Induktive Kopplung mit Spice

@  C. P. T. (jimpanse)

>Die Kopplung zwischen Primär ud Sekundärspule ist hingegen nicht so
>hoch.
>Wie kann ich Spice das klarmachen?

Di gibt es das Element L Coupling, dort trägt man die Namen der beiden 
zu koppelnden Induktivitäten und den Koppelfaktor ein.

>Nummer eins ist um Plastik gewickelt,
>Nummer zwei um eine Weißblechdose.

Naja, wird eher schwierig. Ein praktischer Test ist hier einfacher. Und 
Metall bzw. Blech ist kein guter Kern für einen HF-Trafo, Stichwort 
Wirbelströme.

>Plastik->Stromaufnahme des Royers 0,2A Frequenz ca. 80kHz.
>Weißblech->Stromaufnahme des Royers 0,6A Frequenz ca. 90kHz.

Siehe oben.

>Bei beiden Spulen ist der Spitzestrom jedoch in der gleichen
>Größenordnung.

Sicher, weil der Strom im Schwingkreis auch bei Leerlauf 100% beträgt 
und annähernd lastunabhängig ist.

>Gibt es eine Möglichkeit dies mit Spice zu simulieren?

Jain. Ein einfcher Trick ist ein zusätzlicher Lastwiderstand, denn genau 
das machen die Wirbelströme. Zusätzlich wird die Induktivität deiner 
Spule kleiner, miss mal nach.

> Di gibt es das Element L Coupling, dort trägt man die Namen der beiden
> zu koppelnden Induktivitäten und den Koppelfaktor ein.

Dankeschön.

> Zusätzlich wird die Induktivität deiner
> Spule kleiner, miss mal nach.

Bei acht Wicklungen ändert sich die Induktivität in Abhängigkeit
vom Material nur wenig. Ist im Bereich von ein paar µH.

Wäre es sinnvoll Wirbelströme zu vermeiden indem man z.B. Ferritfolie
zwischen Spule und Dose einfügt?
Inwieweit wird der Kopplungsfaktor davon beeinflusst?

@  C. P. T. (jimpanse)

>Wäre es sinnvoll Wirbelströme zu vermeiden indem man z.B. Ferritfolie
>zwischen Spule und Dose einfügt?

Nimm transparentes Aluminium.
Im Ernst, warum wird immer so kompliziert gedacht und nach Dingen 
gegriffen, die es vielleicht gar nicht gibt. Ferritfolie? Hmm? Warum 
willst du die Spule auf eine Blechdose wickeln? Nimm Kunststoff.

>Inwieweit wird der Kopplungsfaktor davon beeinflusst?

Ohne Kenntnis der Geometrie kann man da nicht viel sagen.

Zur Ferritfolie:
http://www.mercateo.com/p/615-Q60781/EMV_Ferritfolie_F_96_190x190x0_225mm.html

Die Blechdose hat zwei für mich wichtige Eigenschaften:
- magnetisch
- schnell zu beschaffen
Ich denke an eine Art Kunstobjekt.
Es soll dabei u.U. ein Levitron bei rausspringen mit
der Option elektrische Energie im inneren der Dose zur Verfügung zu 
haben.

Die Frage nach dem Sinn der Dose ist ja auch absolut sekundär.
Vorerst interessieren mich die theoretischen Aspekte,
daher auch die Simulationsmöglichkeiten mit Spice.

Könnte die oben angegebene Folie als Puffer zwischen Dose und
Spule helfen?

Du bist der erste der eine Blechdose(guter Stromleiter) als HF-Kern 
nehmen will. Warum ignorierst du die Tatsache, dass das eine 
Kurzschlusswindung ist und so etwas will man garantiert nicht haben. Du 
bist auf dem falschen Weg.

Für alle Skeptiker, die die Dose nicht als alternativlos hinnehmen 
möchten:
Ich möchte quantitativ nachvollziehen, welchen Effekt
eine Blechdose für den Royer Converter hat.
Ich habe registriert, dass es Eigenschaften gibt, die man
im Normalfall nicht möchte. Dafür danke.

Zurück zum eigentlichen Thema:
Könnte die Folie helfen?
Wäre eine Flachspule am Boden der Dose besser?

