RLC-Schwingkreis

max schrieb:
> Ich möchte die Spannung am Kondensator messen und über diesen dann den
> Strom ermitteln.
> Geht das irgendwie?

Nein, aber wenn du am Widerstand misst...

max schrieb:
>Ich möchte die Spannung am Kondensator messen und über diesen dann den
>Strom ermitteln.
>Geht das irgendwie? Was muss ich weiterhin Spezielles beachten?

Ja, es geht, Kapazität des Kondensator und Frequenz müssen
bekannt sein, dann kann man daraus den Strom berechnen.
Die Spannungsmessung sollte sehr hochohmig erfolgen,
damit der Schwingkreis dadurch wenig Dämpfung bekommt,
am besten mit einem Oszillograf.

Ich habe keinen diskreten Widerstand, eigentlich sind es L und C 
alleine.
Wie hoch muss der Eingangswiderstand denn ca. sein? 1MOhm ausreichen?

max schrieb:
> Ich habe keinen diskreten Widerstand, eigentlich sind es L und C
> alleine.
> Wie hoch muss der Eingangswiderstand denn ca. sein? 1MOhm ausreichen?

Wie groß sind denn die Impedanzen von L und C?

max schrieb:
>Wie hoch muss der Eingangswiderstand denn ca. sein?
>1MOhm ausreichen?

Hängt vom Schwingkreis ab (L/C Verhältnis),
wenn die Spannung hoch ist schalte besser noch
ein 1:10 Teilertastkopf davor, damit hast du
dann 10 MOhm.

Günter Lenz schrieb:
> Ja, es geht, Kapazität des Kondensator und Frequenz müssen
> bekannt sein, dann kann man daraus den Strom berechnen.

Klappt nur bei diesen Spezialkondensatoren aus Unobtainium. Alle andere 
verhalten sich nicht ideal.

hinz schrieb:
> Günter Lenz schrieb:
>> Ja, es geht, Kapazität des Kondensator und Frequenz müssen
>> bekannt sein, dann kann man daraus den Strom berechnen.
>
> Klappt nur bei diesen Spezialkondensatoren aus Unobtainium. Alle andere
> verhalten sich nicht ideal.

Du meinst, aus C und f läßt sich die Impedanz Rc nicht berechnen?
Und aus L und f die Impedanz Rl auch nicht?

Huh schrieb:
> hinz schrieb:
>> Günter Lenz schrieb:
>>> Ja, es geht, Kapazität des Kondensator und Frequenz müssen
>>> bekannt sein, dann kann man daraus den Strom berechnen.
>>
>> Klappt nur bei diesen Spezialkondensatoren aus Unobtainium. Alle andere
>> verhalten sich nicht ideal.
>
> Du meinst, aus C und f läßt sich die Impedanz Rc nicht berechnen?
> Und aus L und f die Impedanz Rl auch nicht?

Ist dir der Unterschied zwischen idealen und realen Bauelementen nicht 
bekannt?

hinz schrieb:
> Huh schrieb:
>> hinz schrieb:
>>> Günter Lenz schrieb:
>>>> Ja, es geht, Kapazität des Kondensator und Frequenz müssen
>>>> bekannt sein, dann kann man daraus den Strom berechnen.
>>>
>>> Klappt nur bei diesen Spezialkondensatoren aus Unobtainium. Alle andere
>>> verhalten sich nicht ideal.
>>
>> Du meinst, aus C und f läßt sich die Impedanz Rc nicht berechnen?
>> Und aus L und f die Impedanz Rl auch nicht?
>
> Ist dir der Unterschied zwischen idealen und realen Bauelementen nicht
> bekannt?

Doch, es kommt doch aber immer auf das Verhältnis zwischen Impedanz und 
Verlustwiderstand an. Wenn die weit genug auseinander sind, spielt der 
Verlustwiderstand (bei C der Parallel-R) nicht so eine große Rolle.
Und bei L genau andersherum.

Na okay, du hast ja auch gesagt "nicht ideal"...

