mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Energie in Drossel sinkt mit zunehmendem Strom?


Autor: Seppl (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo!

Ich habe heute eine Drossel (ETD39 Kern mit Luftspalt) mit einer 
Messbrücke (Wayne Kerr) gemessen. Die Induktivität von 10mH bei 2A DC 
Bias stimmt ziemlich genau.
Aus neugierde hab ich einfach mal mehr Strom gegeben und wie  zu 
erwarten sinkt das L von 2A - 3A stark ab. Doch ab 3A belibt die 
Inuktivität dann konstant auf 1,8mH. Scheinbar wirkt nurmehr der 
Luftspalt.

Nun hab ich die Energie bei jedem Strom berechnet. Doch diese beginnt 
dann ab 2A (also wenn das L aufgrund von Kernsätigung sinkt) abzunehmen 
und steigt erst dann wieder wenn nurmehr der Luftspalt wirkt.

Bei 10mH und 2A sind 20mJ,
bei 3A sinkt es auf 2,8mH ab, was einer Energie von nurmehr 12,6mJ 
enspricht.

Wie kann das sein?

Autor: Andreas K. (derandi)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich tipp mal da drauf: Bei 3A DC BIAS kommt der Kern wohl garnicht mehr 
aus der Sättigung und das Messgerät misst nur noch den 
Quasi-Luftspulen-Anteil.

Autor: Seppl (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schon klar das bei 3A nur mehr der Luftspulen Anteil gemessen wird, doch 
wieso ist dann weniger Energie im Kern (Hauptsächlich im Luftspalt) als 
bei 2A? Die Durchflutung nimmt zu, damit auch die Feldstärke währen die 
Flußdichte aber abnimmt.

Versteh ich einfach nicht...

Autor: Andreas Ferber (aferber)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Seppl schrieb:
> Schon klar das bei 3A nur mehr der Luftspulen Anteil gemessen wird, doch
> wieso ist dann weniger Energie im Kern (Hauptsächlich im Luftspalt) als
> bei 2A? Die Durchflutung nimmt zu, damit auch die Feldstärke währen die
> Flußdichte aber abnimmt.

Die Induktivität ist in deinem Fall keine Konstante mehr, sondern eine 
Funktion der Stromstärke. Damit kannst du die einfache Formel für den 
Energiegehalt nicht mehr verwenden, sondern musst die Energie als 
Integral berechnen.

Andreas

Autor: Andreas K. (derandi)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ungeachtet dessen, das ich die Funktionsweise der Messbrücke nicht 
kenne, würde ich das DC-BIAS eher als "Vorstrom" bezeichnen, so ähnlich 
wie eine Vorspannung bei Elko-Kapazitätsmessgeräten.
Die Induktivität wird dann vermutlich mit einer dem Gleichstrom 
überlagerten Wechselspannung und sonstigen Zaubereien gemessen.
Bei 2 Ampere ist der Kern noch nicht in Sättigung, dessen 
Magnetisierbarkeit beeinflusst also noch die Induktivität 
(Blindwiderstand) der Spule.
Bei 3 Ampere fällt das weg, das Messgerät misst NUR noch den Luftanteil.
Es stecken aber immer noch die 20 mJ im Eisenkern, die würden da auch 
wieder rauskommen, würde man die Spule entladen.

Mal doch mal einen Graphen auf, Energie vs. Ampere. Ich stell mir den 
ungefähr so vor:

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Die Durchflutung nimmt zu, damit auch die Feldstärke währen die
Flußdichte aber abnimmt.

Fast. Das H Feld nimmt mit dem Strom zu, das B-Feld aber nicht. Der 
Zusammenhang zwischen B und H ist die Permeabilitaet, und die ist 
abhaengig von H selbst. Siehe auch 
http://de.wikipedia.org/wiki/Permeabilit%C3%A4t_%2..., etwas 
weiter unten.

Autor: Seppl (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ja DC-Bias ist einfach ein Vorstrom.

Ich hab euch mal meine Messungen und Berechnungen als Excel File 
hochgeladen.
L wurde bei verschiedenen I gemessen. Berechnet habe ich dann Al-Wert, 
µr, H, B und E(Energie). nergie auf zwei Arten, aus L und I, und B und 
H. (Ist gleich, klar kommt aus den selben daten).
In Diagrammen ist dann auf der x-Achse der Strom.

Vielleicht schaft es jemand die Messungen und Auswertung zu 
interpretiren.

MFG Seppl

Autor: Helmut S. (helmuts)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schöne Excel-Doku. Gefällt mir.

