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Forum: HF, Funk und Felder Skin-Effekt Spule


Autor: Andi (Gast)
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Habe eine Frage zu HF.

Hat einer eine Formel wie ich den Widerstand einer Spule berechne, in 
abhängigkeit der frequenz. d.h. unter beachtung des Skin-Effekt.
Der Widerstand wird doch größer?

Dabei müsste sich doch auch die kapazität verändern, oder?

Die Spule ist aus Kupfer!

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Willst du den induktiven Blindwiderstand wissen oder den (ohmschen)
Verlustwiderstand?

Autor: Andi (Gast)
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HI,
durch den Skin-Effekt wird doch der Durchmesser der Leitung kleiner 
dadurch müsste sich doch der Ohmische Widerstand ändern.

Der Blindwiederstand bleibt doch  gleich , XL=jwL, oder?

Autor: Andi (Gast)
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Achja die Berechnung brauch ich für ein Schwingkreis.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Wenn du dir deine Angaben weiter aus der Nase ziehen lässt, wirst
du kaum zu vernünftigen Aussagen kommen.

Willst du den Blindwiderstand oder den Verlustwiderstand wissen?
Beide haben im Schwingkreis ihre Relevanz.  Blindwiderstand ist
ganz einfach (omega˙L bzw j˙omega˙L, wurde schon genannt),
Verlustwiderstand ist alles andere als trivial.

Autor: schnuber (Gast)
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Also nach meiner Erfahrung ist es bei einer normalen Spule kaum möglich, 
den impedanzverlauf mit der Frequenz exakt rechnerisch darzustellen. 
Manchmal ist im Datenblatt aber eine entsprechende Grafik zu finden. 
Diese beruhen aber auf messungen.
Qualitatif kann man sagen, dass der ohmsche Widerstand proportional mit 
der Wurzel der Frequenz steigt. Die Reaktanz steigt proportional mit der 
Frequenz, wird dann aber ab der Eigenfrequenz der Spule kapazitiv.

Autor: gast (Gast)
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Das machst du über den Querschnitt des Kupfers. Die frequenzabhängigkeit 
mußt du da mit reinpfriemeln, dann haste die Formel.

Autor: schnuber (Gast)
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>Das machst du über den Querschnitt des Kupfers. Die frequenzabhängigkeit
>mußt du da mit reinpfriemeln, dann haste die Formel.

Wie bitte? Könntest du das bitte mal ein bisschen genauer ausführen?

Autor: Galenus ein Reisender (Gast)
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Hallo Jörg,
mal eben eine Frage zu deiner Aussage. Trifft dies nur für Kupfer zu 
oder ändert sich diese bei anderen Elementen wie z.B. Eisen, Arsen, 
Sauerstoff, Lanthan Kombinationen und Temperturunterschieden.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Galenus ein Reisender wrote:

> mal eben eine Frage zu deiner Aussage.

Zu welcher denn genau?

Ferromagnetische Werkstoffe als Spulenmaterial sind natürlich ein
eigen Ding (macht man normalerweise auch eher nicht), aber ansonsten
waren das relativ allgemeine Aussagen.

Autor: gast (Gast)
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>>Das machst du über den Querschnitt des Kupfers. Die frequenzabhängigkeit
>>mußt du da mit reinpfriemeln, dann haste die Formel.

>Wie bitte? Könntest du das bitte mal ein bisschen genauer ausführen?

Na gut, dann trag ich mal den Hund zum jagen.

Formel Leitschichtdicke:
http://de.wikipedia.org/wiki/Skineffekt

Damit umstellen und die Fläche eines Kreisrings darstellen.

Dann: Die Fläche in die Formel des spezoifischen Leitwerts einsetzen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Spezifischer_Leitwert

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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gast wrote:

> Damit umstellen und die Fläche eines Kreisrings darstellen.

Du hast den Skineffekt nicht verstanden.  Das ist nichts, wo
,,draußen'' aller Strom fließt und ,,innen'' gar keiner mehr:
die Abnahme des Stroms erfolgt (wimre) nach einer e-Funktion
oder sowas.

Also das mindeste, was du da brauchst, ist irgendein Integral.

Autor: schnuber (Gast)
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@gast

Es geht hier ja nicht nur um den ohmschen Widerstand der Spule, sondern 
um die Impedanz, dass heisst also auch die Reaktanz, welche bei sehr 
hohen Frequenzen von induktiv zu kapazitiv wechselt wegen den 
Streukapazitäten.
Da nutzen dir deine Fromeln von Wikipedia wenig.

@Andi:
>Achja die Berechnung brauch ich für ein Schwingkreis.
Bei welcher Frequenz denn?

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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schnuber wrote:

> Es geht hier ja nicht nur um den ohmschen Widerstand der Spule, sondern
> um die Impedanz, ...

Woher weißt du das?

Der OP hat sich jedenfalls nie konkret dazu ausgelassen, was er denn
überhaupt wissen will.

Autor: schnuber (Gast)
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>schnuber wrote:

>> Es geht hier ja nicht nur um den ohmschen Widerstand der Spule, sondern
>> um die Impedanz, ...

>Woher weißt du das?

Andi wrote:
>Dabei müsste sich doch auch die kapazität verändern, oder?

Noch fragen?

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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schnuber wrote:

>>Dabei müsste sich doch auch die kapazität verändern, oder?
>
> Noch fragen?

Sehr vage Schlussfolgerung.

