kontaktlos Energie übertragen

Koppelfaktor des Magnetkreises, Effizienz, maximale Leistung, EMV, 
Kosten, Laderreglerkonzepte, Vergleich mit Kontaktlösungen.

Ggfs. Appnotes & Papers der Qi-Mitglieder heranziehen, um zu zeigen wie 
man sowas jenseits der Frickellösung professionell macht:
http://www.wirelesspowerconsortium.com/

Klaus Kaiser schrieb:
> bzw lautet das Stichwort Wirkungsgrad. Dieser fällt i.d.R. lausig aus.

Bei richtiger Dimensionierung der Bauteile geht es.

> Und das in Zeiten, wo Strom nicht auf Bäumen wächst...

War das schonmal anders? :-)

...ist Bestandteil des Lastenheftes.

Gruß

Falk Brunner schrieb:
> Koppelfaktor des Magnetkreises

gibt es Möglichkeiten eine Simulation des Koppelfaktors durchzuführen,
oder einfache Möglichkeiten den Faktor zu erhöhen, denn in meinen ersten 
Aufbauten liegt er bei ca. 0,1...

@ Max Power (jvl)

>gibt es Möglichkeiten eine Simulation des Koppelfaktors durchzuführen,

Sicher. Ich hab dafür Maxwell 2D genommen, gab es mal als 
Studentenversion.

>oder einfache Möglichkeiten den Faktor zu erhöhen,

Ferrit an der richtigen Stelle. Oder Spulengeometire verbessern.

>denn in meinen ersten Aufbauten liegt er bei ca. 0,1...

Selbst damit kann man viel Energie übertragen, Stichwort Kompensation 
der Streuinduktivitäten.

Hey,
schonmal vielen Dank für die Antworten.
Werde mir mal Maxwell 2d besorgen.
Was sagt ihr zu dem Aufbau meiner Schaltung?

Es sind Verdrahtungsfehler drin.

Falk Brunner schrieb:
> Es sind Verdrahtungsfehler drin.

Okey, darf man fragen wo?

@ Johannes v. L. (jvl)

>> Es sind Verdrahtungsfehler drin.

>Okey, darf man fragen wo?

Hmm, ich sehe gerade, ich hab mich geirrt. Entschuldigung. Sollte 
passen. Es fehlt aber ein Kondensator am Eingang.

Hey,
habe mir mal eine Schaltung aufgebaut, funktioniert auch wunderbar.
Meine Resonanzfrequenz soll 140kHz und die Kapazität im
Primärkreis 99nF betragen.
Dabei errechnet sich eine Spule mit 130,5mH.
Hat jemand nen Tipp, wie ich diese Spule (flache Spule, siehe Bild)
selber wickeln kann?
Bei meinen Versuchen springen Die Litzen immer wieder auseinander.

Klaus Kaiser schrieb:
> Und das in Zeiten, wo Strom nicht auf Bäumen wächst...
Aber er wächst auf Äckern.

Johannes v. L. schrieb:
> Hat jemand nen Tipp, wie ich diese Spule (flache Spule, siehe Bild)
> selber wickeln kann?
Ohne Kernformer wird es nicht gehen. Und wenn es effizient werden soll 
wahrscheinlich auch nicht ohne Ferrit.
Willst du den Laderegler primär- oder sekundärseitig anordnen? Diesem 
Thema könntest du auch noch ein Kapitel widmen.

Johannes v. L. schrieb:

> Hat jemand nen Tipp, wie ich diese Spule (flache Spule, siehe Bild)
> selber wickeln kann?

Normalerweise wickelt man sowas mit Backdraht in einer Form, erwärmt
diese und lässt dann das ganze aushärten. Dann kann man die Form
entfernen.
Gruss
Harald

Beitrag "Re: Flachspule 1 mH -- wie selbst herstellen?"

Georg W. schrieb:
> Willst du den Laderegler primär- oder sekundärseitig anordnen? Diesem
> Thema könntest du auch noch ein Kapitel widmen.

