Forum: HF, Funk und Felder induktive Energieübertragung durch Aluminium


von al (Gast)


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Hi, mein Ziel ist, einen in einem Aluminiumzylinder befindlichen 
Empfänger (12V Akkupack)induktiv mit Energie zu versorgen. Durch die 
Luft gehts wunderbar, steckt der Empfänger im Rohr, kommt quasi nix mehr 
an.

Das Rohr hat etwa CD-Durchmesser, eine Spule habe ich außen herum 
gewickelt, eine an der Innenwand, jeweils erstmal 10 Windungen, etwa 5mm 
hoch. Frequenz soll bei 470 kHz rum sein. Mit 4,7nF Kondenstoren jeweils 
einmal in Serie und auf der anderen Seite parallel. Eingangsspannung war 
so 10-25 Vpp.

Wie könnte man das Ganze zum Laufen bekommen? Oder zwecklos, wegen 
Absorbtion  und Wirbelfelder im Aluminium? Evtl. viel mehr Windungen 
verweden? Oder am Boden Spulen mit geringerem Durchmesser und Kern 
testen, auf der Innenseite das gleiche, so dass sich das Feld 
gebündelter über den Kern durch das Aluminium geht (äh verstanden ;-)?)

von Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite


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beachte Eindringtiefe(f) bei Skineffekt, wie ist denn die Wanddicke des 
Al-Rohres?

von al (Gast)


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Ach ja vergessen, schätz mal 1-2mm.

von Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite


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...mal abesehen davon, dass dein Rohr so
in jedem Fall eine Kurzschlusswindung ist. Erlaubt die Applikation einen 
axialen Schlitz?

von al (Gast)


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Das Rohr muss ganz bleiben. Also da sollte man nix dran machen.

von Plasmon (Gast)


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al schrieb:
> Das Rohr muss ganz bleiben. Also da sollte man nix dran machen.

Komplett geschlossenes Aluminiumrohr? Abgesehen von der 
Energieversorgung: Was erwartest du, wieviel der Empfänger da drin 
empfängt?

von Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite


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ist schwierig, weil dann eben eine Kurzschlusswindung entsteht. Die 
würde sowieso unabhängig von der einspeisenden Frequenz aufgeheizt 
werden. Ginge mit einem Rohr aus Glas oder Keramik...

von Harald W. (wilhelms)


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al schrieb:

> Das Rohr muss ganz bleiben. Also da sollte man nix dran machen.

Naja, wenn Du aussen einige kW einspeist, kommen innen vielleicht
einige mW an. Nebenbei könntest Du dich am hübschen rötlichen
Glühen des Rohres erfreuen.
Gruss
Harald

von al (Gast)


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Das ist ein Zylinder mit geschlossenem Boden und abbehmbarem Deckel, 
~60cm hoch, 12cm Durchmesser.

Um die Batterien zu laden, sind hinterm Gleichrichter auf der 
Sekundärseite 15-20 V, um 100mA Ladestrom. Alles ohne Al-Rohr.

von Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite


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jo, und dann mit Thermoelementen innen weiter ;-) @OP Verrätst du mal 
den Einsatzzweck? Ginge auch ggf. Kunstoffrohr? PTFE oder Hostaflon hält 
ja auch einiges an Chemie und Druck aus.

von j. c. (jesuschristus)


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Magnetisch übertragen, zwei Kernhälften eines Trafos, die faktisch durch 
die Wand geteilt sind.

von Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite


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>@Harald: Nebenbei könntest Du dich am hübschen rötlichen
Glühen des Rohres erfreuen...

vielleicht noch ein paar Photoelemente dazu, um auch noch den optischen 
Bereich mit einzubeziehen?

j. c. schrieb:
> Magnetisch übertragen, zwei Kernhälften eines Trafos, die faktisch durch
> die Wand geteilt sind.

@ Jesus: Das ist bei 2 mm Alu und 470 kHz auch nicht soo einfach. Selbst 
bei 50 Hz hast du bei 2 * 2 mm Luftspalt im Trafokern einiges an 
magnetischem Widerstand zu erwarten.

von al (Gast)


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Das soll wohl etwas bojenmäßiges sein und im Meer rumschwimmen. Ja wenn 
das so nicht geht, muss wohl auf Kunststoff ausgewichen werden.

@j.c. Daran hatte ich auch schon gedacht (siehe erster Post Ende).

von Falk B. (falk)


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@  al (Gast)

>Das soll wohl etwas bojenmäßiges sein und im Meer rumschwimmen. Ja wenn
>das so nicht geht, muss wohl auf Kunststoff ausgewichen werden.

Du MUSST auf etwas NICHTLEITFÄHIGES ausweichen. Kunststoff wäre 
problemlos. Ein Schalenkern, eine Häfte innen, eine aussen, ein [[Royer 
Converter]], fertig.

