Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Güteberechnung von Spulen


von Meine Güte (Gast)


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Hallo zusammen,

laut Datenblatt hat eine Induktivität mit 100µH eine Güte von 60 bei 
500kHz und ein R von 1,8 Ohm.

Wenn ich die Güte manuell ausrechne so komme ich auf einen Wert von 
174,5.

Q = XL / R ; Q = (2 * 3,14  500000  0,0001) / 1,8

Woher kommt der Unterschied?

von U. B. (Gast)


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Das Eisen macht auch Verluste.
Bei 500 kHz gibt es, erst recht, wenn Eisen dabei ist, Skin-Effekt, der
den resultierenden Verlustwiderstand ebenfalls erhöht.

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Meine Güte schrieb:
> laut Datenblatt hat eine Induktivität mit 100µH eine Güte von 60 bei
> 500kHz und ein R von 1,8 Ohm.

Der Datenblattwert von 1,8 Ohm ist der Gleichstromwiderstand, nicht der 
Widerstand bei 500 kHz.

von Meine Güte (Gast)


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So, Mittagspause zu Ende...

U. B. schrieb:
> Das Eisen macht auch Verluste.

Ja, schon, aber das wären hier 50% der Güte?  Ich dachte immer, dass die 
Güte hauptsächlich vom Verhältnis XL/R, also dem ohmschen Widerstand(bei 
konstantem XL) beeinflusst wird?


Johannes E. schrieb:
> Der Datenblattwert von 1,8 Ohm ist der Gleichstromwiderstand,...

Ja, die halte ich auch in der Formel auseinander.

von Udo S. (urschmitt)


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Meine Güte schrieb:
> Ja, schon, aber das wären hier 50% der Güte?  Ich dachte immer, dass die
> Güte hauptsächlich vom Verhältnis XL/R, also dem ohmschen Widerstand(bei
> konstantem XL) beeinflusst wird?

Eher das Verhältnis von Xl zu Re(Xl), also dem Realteil des komplexen 
Wechselstromwiderstands. Und der ist frequenzabhängig und in den gehen 
dann Dinge wie Skineffekt und Ummagnetisierungseffekte ein.

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Udo Schmitt schrieb:
> Eher das Verhältnis von Xl zu Re(Xl)

Genau genommen ist es Im(Z) / Re(Z).

Z ist die gesamte Impedanz der Spule bei der jeweiligen Frequenz.

Der Imaginärteil setzt sich hauptsächlich aus der Induktivität und den 
parasitären Kapazitäten zusammen; der Realteil wie oben schon 
beschrieben aus den ohmschen Verlusten im Kupfer und den Verlusten 
(Wirbelstromverluste, Ummagnetisierungsverluste) im Kern.

Meine Güte schrieb:
> Ja, schon, aber das wären hier 50% der Güte?

Das ist durchaus möglich. Zum Teil werden Leistungs-Induktivitäten 
gezielt so dimensioniert, dass die Verluste (bzw. die 
Verlustleistungsdichte) im Kupfer und die Verluste im Kern ungefähr 
gleich groß sind.

von Udo S. (urschmitt)


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Johannes E. schrieb:
> Genau genommen ist es Im(Z) / Re(Z).

Ok, sorry, schon zu lange her. Wenn man sich einmal nicht vergewissert.
Ganz genau ist es der Betrag des Imaginärteils durch den Realteil.

von hewlett (Gast)


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Der Verlustwiderstand bei der Q-Berechnung der Spule ist zwar ohmisch, 
besteht aber aus der Summe aller Spulenverlustwiderstände, also nicht 
nur des ohmschen Widerstandes.
Dies ist durch Berechnung nur schwer möglich, man erhält R über die 
Messung von  Q = f res/b . Bei bekanntem L und f ergibt sich dann R und 
der wird eben wesentlich größer als 1,8 Ohm sein..

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Udo Schmitt schrieb:
> Ganz genau ist es der Betrag des Imaginärteils durch den Realteil.

Stimmt!

von hewlett (Gast)


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Und wie gross ist nun der Realteil ?
Um dessen Größe und Bestimmung geht es ja. Wie errechnest du den ?

von Johannes E. (cpt_nemo)


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hewlett schrieb:
> Und wie gross ist nun der Realteil ?
> Um dessen Größe und Bestimmung geht es ja. Wie errechnest du den ?

Wenn Q bekannt ist, dann gilt:
  R = (2*pi*f*L) / Q = (2*pi*500kHz * 100uH) / 60 = 5,2 Ohm ;-)

Wenn Q unbekannt ist, dafür aber die Kern- und Wicklungsdaten, muss man 
die Verluste im Kern und in der Wicklung berechnen.

Dazu gibt es Formeln und Tabellen der Kernhersteller und 
"Erfahrungswerte". Das ist natürlich schon relativ aufwendig.
Aber manchmal, vor allem bei sehr großen Drosseln oder Übertragern, wäre 
es noch aufwendiger, erst mal mehrere Spulen herzustellen und 
auszumessen, bis man irgendwann die gewünschten Eigenschaften erhält.

von hewlett (Gast)


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Besser geht es duch Messung. Entweder über die Bandbreite bei der 
Resonanzfrequenz oder mit einer Maxwell Brücke.
Für die Q Messung  benötigt man einen lose anzukoppelnden f-Generator 
mit 400-500 kHz , einen Drehko mit dem die Resonanzfrequenz in einem 
Parallelschwingkreis bestehend aus unbekannter Spule und dem Drehko 
eingestellt wird und ein Oszilloskop mit Tastkopf, um genügend hochohmig 
zu werden.
Nun die Amplitude ober und unterhalb der Resonanzfrequenz beim 0,7 
fachen der Resonanzspannung am Oszi ablesen und schon hat man die 
Bandbreite.
Annahme: man erhält B= 10 kHz, dann beträgt die Güte Q= 50.
Daraus dann einfach den gesamten Verlustwiderstand bei 500 kHz 
berechnen.
Macht man den Versuch bei anderen Frequenzen, ergeben sich für Q und R 
verschiedene, eben frequenzabhängige Werte !

von Johannes E. (cpt_nemo)


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hewlett schrieb:
> Besser geht es duch Messung. Entweder über die Bandbreite bei der
> Resonanzfrequenz oder mit einer Maxwell Brücke.

Ja, aber nur, wenn man so eine Drossel vor sich hat, die man vermessen 
kann.

Wobei es noch besser mit einem Induktivitätsmessgerät geht, welches die 
Güte bzw. den ohmschen Anteil direkt anzeigt.

Meine ursprüngliche Aussage bzw. die Ausgangsfrage hat sich auf den Fall 
bezogen, dass man ein Datenblatt hat, in dem die Güte angegeben ist.

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