R gibt es keinen
L dürfte so um 125uH sein
C 4.7uF
Zur Sicherheit müsste ich das morgen nochmals überprüfen.
Ich dachte es spielt nicht so eine Rolle.
Frequenz 300-500kHz
Quellenspannung 500V

Ich muss ja über dem Kondensator die Spannung messen.

max schrieb:
> R gibt es keinen

Doch, R gibt es immer, auch wenn du nicht extra einen R eingbaut hast - 
so ist das mit realen Bauteilen. Bei der Resonanzfrequenz bestimmt dann 
übrigens R wieviel Strom fließt. Und wenn deine Bauteile eine hohe Güte 
haben, wird das ein ziemlich großer Strom.

max schrieb:
> L dürfte so um 125uH sein
> C 4.7uF
> Zur Sicherheit müsste ich das morgen nochmals überprüfen.
> Ich dachte es spielt nicht so eine Rolle.
> Frequenz 300-500kHz

Meinst du 300Hz bis 500kHz oder 300kHz bis 500kHz? Im zweiten Fall wärst 
du so weit oberhalb der Resonanz, dass du C weglassen kannst: dann ist 
alleine L für den Stromfluss ausschlaggebend.

Wenn du ab 300Hz loslegst: deine Resonanzfrequenz liegt rechnerisch bei 
6,6kHz. Der Blindwiderstand des Kondensators beträgt da 5 Ohm. In dem 
Fall wäre ein Oszi-Tastteiler parallel dazu keine besonders große 
Störung.

max schrieb:
> Quellenspannung 500V

Ernsthaft? Du weißt, dass im Resonanzfall ein Vielfaches davon an C 
abfällt? Was für einen Kondensator hast du denn da bitteschön? (ein Link 
zum Datenblatt wäre interessant.) Für wie viele kV ist dein C ausgelegt? 
Und wie viele kV halten dein Tastkopf und dein Oszi aus?

Um in der Praxis näher an der Realität zu bleiben mit der Schaltung, 
würde man den Ohmschen Widerstand der Drossel messen, eine bessere 
Drossel mit geringerem Ohmschen Widerstand verwenden und einen 
Meßwiderstand von genau diesem Wert in die Serienschaltung einbauen.

Wenn obiges nicht möglich ist, würden gleichzeitig die Spannung über dem 
Kondensator und der Spannungsabfall über einen kleinen eingebrachten 
Meßwiderstand gemessen werden. Bei dieser Messung ist das wirklich 
interessante die Abweichungen durch die parasitären Elemente des 
Bauteils.

Ich muss natürlich hinzufügen, dass ich eine Messelektronik in Form 
eines PCBs machen möchte. Bei diesen Frequenzen ein Kabel an der 
Messstelle anzubringen ist keine gute Idee, ich weiss. Vielleicht muss 
ich für den Prototypen selber einen RLC-Schwingkreis direkt auf dem PCB 
aufbauen, sodass ich die Signale direkt, so kurz wie möglich abgreifen 
kann. Aber ich muss trotzdem eine Messelektronik entwerfen, welche 
später übernommen werden kann in ein bestehendes System, bei dem die 
Stromauswertung durchgeführt werden soll. Mein Teil der Schaltung soll 
das messen und das Resultat weiterreichen.
Seht es als eine sogenannte Blackbox, die einen Input und einen Output 
hat. In der Blackbox findet der Messvorgang statt.
Ich habe zwar einen Oszi, aber der bringt mir nur bei der Entwicklung 
einen Vorteil. Danach ist er unbrauchbar als Messgerät.

Achim S. schrieb:
> max schrieb:
>> R gibt es keinen
>
> Doch, R gibt es immer, auch wenn du nicht extra einen R eingbaut hast -
> so ist das mit realen Bauteilen. Bei der Resonanzfrequenz bestimmt dann
> übrigens R wieviel Strom fließt. Und wenn deine Bauteile eine hohe Güte
> haben, wird das ein ziemlich großer Strom.

C alleine bildet sogesehen real schon einen Reihenschwingkreis RLC, ja.

> Meinst du 300Hz bis 500kHz oder 300kHz bis 500kHz? Im zweiten Fall wärst
> du so weit oberhalb der Resonanz, dass du C weglassen kannst: dann ist
> alleine L für den Stromfluss ausschlaggebend.

Ich meine 300k-500k.