Hallo,
da ich in meiner Übertragung keine Datenübertragung vorgesehen habe, ist 
es leichter den Laderegler auf der Sekundärseite anzuordnen.
Dann muss ich mir nur noch etwas überlegen, wie sich die Primärseite in 
ubelasteten Zustand verhält...
Vielleich mit einem Reedschalter auf der Primärseite und passenden 
Magneten auf der Sekundärseite?

Johannes v. L. schrieb:
> Vielleich mit einem Reedschalter auf der Primärseite und passenden
> Magneten auf der Sekundärseite?

Wäre eine Möglichkeit, dann ist auch sichergestellt dass keine Energie 
abgegeben wird wenn ein Fremdkörper auf der Primärspule liegt.

@Johannes v. L. (jvl)

>Dann muss ich mir nur noch etwas überlegen, wie sich die Primärseite in
>ubelasteten Zustand verhält...

Beitrag "Re: Energie kontaktlos übertragen"

@ Vitali (Gast)

>mir den Royer Converter mit zwei 24cm großen Flachspulen aufgebaut.

>Vorläufige Ergebnisse (Abstand ~0.1mm):
>Ausgangsleistung: 25W
>Eingangsleistung: 52W
>Wirkungsgrad: ~48%

Naja, nicht so toll für die Geometrie.

>Nun hab ich auch einen Koppelfaktor von 0.48 ermittelt.

Klingt zu niedrig. bei 24cm Durchmesser und praktisch 
übereinanderliegenden Spulen würde ich auf 90% und mehr tippen. Ich kann 
mich aber auch irren.

>Bin ich richtig in der Annahme dass der Wirkungsgrad gleich dem
>Koppelfaktor ist,

Nein.

>Hab das ganze mit FEMM (http://www.femm.info/wiki/HomePage) simuliert
>und kriege für meine Dimensionen einen höheren Koppelfaktor.

Messfehler?

@ Vitalij (Gast)

>haben sollte). Laut der Simulation sollte der Koppelfaktor >0.95 sein.

Das schon eher.

>Den Koppelfaktor der realen Spulen habe ich mit U2/U1 = k * sqrt(L2/L1)
>bestimmt (open loop).

Die Formel stimmt. Hsst du auch die richtigen Spannungen gemessen? Mit 
dem Oszilloskop? Ein DMM ist bei den Frequenzen unbrauchbar.

@Vitalij (Gast)

>Die Induktivität hab ich mit einem LCR-Metter von GWINSTEK (821)
>gemessen:

Wo lagen die Spulen dabei? Hoffentlich weit weg von metallischen 
Tischplatten etc. Dann stimmt nämlich deine Induktivität nicht.

>Beide Primärinduktivitäten (bifilar gewickelt, jeweils): L1 = ~235µH
>Sekundärinduktivität: L2 = ~730µH

>Spanungen mit dem Oszilloskop (schöner Sinus, ~95kHz):
>Sekundärseite: U2(Pk-Pk): 88V
>Primärseite: U1(Pk-Pk): 103V

>Mit diesen Werten komme ich auf den gennanten Faktor 0,48.

Hmmmm. Miss mal mit dem LCR Meter und so.

http://www.wolfgang-wippermann.de/koppelfa.htm

>Momentan ist die Schaltung mit Bipolartransistoren aufgebaut. Werde es
>mal mit FETs realisieren.

Naja, das macht jetzt nicht den Riesenunterschied, wenn die 
Dimensionierung nicht vollkommen daneben ist.

@Vitalij (Gast)

>Hab es nach dem Prinzip gemessen und erhalte als Koppelfaktor 0,966:
>passend zur Simulations.

Das klingt schon besser!

>In der nähe der Spulen sind keine metallischen Objekte.

Spannung mit dem Oszi falsch gemessen?
Vorsicht! Wenn man die Primärspannung an den Kollektoren der 
Transistoren gegen GND misst, sieht man nur jeweils eine Halbschwingung! 
Die Spizze-Spitze Spannung ist logischerweise DOPPELT so groß.

>Dann bleibt doch nur noch die Schaltung übrig, werde die mir genauer
>Unter die Luppe nehmen.

Erstmal muss du deinen Messfehler aufklären. Denn Faktor 2 ist keine 
Frage der Genauigkeit sondern ein prinzipieller Messfehler.

