Hallo Zusammen, nach ausgiebiger Suche im Forum/Netz habe ich nichts wirklich brauchbares gefunden und eröffne hiermit hoffentlich einen Thread, der nicht das große Gähnen auslöst. Ich habe einen LC-Parallelschwingkreis mit Gütefaktor Q~10 und möchte diesen so anregen, dass in dem Schwingkreis eine Leistung von 1 kW zirkuliert. Der Schwingkreis besteht aus 20nF (FKP-1 Kondensator) und 110uH (Wicklung mit HF-Litze 120*0.1mm, DC-Widerstand < 0.1 Ohm). Die Resonanzfrequenz liegt bei ca. 105.8kHz. In Betrieb habe ich derzeit die angehängte Schaltung (ScanSchaltplan.jpg). Bei 30V und im Mittel 30mA Versorgung bekomme ich auf Resonanz die im Foto gezeigten Spannungsverläufe an den Pins des Schwingkreis-Kondensators (FotoSpannungskurven.jpg; blaue Kurve: Pin Richtung Stromversorgung, gelb: Pin Richtung FET, rot: Differenz blau-gelb). Meine Fragen sind: wie muss ich diesen Schwingkreis treiben, so dass 1 kW Blindleistung zirkuliert - ist meine Schaltung dafür eigentlich prinzipiell geeignet? Welche Versorgungsleistung (Strom und Spannung) brauche ich dafür im Prinzip? Ich habe mal gehört, dass die zirkulierende Blindleistung mit Q^2 * Versorgungsleistung skaliert. Eigentlich kann das nicht sein, wenn nur der Strom mit Q überhöht wird, oder? Es wäre toll wenn mir dazu jemand was sagen kann! Ich freue mich über Kommentare/Hilfe! Viele Grüße, Phillip.
Was hast du vor? Ich glaub kaum, dass es ungehört verhallen wird, wenn du auf 108 khz mit 1kW Leistung sendest. Oder wird das ein Spannungswandler? Außerdem: Mit 30V sind 1kW seeeehr viele A! Mit freundlichen Grüßen, Valentin Buck
* Bei einer theoretischen Güte von 10 mußt Du theoretisch 100 Watt reinpusten um 1000 VA blindleistung am Kreisen zu erhalten. * Woher kommt Deine Angabe mit Q = 10 ? Hast Du da auch die Außenbeschaltung, sprich Treiber mit reingerechnet? Ich glaube kaum. Berücksichtige auch Abstrahlverluste. Das ist dann auch der Anteil, der den Stress mit den Nachbarn und Behörden auslöst. * Ansonsten lies erstmal http://de.wikipedia.org/wiki/Schwingkreis gründlich und versteh es vollständig.
Hallo Zusammen, Danke für Eure prompten Rückmeldungen! Meine Angabe mit Q ~ 10 kommt von dem Bild anbei. Zur Anregung habe ich einen lose an den Schwingkreis gekoppelten Frequenzgenerator verwendet. Das Signal habe ich mir via x10-Probe am Oszi angeschaut. Durch die Belastung mit der Probe würde ich erwarten, dass das tatsächliche Q des Schwingkreises sogar noch ein bisschen größer ist. ** Frage an Hubert: Wieso muss ich die Treiberschaltung bei der Gütemessung berücksichtigen? Ich fasse die Treiberschaltung in Analogie zum Meissner-Oszillator als Amplifier mit positivem Feedback auf. Somit dürfte doch nur das Q des Schwingkreises die Schwingungsamplitude begrenzen. Oder nicht? Oder ist die diskontinuierliche Anregung nicht in Ordnung? ** Antworten an Valentin und Hubert: Meine Anwendung ist keine Funkanwendung - ich will nichts senden. Ich möchte eine kleines Gerät, welches sich irgendwo innerhalb eines bestimmten Volumens befindet, drahtlos mit ca. 5W versorgen. Daher die Idee: das Volumen wird von zwei Spulen in Helmholtz-Konfiguration umschlossen, so dass bei einem Strom durch die HH-Spulen im umschlossenen Volumen eine homogene Felddichte entsteht. Innerhalb der Helmholtz-Spulen befindet sich eine kleine Abnehmerspule. Da die Ankopplung der kleinen Abnehmerspule an die großen Helmholtz-Spulen aufgrund der Größenverhältnisse ziemlich bescheiden ist, brauche ich eine anständige Magnetfelddichte und dementsprechend große Ströme in den HH-Spulen. Da ich aber nur 5W abnehmen will, möchte