Meine Behauptung:

E = Integral( L(i)*I di) integriert von I1 bis I2

I1 ist bei dir 0, I2 der jweilige Endwert.

di muss natürlich sehr klein gewählt werden, z.B. 0,01A Schritte

Autor: Seppl (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das Integral ist mir schon klar. Wenn man eine Induktivität linear 
magnetisiert (also const U) und mittels Integral die Energie ausdrückt, 
kommt man ja genau auf das L*I^2/2.

Auch wenn L nicht konstant ist, aber bei einem bestimmetn Strom und 
Induktivität muss man doch einfach über L*I^2/2 die Energie für einen 
Arbeitspunkt bestimmen können.
Ähnlich wie beim einem fahrenden Auto mit m*v^2/2, da stimmt die Formel 
auch wenn sich die Masse ändert.

In meiner Tabele/Berechnung nimmt auch die Flußdichte ab. Weil sich der 
magnetische Widerstand (welcher ja linear von µr abhängt) ändert 
(zunimmt) und deshalb der magn Fluß abnimmt.

Irgendwie bin ich jetzt durcheinender, hoffenlich kann jemand, der sich 
mit Magnetismus besser auskennt Klarheit schaffen...

MFG

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Seppl schrieb:
> Ähnlich wie beim einem fahrenden Auto mit m*v^2/2, da stimmt die Formel
> auch wenn sich die Masse ändert.

Aber nur in der Newtonischen Mechanik. Bei Einstein schon nicht mehr.
Da nimmt die Masse zu bei hoeheren Geschwindigkeiten.

Autor: Helmut S. (helmuts)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ach ja und noch eins oben drauf.

E = Integral( L(i)*I di) integriert von I1 bis I2

B = 1/(N*A)*Integral( L(i) di) integriert von I1 bis I2

Bau das mal in dein Excel ein.

Autor: Seppl (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Lenzen: Deshalb hab ich auch zb Auto geschrieben, da kann man 
relativistische Effekte vernachlässigen. Mit Änderung der Masse dachte 
ich ganz einfach an Verbrennung von Kraftstoff.  Bis jetzt hab ich 
mechanisches immer nur nach dem guten Newton gerechnet, hat mich nie im 
Stich gelassen.
Lieber wäre mir ein Versuch die Messergebnisse zu erklären gewesen.

@ helmus S.: danke, ich werd das Integral mal in die Excel Berechnun
g einbauen..

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Seppl (Gast)

>Auch wenn L nicht konstant ist, aber bei einem bestimmetn Strom und
>Induktivität muss man doch einfach über L*I^2/2 die Energie für einen
>Arbeitspunkt bestimmen können.

NEIN! Das ist nicht der Fall. E = 1/2  L  I^2 ist der Sonderfall bei 
konstanter Induktivität.

>Ähnlich wie beim einem fahrenden Auto mit m*v^2/2, da stimmt die Formel
>auch wenn sich die Masse ändert.

Nö. Differenzen und Summen und so.

MFG
Falk

Autor: Helmut S. (helmuts)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hab mal meine Integralformeln für E und B in das Excel eingebaut.
Da ich nict weiß ob Excel integrieren kann, habe ich stattdessen Summen 
mit deinen Messpunkten gebildet. Bei starken Krümmungen passt das 
natürlich nicht 100%ig.

Mein neues B wird irgendwie nicht richtig in deiner Grafik dargestellt.
Kannst du das mal richten und dann nochmals hochladen.

Autor: Seppl (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke Helmut S, das sieht ja jetzt ziemlich realistisch aus. Der Knick 
ist auch dort wo man es dem Kermaterial nach vermuten würde. Un im 
Bereich des konstanten L, steigt die Energie auch mit Integration 
Stromquadratisch wie es sein soll.
Im Diagramm sieht man jetz auch schön das B in beiden Drosseln.

Jetzt weis ich, dass L*I^2 mit Vorsicht zu genießen ist.
Danke nochmals!

MFG

Autor: Helmut S. (helmuts)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Seppl

Danke für das Excel mit der richtig dargestellten B-Kurve.

Ich musste mir die Formeln auch erst wieder zusammenreimen.
Teilweise steht das im Hagmann, Grundlagen der Elektrotechnik.

Gruß
Helmut

Autor: Andreas K. (derandi)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hab ich ja garnicht schlecht geschätzt...

Autor: Seppl (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich hab jetzt auch Unterlagen gefunden wo es um Energie in Drosseln, 
Sättigung geht, teilweise sogar mit meiner eigenen Schrift, doch ich 
konnte mich einfach nicht mehr daran erinnern...

Aber jetzt stimmt die Welt wieder...
Danke nochmal!

MFG Seppl

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.