Beitrag "Re: Ferrit-Topfkern"

MFG
Falk

von al (Gast)


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Ja ich glaub da führt auch kein weiteres "forschen" nach einer Lösung 
zum Ziel.
Mit den Spulen muss ich mich aber mal weiter beschäftigen, wie ich da 
was wickel und wieviele Windungen etc. Über diesen Royer-Converter hab 
ich hier auch schon diverses gelesen.

von Plasmon (Gast)


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al schrieb:
> Ja ich glaub da führt auch kein weiteres "forschen" nach einer Lösung
> zum Ziel.
> Mit den Spulen muss ich mich aber mal weiter beschäftigen, wie ich da
> was wickel und wieviele Windungen etc. Über diesen Royer-Converter hab
> ich hier auch schon diverses gelesen.

Der Punkt ist wirklich schlicht und einfach die Eindringtiefe eines 
Wechselfeldes in einen Leiter. Daran kommst du mit keiner 
Spulenanordnung vorbei.

Entweder gehst du zu einer sehr niedrigen Frequenz oder du nimmst ein 
nichtleitendes Gehäuse.

Überschlägig hast du es mit folgenden Werten zu tun:

Leitfähigkeit von Al: 30e6 S/m
Eindringtiefe bei 50 Hz: 13 mm
Eindringtiefe bei 500 kHz: 130 µm

Die Feldstärken werden jeweils um exp(-Dicke/Eindringtiefe) bedämpft. 
Bei den beiden Frequenzen sind das

exp(- 2 mm/13 mm) = 0,85
exp(- 2 mm/0,13 mm) = 2,1e-7

Bei 500 kHz sind das also weniger -130 dB. Das brauchst du gar nicht 
probieren. Der Empfänger ist bei dieser Frequenz als abgeschirmt zu 
betrachten, wenn das Gehäuse nicht sonstige Öffnungen oder Schlitze hat.

von Falk B. (falk)


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@  Plasmon (Gast)

>Eindringtiefe bei 50 Hz: 13 mm
>Eindringtiefe bei 500 kHz: 130 µm

Wenn man das mal grob überschlägt und bei sagen wir 10mm Eindringtiefe 
landen will, braucht man ein schlechter leitfähiges Metall. LEider geht 
der spezifische Widerstand nur mit der Wurzel ein, macht also 
(10mm/0,13mm)^2 ~6000 bzw einen spezifischen Widerstand von ~160 Ohm 
mm^2 /m.

http://de.wikipedia.org/wiki/Spezifischer_Widerstand

Aluminium 25,5 e-3
Edelstahl 720  e-3
Graphit    8

Im Bereich von 160 liegt nix, entweder deutlich drübner oder darunter.
Also doch Kunststoff, das macht auch keine Probleme im Salzwasser (was 
bei Alu nicht der Fall ist!)

MFG
Falk

von Peter (Gast)


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>Der Punkt ist wirklich schlicht und einfach die Eindringtiefe eines
>Wechselfeldes in einen Leiter. Daran kommst du mit keiner
>Spulenanordnung vorbei.
Quatsch, das ganze hat nichts mit der Eindringtiefe zu tun, ein 
leitendes Rohr bildet eine ganz banale und niederohmige 
Kurzschlusswindung und das vom Kurzschlussstrom erzeugte Magnetfeld 
kompensiert das Magnetfeld im Innern des Rohres quasi zu 100%

von Plasmon (Gast)


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Peter schrieb:
> Quatsch, das ganze hat nichts mit der Eindringtiefe zu tun, ein
> leitendes Rohr bildet eine ganz banale und niederohmige
> Kurzschlusswindung und das vom Kurzschlussstrom erzeugte Magnetfeld
> kompensiert das Magnetfeld im Innern des Rohres quasi zu 100%

Das ist nur eine anschauliche Erklärung des gleichen Effektes. Wenn du 
so willst, sind es die Wirbelströme, die sich in einem Leiter so 
überlagern, dass es netto zu einer Stromverdrängung an die Oberfläche 
kommt. Die Eindringtiefe ist nur die Kennzahl, die sich ergibt, wenn man 
die Wellendifferenzialgleichung in einem leitenden Medium löst.

von al (Gast)


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Danke für die Berechnungen.

von Ulrich (Gast)


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Man kann auch durch Aluminium, aber damit die Eindringtiefe genügend 
groß ist, bzw. nicht zu strake Wirbelströme Auftreten müsste die 
Frequenz runter auf z.B. 50 Hz, ggf. auch noch weiter.
Ganz so schlimm wie oben Berechnet wird es nicht, denn das wird kein 
reines Aluminium sein, sondern eine Legierung mit höherem Widerstand. 
Als Metalle mit relativ hohem Widerstand kämen ggf. Edelstahl oder Titan 
(bzw. Titanlegierungen) in Frage.

Den Zylinder aus Kunststoff zu wählen ist die deutlich einfachere 
Lösung.

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