ich auch nicht viel mehr reinstecken müssen. Also wie kriege ich große Ströme bei einigen kHz ohne nennenswerte Leistung durch eine Induktivität gedrückt? Mit einem Schwingkreis. Also mache ich aus den HH-Spulen mit einem Kondensator einen parallelen LC-Oszillator. Senden soll der gerade nicht, denn ich will nur für die 5W am Gerät bezahlen und nicht die Strafe wegen Verstoß gegen die Funkregelungen. Aus sicht des Funkers habe ich eine Art Ringantenne, die ich maximal fehlangepasst betreiben möchte. Das Q meines Schwingkreises ist aufgrund von Abstrahlung auf weit über 10^6 begrenzt (jedenfalls nach der Formel für Loop-Antennen in "Antenna Theory: Analysis and Design" von C.A. Balanis). Also sollte da nix nenneswertes abstrahlen, oder? Spulenradius ist 110mm. Sonst geh ich zu niedrigeren Frequenzen, das skaliert ja sehr vorteilhaft mit der Wellenlänge. ** Weiss jemand wie die Kopplung meiner Spulen mit der Frequenz skaliert? ** Wie würde ich die Kopplung verbessern, wenn ich aus der Abnhemerspule ebenfalls einen Resonanzkreis, mit derselben Resonanzfrequenz wie dem HH-Spulen-Schwingreis, mache? Viele Grüße, Phillip
>Meine Anwendung ist keine Funkanwendung - ich will nichts senden. Ich >möchte eine kleines Gerät, welches sich irgendwo innerhalb eines >bestimmten Volumens befindet, drahtlos mit ca. 5W versorgen. aha ... und wie sonst soll das gehen ? und damit 5 w übertragen - nee ohne grössere Abstrahlung wird das nicht gehen (wenns überhaupt geht ) das bedeutet garantiert auch grössere Störungen in der Umgebung
Hi user, das geht indem ich nur stationäre oder evaneszente Feldmoden anrege. Die Umgebung ist nur bis innerhalb der Ausdehnung dieser Moden beeinträchtigt - also bis zu einem Abstand von ein paar Spulendurchmesssern. Wie gesagt, die Abstrahlung begrenzt das Q so gut wie nicht - d.h. da strahlt auch nichts ab. Auf welche Überlegung/Erfahrung stützt Du deine Aussage? Hast Du sowas schonmal gebaut? Viele Grüße, Phillip.
user schrieb: > und damit 5 w übertragen - nee > ohne grössere Abstrahlung wird das nicht gehen (wenns überhaupt > geht ) Auf Grund des Verhältnisses Objektgröße zu Wellenlänge wird es nicht stark strahlen. Stark ist relativ. Es wird schon senden, aber im Vergleich zu den 1000 Watt Blindenergie sehr wenig. Ich schätze < 0,1 Watt realer Poynting, also im Fernfeld. 5 Watt kriegst du im Nahfeld bestimmt übertragen. Die Effizienz wird nicht die höchste sein. 100 W rein, 1000 W drin 5 W raus = 5%. 100 W rein heißt (100 geteilelt durch Wirkungsgrad der Transistorstufe) Watt rein. Wirkungsgrad also < 5%. Guck mal hier: Beitrag "Re: Wer hat Erfahrung mit Induktionsöfen >1kW"
Silvio K. schrieb: > Es wird schon senden, aber im > Vergleich zu den 1000 Watt Blindenergie sehr wenig. Siehe auch Allgemeinzuteilung: Induktive Funkanwendungen bezüglich der einzuhaltenden Grenzwerte (sowie die dort genannte Vfg. 1/2010).
> * Bei einer theoretischen Güte von 10 mußt Du theoretisch 100 Watt > reinpusten um 1000 VA blindleistung am Kreisen zu erhalten. Und die 100 W verbraten die Schwingkreisbauteile thermisch, da ja nichts abgestrahlt wird ... Die angegebene Diode ist wohl etwas schwach bemessen ...
Jörg Wunsch schrieb: > Siehe auch Allgemeinzuteilung: Induktive Funkanwendungen bezüglich > der einzuhaltenden Grenzwerte (sowie die dort genannte Vfg. 1/2010). Ich weiß, mit solchen Bemerkungen mache ich mich bei den Funkamateuren unbeliebt. Es ist sicher alles streng reglementiert. Da stellt sich die Frage: Will man es machen oder nicht. Nicht die Frage: Darf man. Die einfach zu beantworten wäre: Nein, natürlich nicht.