> Wenn du ab 300Hz loslegst: deine Resonanzfrequenz liegt rechnerisch bei
> 6,6kHz. Der Blindwiderstand des Kondensators beträgt da 5 Ohm. In dem
> Fall wäre ein Oszi-Tastteiler parallel dazu keine besonders große
> Störung.

Bei Frequenzen von 300k-500k habe ich einen Impedanz von 0.067-0.11 Ohm.
Deshalb wollte ich die Spannung über dem Kondensator messen.

> max schrieb:
>> Quellenspannung 500V
>
> Ernsthaft? Du weißt, dass im Resonanzfall ein Vielfaches davon an C
> abfällt? Was für einen Kondensator hast du denn da bitteschön? (ein Link
> zum Datenblatt wäre interessant.) Für wie viele kV ist dein C ausgelegt?
> Und wie viele kV halten dein Tastkopf und dein Oszi aus?

Ja, aber ich bin ja weit über der Resonanzfrequenz, wie du sagst ja auch 
weit darüber. Ich hätte gedacht, dass meine Mindestfrequenz auf 20kHz zu 
legen, dann gibt es auch keine Probleme. (Betriebsbereich 20kHz -500kHz 
soll die Elektronik messen können). 20kHz als absolute Untergrenze zu 
definieren.

Vorteil. Danach ist er unbrauchbar als Messgerät.
>
> Achim S. schrieb:
>> max schrieb:

>> Wenn du ab 300Hz loslegst: deine Resonanzfrequenz liegt rechnerisch bei
>> 6,6kHz. Der Blindwiderstand des Kondensators beträgt da 5 Ohm. In dem
>> Fall wäre ein Oszi-Tastteiler parallel dazu keine besonders große
>> Störung.
>
> Bei Frequenzen von 300k-500k habe ich einen Impedanz von 0.067-0.11 Ohm.
> Deshalb wollte ich die Spannung über dem Kondensator messen.
>

Also hochohmig messen. Aber macht es denn überhaupt noch Sinn, das über 
die Spannung zu machen?

Dieter schrieb:
> Um in der Praxis näher an der Realität zu bleiben mit der
> Schaltung,
> würde man den Ohmschen Widerstand der Drossel messen, eine bessere
> Drossel mit geringerem Ohmschen Widerstand verwenden und einen
> Meßwiderstand von genau diesem Wert in die Serienschaltung einbauen.
>
> Wenn obiges nicht möglich ist, würden gleichzeitig die Spannung über dem
> Kondensator und der Spannungsabfall über einen kleinen eingebrachten
> Meßwiderstand gemessen werden. Bei dieser Messung ist das wirklich
> interessante die Abweichungen durch die parasitären Elemente des
> Bauteils.

Das ist eine sehr gute Idee, aber ich kann eben auf PCB-Basis nicht 
Widerstände einlöten und entlöten und letztendlich ist dann die 
Induktivität drin, die auch rein soll.

max schrieb:
> Aber macht es denn überhaupt noch Sinn, das über
> die Spannung zu machen?

Die Frage, welchen Sinn das ganze machen soll, stellt sich mir auch. 
Kannst du bitte etwas zu den Hintergründen deiner Messung sagen? Was ist 
das für ein seltsamer Schwingkreis, den du weit oberhalb seiner 
Resonanzfrequenz vermessen willst? Wozu dient dieser Schwingkreis 
eigentlich, warum musst du ihn mit einer Quellenspannung von 500V 
vermessen, welche Information willst du aus der Messung am Kondensator 
weit oberhalb der Resonanzfrequenz eigentlich gewinnen?

Und kannst du vielleicht auch noch erklären, worauf sich diese 
kryptische Aussage bezog:

max schrieb:
> Vorteil. Danach ist er unbrauchbar als Messgerät.


Zu folgender Aussage:

max schrieb:
> Aber ich muss trotzdem eine Messelektronik entwerfen, welche
> später übernommen werden kann in ein bestehendes System, bei dem die
> Stromauswertung durchgeführt werden soll. Mein Teil der Schaltung soll
> das messen und das Resultat weiterreichen.
> Seht es als eine sogenannte Blackbox, die einen Input und einen Output
> hat. In der Blackbox findet der Messvorgang statt.