Aber wozu soll die Anordnung gut sein? Bei 0,1mm Abstand ist dort nur 
eine Folie dazwischen. Da lohnt sich auch keine Kompensation der 
Streuinduktivität.

Hallo,

ich habe mir bei Farnell diese Spulen bestellt und komme mit 2 
identischen
auf Primär- Sekundärseite und einem Abstand von 12mm auf einen 
Koppelfaktor
von k=0,45. (finde ich okey)
Dabei wird ein Wirkungsgrad von 59% erreicht.
Leider wird die Primärspule bei einem Primärstrom von 660mA sehr warm 
und ist deswegen für eine Anordnung auf Plexiglas nicht geeignet.
Sonst bin ich mit den Werten schon recht zufrieden. :-)

MfG
Johannes

@ Johannes v. L. (jvl)

>auf Primär- Sekundärseite und einem Abstand von 12mm auf einen
>Koppelfaktor
>von k=0,45. (finde ich okey)

Ich auch ;-)

>Dabei wird ein Wirkungsgrad von 59% erreicht.

Geht so.

>Leider wird die Primärspule bei einem Primärstrom von 660mA sehr warm
>und ist deswegen für eine Anordnung auf Plexiglas nicht geeignet.

Versuche ein Kompensation des Streufeldes mit einem Reihenkondensator 
auf der Sekundärseite. Siehe Royer Converter.

Falk Brunner schrieb:
> Versuche ein Kompensation des Streufeldes mit einem Reihenkondensator
> auf der Sekundärseite. Siehe Royer Converter.

Habe die Sekundärseite eigentlich genauso berechnet wie die Primärseite.
mit:

C = ( 1 / 2Pi*f0)^2 * ( 1 / L)

f0 = 200kHz
L  = 9,7uH

C  = 66nF

oder?

Sorry,

grad erst gesehen :-o

Habe noch eine Frage zur Kompensation auf der Sekundärseite,

ist es nicht sinnvoller die Kompensation vor der Gleichrichting 
vorzunehmen?

@ Vitalij (Gast)

>Das Stimmt, jedoch hab ich die Schaltung mit Spice mal simuliert (siehe
>Anhang). Und komme auf die selben Ergebnessie wie im Aufbau (Aufbau
>andere Eingangsspannung).
>k = (128.942V/154.058V)/sqrt(0.000730H/0.000250H) = 0.49

Weil überall der gleiche, systematische Fehler drinsteckt. ;-)

U2/U1 = k * sqrt(L2/L1)

L1 ist aber die Induktivität der GESAMTEN Primärspule, hier also 4*250uH 
(L ~ N^2!). Und siehe da.

>k = (129.V/154V)/sqrt(730uH/1000uH) = 0,98

Was soll die Kopplung zwischen L1 und L3? L1 ist vollkommen ungekoppelt!

>Mein Ziel ist es eigentlich eine relativ hoche Leistung (50-100W)
>kontaktlos zu übertragen und einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen

Das ist mir schon klar 8-0

>(>75%). Dabei wird der Abstand nur von einer Gehäusewand (Kunststoff)
>bestimmt und ist mit etwa 2-max. 10mm angegeben.

Das ist aber schon deutlich mehr als 0,1mm ;-)

>Im Test hab ich diesen Abstand auf 0.1mm (genau ne Folie) reduziert um
>zu schauen welche maximale Leistung (25W) ich überhaupt rüberbekomme.

OK.

>Hab auch schon geschaut das ganze ohne der Streukompensation aufzubauen
>und ne normale Flachspule zu benutzen, ist ja auch einfacher zu wickeln,

???
Was hat die Streukompensation mit dem Wickeln zu tun?

@ Johannes v. L. (jvl)

>Habe noch eine Frage zur Kompensation auf der Sekundärseite,

>ist es nicht sinnvoller die Kompensation vor der Gleichrichting
>vorzunehmen?

Nicht nur sinnvoll, sondern nötig! Der Kondensator HINTER dem 
Gleichrichter ist zum Puffern, nicht Kompensieren.