Silvio K. schrieb: > Es ist sicher alles streng reglementiert. Hast du denn wenigstens mal reingeguckt in die Vfg. 1/2010 oder einfach nur in den genannten Wiki-Artikel? Es gibt einfach Grenzwerte, die du einhalten musst. Bei vernünftiger Wahl der Frequenz sind die gar nicht so dramatisch.
Kennst du schon http://www.eevblog.com/2011/01/04/wireless-power-transfer-transformer-tutorial/ ? Da wird das was du vorhast ganz gut erklärt! Was willst du eigentlich ganz genau machen? Einen Roboterarm im Vakuum versorgen? Kannst du das nicht mit Kabeln machen? Mit freundlichen Grüßen, Valentin Buck
Jörg Wunsch schrieb: > Hast du denn wenigstens mal reingeguckt in die Vfg. 1/2010 Jetzt habe ich mal reingeschaut. Danke für das Nachhaken. Für meine Anwendung müsste ich H= -15dBµA/m in 10 Meter Entfernung unterschreiten um legal zu sein. Müsst ich mal Messen. Ist die log. Einheit definiert durch 20*log_10(I/1µA) /m ? Oder ist das Meter mit drin im Logarithmus?
Phillip schrieb: > Meine Anwendung ist keine Funkanwendung - ich will nichts senden. Ich > möchte eine kleines Gerät, welches sich irgendwo innerhalb eines > bestimmten Volumens befindet, drahtlos mit ca. 5W versorgen. Royer-Converter kennst du? Vor allem wenn sich die Resonanzfrequenz durch deine Empfänger-Spule im Feld ändert, stell ich mir den einfacher vor als die Frequenz ständig nachzuregeln.
Silvio K. schrieb: > Für meine > Anwendung müsste ich H= -15dBµA/m in 10 Meter Entfernung unterschreiten > um legal zu sein. Dann hast du dir ja den zweitmiserabelsten Frequenzbereich gesucht, den du dir vorstellen kannst. Da wird es schon langsam aufwändig, das überhaupt zu messen. Ich würde an deiner Stelle bei den Frequenzen zu arbeiten versuchen, bei denen du bis +66 dBµA/m oder sogar bis +72 dBµA/m gehen darfst. > Ist die log. Einheit definiert durch 20*log_10(I/1µA) /m ? Ja. Es sind halt Dezibel, bezogen auf einen Referenzwert von 1 µA/m magnetischer Feldstärke.
Jörg Wunsch schrieb: > Dann hast du dir ja den zweitmiserabelsten Frequenzbereich gesucht, > den du dir vorstellen kannst. Ich merke gerade, dass ich inzwischen auf 125 kHz arbeite. Ich habe ursprünglich mit 150 angefangen. Damit bin ich in der Kategorie 66 dBµA/m. Und du meinst, ich bin im grünen Bereich? > Da wird es schon langsam aufwändig, > das überhaupt zu messen. Dank meines Arbeitgebers steht mir einiges an Messtechnik zur Verfügung.
Silvio K. schrieb: > Und du meinst, ich bin im grünen Bereich? Zumindest bist du 4 Größenordnungen besser dran als oberhalb 148,5 kHz. (Achte aber auf den Schutzabstand zu DCF49.)
Hallo Phillip, ich würde dir auch zu einem selbstschwingendem System raten. Dann bist du auch dann noch auf Resonanz, wenn die Last an der Sekundarseite dir deine Impedanzkurze verzerrt. >** Weiss jemand wie die Kopplung meiner Spulen mit der Frequenz >skaliert? Bin mir mit folgendem leider nicht 100% sicher also verzeih mir, wenn meine Angaben nicht korrekt sind. Wenn wir rein statische Magnetfelder in der Luft/Vakuum betrachten dann ist die Kopplung unabhängig von der Frequenz. Jedoch sind hohe Frequenzen leichter zu handhaben. Denn Hohe Frequenz --> kleine Induktivität kann verwendet werde --> dicker Draht --> wenig Verluste Kopplung = Magnetischer Fluss der Primärseite / Magnetischer Fluss der Sekundärseite. --> Usek=Uprimär * Windungen Primärseite/Winklungen Sekundärseite *k
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