Mach einen Längsschlitz in die Dose um den Windungskurzschluss zu 
unterbrechen.

@  C. P. T. (jimpanse)

>Ich möchte quantitativ nachvollziehen, welchen Effekt
>eine Blechdose für den Royer Converter hat.

Schrieb ich das nicht? Sie ist eine Kurzschlusswindung, die so wie ein 
Induktionskochfeld Wärme erzeugt.

>Könnte die Folie helfen?
>Wäre eine Flachspule am Boden der Dose besser?

Ja, dann könnte man zwischen Dose und Spule eine Ferritplatte oder Folie 
einbringen, die den Effekt der Kurzschlußwindung deutlich dämpft, eben 
weil das Magnetfeld sich dann im Wesentlichen im Ferrit ausbreitet.

Ich frage mich gerade, wo der große Unterschied ist
zwischen einer Blechdose als Kern und einem Metallkern.
Ein Metallkern hätte doch einen ähnlichen Effekt.
Beim Kern kämen dann sogar noch Hystereseverluste hinzu.
Ist die Dose schlechter als der Kern?

Hallo C. P. T.,
was meinst mit "Metallkern"? Bei einem richtigen Metallkern kommt 
folgendes heraus:

http://internet.bodycote.org/deu/media/files/Brochures/Processes/Heat-Treatment/Induktionshaerten_de.pdf

Oder ist es doch ein Ferritkern?

Nun ja, bei einer Blechdose ist das Material ja nicht so stark. Aber 
deshalb ist die magnetische Wirkung ja auch um so geringer.

Aber probiere es doch einfach aus. Berichte uns dann einmal.

Gruss Klaus.

Metall ist in der Dose und im Ferrit, genauso wie im Draht. Suche nach 
ferromagnetisch, hardmagnetisch, weichmagnetisch, Hystereseverluste. Geh 
in die nächste Unibibliothek und leih dir den Snelling "Soft Ferrites".

Gar kein Kern. Nimm zwei kegelförmige Spulen. Die Ausrichtung ist dann 
auch automatisch bei der Annäherung. So wie bei Unterwasserrobotern. 
Vielleicht ist das was für dich. Wir können halt nur raten, wenn du 
nicht genaue Angaben bringst.

SPICE kann das nicht aus der Geometrie simulieren. Die physikalischen 
Daten müssen erst in ein elektrisches Modell übersetzt werden. Du 
scheiterst also sofort am erstmal unbekannten Koppelfaktor und den 
Induktivitäten.

@ Abdul K.

Die hier gegebenen Antworten deuten darauf hin, dass eine Blechdose
ein denkbar schlechter Kern für eine Spule ist, wenn man diese im Royer
verwenden möchte.
Ich frage mich ob ein ferromagnetischer Vollkern (is die Dose ja 
schließlich
auch) auch so schlimm ist, wie die Dose.

@  C. P. T. (jimpanse)

>Die hier gegebenen Antworten deuten darauf hin, dass eine Blechdose
>ein denkbar schlechter Kern für eine Spule ist, wenn man diese im Royer
>verwenden möchte.

Jo.

>Ich frage mich ob ein ferromagnetischer Vollkern (is die Dose ja
>schließlich

Ferromagnetischer Vollkern ist zu allgemein. Und eine Doser ist alles 
andere als ein Vollkern.

>auch) auch so schlimm ist, wie die Dose.

Ein FERRITKERN wäre optimal. Denn Ferrit hat trotz ferromagnetischer 
Eigenschaften einen recht hohen Volumenwiderstand, dadurch gibt es wenig 
Wirbelströme.

Stellst du dich nur dumm oder ist es einfach so?

Bei den Frequenzen ist die Blechdose ein schlichter Fastkurzschluß und 
wird einfach heiß. Ferrite konzentrieren/leiten die Energie nur. Das 
wurde dir nun mehrfach in diversen Varianten vorgekaut.

Bendenke auch, daß Ferrite kaum zu bearbeiten sind. Bleche kannst du 
beliebig biegen.


Wir wollen jetzt wenigstens eine Mechanikskizze sehen, denn wir sind 
keine Schimpansen.