Das heißt es reicht dir aus, wenn die Blackbox an deinem Prototypen 
funktioniert. Und wenn sie später an das bestehende System angeschlossen 
wird darf sie auseinanderfliegen?

Felix R. schrieb:

> Was "Max" damit jetzt will? Vielleicht die gleichgerichtete Spannung von
> "Sahra" aus Beitrag "Brückengleichrichter für 500 V, 500 kHz" damit
> etwas
> glätten?

Nein

Ich habe jetzt nochmals nachgesehen, es ist ein
L=120uH
C=220n

Nun das gibt etwa eine Resonanzfrequenz um die 30k-40kHz.
Die Schaltfrequenz f=100k, nicht wie oben erwähnt 300k-500k.
Die Anforderungen wurden fälschlicherweise kopiert und offensichtlich 
vergessen zu korrigieren. Fragt mich nicht warum.

Gut, das sieht nun besser aus, aber ich habe den Eindruck, dass 100k 
auch ziemlich hoch ist.

Es ist ein Schwingkreis, der für ein Induktionsfeld genutzt wird. Das 
Ganze wird mittels einer Halbbrücke mit IGBT's geswitcht. Den genauen 
Aufbau kenne ich selbst nicht.

Achim S. schrieb:
> max schrieb:
>> Aber macht es denn überhaupt noch Sinn, das über
>> die Spannung zu machen?
>
> Die Frage, welchen Sinn das ganze machen soll, stellt sich mir auch.
> Kannst du bitte etwas zu den Hintergründen deiner Messung sagen? Was ist
> das für ein seltsamer Schwingkreis, den du weit oberhalb seiner
> Resonanzfrequenz vermessen willst? Wozu dient dieser Schwingkreis
> eigentlich, warum musst du ihn mit einer Quellenspannung von 500V
> vermessen, welche Information willst du aus der Messung am Kondensator
> weit oberhalb der Resonanzfrequenz eigentlich gewinnen?
>
> Und kannst du vielleicht auch noch erklären, worauf sich diese
> kryptische Aussage bezog:
>
> max schrieb:
>> Vorteil. Danach ist er unbrauchbar als Messgerät.

Das Messgerät (Oszi) ist deshalb unbrauchbar, weil die Schaltung die 
Messung selbst durchführen soll.


>
> Zu folgender Aussage:
>
> max schrieb:
>> Aber ich muss trotzdem eine Messelektronik entwerfen, welche
>> später übernommen werden kann in ein bestehendes System, bei dem die
>> Stromauswertung durchgeführt werden soll. Mein Teil der Schaltung soll
>> das messen und das Resultat weiterreichen.
>> Seht es als eine sogenannte Blackbox, die einen Input und einen Output
>> hat. In der Blackbox findet der Messvorgang statt.
>
> Das heißt es reicht dir aus, wenn die Blackbox an deinem Prototypen
> funktioniert. Und wenn sie später an das bestehende System angeschlossen
> wird darf sie auseinanderfliegen?

Nein, Wenn ich doch die Spannung habe, die Spannung über der Halbbrücke 
(500V) kenne und weiss wie gross die Induktivität und Kapazität mit all 
den parasitären Einflüssen sind, dann kann ich doch davon ausgehen, dass 
die Schaltung danach auch nicht kaputt geht.

Ich hoffe, dass nun alle Missverständnisse geklärt sind.
Könnten wir nun wieder zum eigentlichen Thema zurück?

Hallo zusammen

Ich habe das mal simuliert.
Könnte mir vllt. jemand mitteilen, warum der Stromverlauf nie gleich 
aussieht?

max schrieb:
> Könnte mir vllt. jemand mitteilen, warum der Stromverlauf nie gleich
> aussieht?

Sicher kann ich es auch nicht sagen, aber ich vermute, dass du einfach 
zu kurz simulierst und das Ganze noch nicht eingeschwungen ist. 
Alternativ: simuliere mal mit der Option uic (skip initial operating 
point solution).

