen". Bei Feldern gilt die 26. VO des BImSchG (http://www.gesetze-im-internet.de/bundesrecht/bimschv_26/gesamt.pdf), die Berufsgenossenschaften sind m.E. aber etwas präziser (http://www.systronemv.de/NISV/BGR-B11.pdf).
Siebzehn mal Fuenfzehn schrieb: > Wir sollten vielleicht ein paar Fotos der Anordnung sehen koennen Ist vermutlich top secret ;)
Daniel R. schrieb: > Siebzehn mal Fuenfzehn schrieb: >> Wir sollten vielleicht ein paar Fotos der Anordnung sehen koennen > > Ist vermutlich top secret ;) Bei magnetischen Feldern gibt es soviele Nichtlinearitäten und Streuungen, dass die Geometrie DIE entscheidende Rolle spielt. Man muss sich nur mal die Feldlinienverläufe ansehen, um zu verstehen, was da abgeht.
Wie lautet der allgmeine Zusammenhang zwischen Strom und magnetischer Feldstärke? Schaue ich bei Wikipedia unter magnetischer Feldstärke, sind verschiedene Geometrien gezeigt und der spezielle Zusammenhang.
Sarah E. schrieb: > Wie lautet der allgmeine Zusammenhang zwischen Strom und magnetischer > Feldstärke? So:
Vielen Dank. Kann man die Gleichung derart abändern, dass ich ein I statt dem J enthalten habe? lg sarah
Für spezielle Geometrien kann solche Näherungen machen. Einen dünnen Draht kann man z.B. als Linienstromdichte annehmen. Dann vereinfacht sich der Ausdruck zu einem Linienintegral über den Strom entlang des Drahtes. Eine grosse, dünne Kupferplatte könntest Du als Flächenstromdichte annehmen usw.
Bei dem einen Versuch haben wir ja einen deutlich kleineren Induktor benutzt, was auch, trotz des hohen Stromes, ein kleineres magnetisches Feld erklärt oder? Begründung: Somit wäre dA ja kleiner: E = ∫dB/dt • dA Wenn dem so ist, wie kann ich die Formel derart ändern, dass ich ein "H" reinbekomme? Wir haben uns ja auf das magnetische, nicht auf das elektrische Feld konzentriert.
Sarah E. schrieb: > Wenn dem so ist, wie kann ich die Formel derart ändern, dass ich ein "H" > reinbekomme? Wir haben uns ja auf das magnetische, nicht auf das > elektrische Feld konzentriert. Im Fernfeld über den Feldwellenwiderstand des freien Raumes. Bei 1o kHz = lambda= 30 km nicht unbedingt einfach. Kurz und gut: da in unmittelbarer Nähe der Felderzeugung E- und H- Feld mit beliebigem Winkel aufeinanderstehen, geht dieses Verfahren nicht. Also weiter H- Feld messen.
Sarah E. schrieb: > Also wir haben einen Versuch gemacht mit mittel- und hochfrequentem > Umrichter bei GLEICHEM Induktor und GLEICHEM Strom. Trotzdem sind die > Absolutwerte deutlich anders. Kann man dies vllt. auf den Skin-Effekt > zurückführen? Was genau bedeutet bei "GLEICHEM Strom"? Wurde einfach nur am Umrichter der gleiche Strom eingestellt oder wurde tatsächlich der Strom im Induktor gemessen? Das ist bei 10.000 A und 100 kHz gar nicht so einfach. Falls die Messung korrekt ist, also der Sensor bei beiden Frequenzen die Feldstärke korrekt misst und der Induktorstrom auch identisch ist, dann ist die Kapazität des Induktors eine mögliche Fehlerquelle. Diese Kapazität bewirkt, dass ein Teil des Stroms nicht durch die Wicklungen fließt und deshalb auch kein Magnetfeld erzeugt. Die Kapazität wirkt sich bei höheren Frequenzen natürlich stärker aus. Was befindet sich denn im Magnetfeld des Induktors? War der Induktor bei der Messung im Freiraum, also ohne irgendwelche leitfähigen Gegenstände in der Nähe (abgesehen vom Magnetfeldsensor) oder war da ein "Werkstück", das magnetisch mit dem Induktor gekoppelt ist?
Ich frag nochmal anders: Wenn ich einen Induktor habe mit kleinem und großen Durchmesser, ist bei GLEICHEM Strom und GLEICHER Entfernung die magnetische Feldstärke die gleiche oder ist sie aufgrund von ∫dB/dt • dA anders?