Aber lassen wir den Thread ruhen, den OP scheint das alles gar nicht
weiter zu interessieren.  Wenn doch, dann kann er ja mal konkret
werden, was er denn überhaupt meint.

Autor: Leo (Gast)
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Hallo, Leute!
Ich habe die gleiche Frage: Wird die Impedanz der Luft(!!)spule gerinder 
bei steigender Frequenz? Hab im Labor genau diese Frage zu klären...

Der ohmsche Widerstand steigt, da der Strom verdrängt wird. Warum sinkt 
aber die Induktivität??

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Leo,

> Ich habe die gleiche Frage: Wird die Impedanz der Luft(!!)spule gerinder
> bei steigender Frequenz? Hab im Labor genau diese Frage zu klären...
>
> Der ohmsche Widerstand steigt, da der Strom verdrängt wird. Warum sinkt
> aber die Induktivität??

wenn wir einmal vom Wicklungswiderstand absehen, ist eine Spule im 
einfachsten Fall eine Parallelschaltung aus ihrer Induktivität L und 
einer Kapazität C. Die Kapazität kommt dadurch zustande, daß sich die 
Oberflächen der einzelnen Leiter gegenüberstehen.

                  C
      ------------||----------
      |                       |
------|                       |---------
      |                       |
       ---------||||||--------
                  L


Ich denke, die Induktivität verringert sich einfach deshalb, weil der 
Kondensator leitfähiger wird. Bei Erhöhung der Frequenz geht das noch so 
weiter bis zur Resonanzfrequenz, danach ist Deine Spule ein Kondensator.
Vermindern kannst Du diesen Effekt, wenn die Wicklungen einen größeren 
Abstand zueinander haben (geringere Kapazität).

Gegen das Ansteigen des ohmschen Widerstandes kannst Du evtl. HF-Litze 
verwenden. Die Wicklungen bestehen aus einzelnen voneinander elektrisch 
isolierten und miteinander verdrillten Adern.


Gruß,
  Michael

Autor: Leo (Gast)
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Danke sehr!
Ich hab schon an den Kondensator gedacht, es war mir aber wenig bewusst, 
dass der sich bei Erhöhung von 1 auf 3 kHz so stark auswirkt: Die 
Induktivität sinkt um 10..20uH.

Autor: Leo (Gast)
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Und noch eine Frage. Wieso nimmt die Induktivität einer Spule mit 
Eisenkern bei höheren Frequenzen ab? Kann sich der Kern nicht so schnell 
ummagnetisieren?

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo,

> Ich hab schon an den Kondensator gedacht, es war mir aber wenig bewusst,
> dass der sich bei Erhöhung von 1 auf 3 kHz so stark auswirkt: Die
> Induktivität sinkt um 10..20uH.

über welche Trafo-Größe und Frequenz sprechen wir denn? Ich dachte 
mindestens an MHz, da Du ja im Forum HF, Funk und Felder gepostet hast.


Gruß,
  Michael

Autor: Leo (Gast)
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Fälschlicherweise habe ich das.. Ich bin über Google hier reingekommen, 
habe irgendwie übersehen. Es geht nicht um HF, maximal 3 kHz. Aber da 
der ohmsche Widerstand aufgrund des Skin-Effektes zunimmt, dachte ich 
mir, dass sich auch die Induktivität wie bei HF verhält.

Es geht um eine 8mH Luftspule, die man auf ein Kern setzen kann. Ich 
kann mir die Abnahme der Induktivität nicht erklären (mit Eisenkern).

Autor: graffu (Gast)
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1. Bei einer Frequenz f < 10 kHz (hier 3 kHz) ist die 
Widerstandserhöhung durch den Skineffekt vernachläsigbar klein! 
(Merkliche Erhöhung erst bei
f > 12..15 kHz.)

2. Wenn aber schon mit einem "Skineffekt" gerechnet wird, ist die 
Berechnung mit einem kreisringförmigen Leiter-Querschnitt für den 
Wechselstromfluß mit einer "Ringdicke" entsprechend der sog. 
Eindring-tiefe d durchaus richtig, obwohl der tatsächliche effektive 
Querschnitt von außen nach innen nach einer e-Funktion abnimmt, deren 
Integration dann allerdings diesselbe Fläche ergibt wie der "gedachte, 
homogen leitende Ring".

3. Zum eigentlichen Problem: Verkleinerung der Induktivität einer 
(Luft-)
Spule bei Einbringung eines (Eisen- ?? ) Kerns.
Wenn der Kern bei 3 kHz NICHT wenigstens als sog. Massekern (für diesen 
Freuenzbereich speziell ausgewählter Ferritkern) oder allerwenigstens 
aus
DÜNNEN (!!) von einander elektrisch isolierten weichmagnet. BLECHEN 
besteht, werden mit großer Wahrscheinlichkeit Wirbelströme im Kern 
induziert, die grunsätzlich dem ursprünglichen Magnetfeld 
entgegengesetzt wirken, dieses daher schwächen und somit die 
Induktivität verkleinern.
So werden z.B. HF-Spulen gelegentlich mit einem Messing-Kern abgestimmt, 
um deren Induktivität zu verkleinern.
Trotz allem dient ein Ferritkern aus passend gewähltem Material mit 
einer
relativen Permeabilitätszahl µ > 1 (z.B. 300) selbstverständlich zur 
ERHöHUNG der Induktivität bzw. Verringerung der nötigen Windungszahl und 
letzlich zur Erhöhung der Spulengüte gegenüber einer reinen Luftspule.

Autor: Leo Lezner (leolez)
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Danke schön!

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