Danke, damit kann man sich schon wesentlich mehr vorstellen, auch wenn 
der Sinn hinter dem ganzen immer noch etwas schleierhaft ist. Wenn ich 
versuchen würde, in dem System den Strom zu messen, würde ich möglichst 
großen Wert darauf legen einen Stromwandler mit einschleifen zu können.

max schrieb:
> Nein, Wenn ich doch die Spannung habe, die Spannung über der Halbbrücke
> (500V) kenne und weiss wie gross die Induktivität und Kapazität mit all
> den parasitären Einflüssen sind, dann kann ich doch davon ausgehen, dass
> die Schaltung danach auch nicht kaputt geht.

Na dann ist ja alles prima. Für welchen Spannungsbereich hast du unter 
Berücksichtigung all dieser Größen dein Messgerät denn nun 
dimensioniert?

Vergiss dabei nicht, dass nach deiner Schaltungsbeschreibung die halbe 
Quellenspannung als DC-Spannung am Kondensator abfällt. Und denk auch 
daran, dass im eingeschwungenen Zustand die AC-Spannung am Kondensator 
vielleicht klein sein mag, dass dein Messgerät aber auch die ggf. 
wesentlich größeren Spannungen während des Einschwingvorgangs aushalten 
können muss.

max schrieb:
> Ich habe das mal simuliert.
> Könnte mir vllt. jemand mitteilen, warum der Stromverlauf nie gleich
> aussieht?

Das mit der Simulation ist eine gute Idee. Mit "nie gleich aussieht" 
meinst du wahrscheinlich "warum habe ich noch keine eingeschwungenen 
Zustand erreicht", oder? Simulier einfach mal über einen größeren 
Zeitbereich. Und Schalte noch einen gewissen ohmschen Widerstand in 
Reihe. Erstens entspricht das der Realität (weil deine Kompenten 
nichtideal sind und einen gewissen R-Anteil haben). Zweiten kommst du 
dann schneller in den eingeschwungenen Zustand.

max schrieb:
>Ich habe das mal simuliert.
>Könnte mir vllt. jemand mitteilen, warum der Stromverlauf nie gleich
>aussieht?

Was hast du denn erwartet, wenn verschiedene Frequenzen
an den Schwingkreis gelegt werden? Wenn du eine Rechteck-
spannung anlegst, die nicht der Resonanzfrequenz des
Schwingkreises entspricht, filtert der Schwingkreis
irgendwelche  Oberwellen aus. Und wenn du die
Resonanzfrequenz anlegst, macht ein Reihenschwingkreis
einen Kurzschluß und die Spannung im Schwingkreis wird
theoretisch unendlich hoch. Aber die Verluste verhindern
dies. Je nach Dämpfung kann die Spannung trotzdem sehr
hoch werden.

Christian S. schrieb:
> max schrieb:
>> Hallo zusammen
>>
>> Ich habe das mal simuliert.
>> Könnte mir vllt. jemand mitteilen, warum der Stromverlauf nie gleich
>> aussieht?
>
> Welchen Innenwiderstand hat denn die Quelle?
>
> mfG

Die Spannung vom Netz wird gleichgerichtet. Diese Spannung liegt dann 
über der Halbbrücke, am Mittelpunkt dann zwischen den beiden IGBTs 250V. 
Den einzigen Widerstand (quasi Innenwiderstand), den ich in dem Pfad vom 
Mittelpunkt sehe, ist der Leitungswiderstand und die parasitären 
Einflüsse (Spule, Kondensator), gegebenenfalls vielleicht noch den 
Widerstand der IGBTs, wenn man es vom Punkt wo 500V herrschen betrachten 
möchte.

Worauf willst du hinaus?

max schrieb:
> Worauf willst du hinaus?

Du hast Mist simuliert, weil du nur verlustfreie Teile genommen hast.

hinz schrieb:
> max schrieb:
>> Worauf willst du hinaus?
>
> Du hast Mist simuliert, weil du nur verlustfreie Teile genommen hast.

Ja ich simuliere das nachher nochmals länger mit einem Widerstand im 
Kreis.

Die Frage ist jetzt welche Grösse der Widerstand haben soll.
Der variiert je nach dem, ob ein Topf da ist oder nicht.
Also parasitäre Einflüsse allein oder parasitäre 
Einflüsse+Topfwiderstand.