Johannes E. schrieb: > Sarah E. schrieb: >> Also wir haben einen Versuch gemacht mit mittel- und hochfrequentem >> Umrichter bei GLEICHEM Induktor und GLEICHEM Strom. Trotzdem sind die >> Absolutwerte deutlich anders. Kann man dies vllt. auf den Skin-Effekt >> zurückführen? > > Was genau bedeutet bei "GLEICHEM Strom"? Wurde einfach nur am Umrichter > der gleiche Strom eingestellt oder wurde tatsächlich der Strom im > Induktor gemessen? Das ist bei 10.000 A und 100 kHz gar nicht so > einfach. > > Falls die Messung korrekt ist, also der Sensor bei beiden Frequenzen die > Feldstärke korrekt misst und der Induktorstrom auch identisch ist, dann > ist die Kapazität des Induktors eine mögliche Fehlerquelle. Diese > Kapazität bewirkt, dass ein Teil des Stroms nicht durch die Wicklungen > fließt und deshalb auch kein Magnetfeld erzeugt. > > Die Kapazität wirkt sich bei höheren Frequenzen natürlich stärker aus. > > Was befindet sich denn im Magnetfeld des Induktors? War der Induktor bei > der Messung im Freiraum, also ohne irgendwelche leitfähigen Gegenstände > in der Nähe (abgesehen vom Magnetfeldsensor) oder war da ein > "Werkstück", das magnetisch mit dem Induktor gekoppelt ist? Wir messen die Effektiv-Spannung am Umrichterausgang. Da wir die für den Schwingkreis benötigte Kapazität wissen, können wir durch bestimmen von XC den Blindstrom bestimmen: I=U/XC. Der Strom multipliziert mit dem Trafo-Ü-Verhältnis hat die Werte ergeben. Die angegebenen Ströme sind also die ermittelten Effektivwerte.
Moment. Die obige Formel von Daniel R. (daniel_r) gilt unbeschraenkt fuer das statische H-Feld. Man muss einfach ueber das stromdurchflossene Volumen integrieren um das Feld irgendwo zu bekommen. Welche Approximationen sind moeglicherweise zulaessig ? 1) Allenfalls kann man einen Leiter als gleichfoermig Strom tragend approximieren und kann dann ueber das Volumen des Rohres integrieren. 2) Allenfalls kann man den Leiter durch ein Rohr approximieren und den Strom auf der Oberflaeche fliessen lassen. 3) allenfalls kann man einen Leiter auf einen eindimensionalen Draht reduzieren und der resultierenden Linie den gesammten Strom zuweisen. Ich wuerde mir ein gerades Stueck Leiter in allen obigen Moden simulieren und abschetzen wie gross der Fehler jeweils ist. Was ist die Aenderung bei einem Wechselfeld? 1)Wir haben zusaetzlich noch die ausbreitungsgeschwindigkeit zu beruecksichtigen, was meines Erachtens erst sinn macht, wenn die Ausdehnung des Systems in die Region der Wellenlaenge kommt. Das ist hier nicht der Fall. 2)Der Strom fliesst nicht mehr ueber den gesammten querschnitt, sondern in der Grenzschicht, mit der Dicke der Eindringtiefe. Dh die Stromverteilung ist exponentiell nach innen im Leiter abnehmend. Das scheint mir nicht vernachlaessigbar zu sein. Man muss es zumindest betrachten.
Sarah E. schrieb: > Die angegebenen Ströme sind also die ermittelten Effektivwerte. Also eher Schätzwerte... Sarah E. schrieb: > Wenn ich einen Induktor habe mit kleinem und > großen Durchmesser, ist bei GLEICHEM Strom und GLEICHER Entfernung die > magnetische Feldstärke die gleiche oder ist sie aufgrund von ∫dB/dt • dA > anders? Wenn sich der Induktor im Freiraum befindet und wenn der Induktor keine parasitären Kapazitäten hat, dann sollte die magnetische Feldstärke von der Frequenz relativ unabhängig sein, zumindest wenn die Abmessungen des Induktors deutlich kleiner als die Wellenlänge sind. Die Stromverteilung innerhalb des Leiters wirkt sich eher nicht aus, solange das Feld in einem Abstand gemessen wird, der deutlich größer als der Leiterdurchmesser ist. In der Realität gibt es aber immer Kapazitäten und bei der Messung wird es vermutlich auch metallische Gegenstände in der Nähe gegeben haben. Deshalb wird es schon eine gewisse Frequenzabhängigkeit geben. Nach meiner Einschätzung ist die Ursache aber, dass der Strom bei unterschiedlichen Frequenzen nicht wirklich identisch ist.
Johannes E. schrieb: > Was befindet sich denn im Magnetfeld des Induktors? War der Induktor bei > der Messung im Freiraum, also ohne irgendwelche leitfähigen Gegenstände > in der Nähe (abgesehen vom Magnetfeldsensor) oder war da ein > "Werkstück", das magnetisch mit dem Induktor gekoppelt ist? Hab die Frage überlesen. Ja, es war ein Werkstück im Induktor, dass sehr gut gekoppelt (geglüht) hat.
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