Falk Brunner schrieb:
> Ferromagnetischer Vollkern ist zu allgemein. Und eine Doser ist alles
> andere als ein Vollkern.

Ich meinte, die Dose sei lediglich ferromagnetisch. Sorry für
die Ungenauigkeit.

Jeglicher Aufbau ist egal, es geht um das Prinzip.

Ich wickle eine Spule um eine Dose.
Ergebnis: Dose schlecht.

Jetzt wickle ich eine Spule um einen Vollkern aus Metall,
analog zur Dose nur eben voll.
Ergebnis: Wahrscheinlich immernoch schlecht. Oder?

ja

Bei normalen Metall und nicht all zu niedriger Frequenz: ja.
->Wirbelstromverluste

Deswegen nimmt man ja Ferrite oder bei niedrigen Frequenzen geschichtete 
isolierte Eisenlagen.

Das sind alles absolute Grundlagen, die man in jedem einschlägigen 
Lehrbuch lesen kann.

Hier im Forum gehts eigentlich um Dinge, die man so nicht so leicht per 
Google und Biblio lösen kann.
Eine geeignete Frage ist eine auf die Google nichts oder nur sinnloses 
Gewirr bringt.

Abdul, heute so elitär unterwegs?

Oben wurde erwähnt ich sei der erste, der eine Dose
als Kern benutzen würde. Ich hab mich gefragt ob's am
Material oder der Form liegt.
Ich hab nach dem Vergleich zweier schlechter Kerne gefragt.
Nicht nach der optimalen Lösung ( Ferrite sind dies ohnehin nicht).
So wie ich es bisher verstehe, ist die Dose besser
als ein Stahlkern.

Falk Brunner schrieb:
> Abdul, heute so elitär unterwegs?

Ich hab die Hoffnung hier aufgegeben.

OK, ich jetzt auch :-(

Oje ich merke , dass das für euch hart.

Bitte erklärt was die Funktion des Royer Converters
mehr stört. Ein Stahlzylinder mit dünner Außenwand
oder ein vollständiger Stahlkern?

Die Unterschiede sind nicht allzu groß, der Zylinder verheizt 
wahrscheinlich etwas mehr Energie.

Naja. Hart ist ja ok, aber das?! Generell mache ich gerne jeden Mist 
mit. Bin da ganz Kleinkind.

Irgendwo las ich das mal: "Ein Schimpanse kann sehr wohl Schach spielen 
lernen, es wird ihm aber nie in den Sinn kommen dies zu tun."

Sorry, das paßt einfach zu gut.


Was hindert dich daran, den ausgetretenen Wegen erfahrener Entwickler zu 
folgen?

Hallo C. P. T.,
bau das Ding doch einfach mal und sagt uns ob es anfängt zu glühen.
Gruss Klaus.

Abdul K. schrieb:
> Was hindert dich daran, den ausgetretenen Wegen erfahrener Entwickler zu
> folgen?

Naja, ich versuche die Theorie zu verstehen.
Die Einsatzmöglichkeiten und Grenzen des Royer Converters
interessieren mich.
Die Sekundärspule nicht um Stahl wickeln zu können,
ist eine nicht unerheblich Einschränkung.
Es gibt ja immerhin Situationen in denen dies angemessen wäre.

Tut mir leid, wenn es den Anschein vermittelte, ich sei lernresistent.

Wer ist eigentlich dieser Schach? ;-)

Klaus Ra. schrieb:
> Hallo C. P. T.,
> bau das Ding doch einfach mal und sagt uns ob es anfängt zu glühen.
> Gruss Klaus.

Hab's gebaut. Glüht nicht.

Troll.

Sorry für gestern, manchmal steht man einfach auf dem Schlauch.
Die Übertragbarkeit von induktiver Kopplung auf Systeme
wo vorher nur statische Magnetfelder benutzt werden (meistens mit 
Eisenkern)
wollte ich hier ausloten (z.B. Magnetventile).
Die Blechdose funktioniert. Wichtig ist nur, dass die Verlustleistung
quadratisch mit der Frequenz skaliert.
Den Zusammenhang zwischen Materialstärke und Verlustleistung hab ich 
nicht gefunden.
Vermutlich ala Skin-Effekt mit Exponentialverlauf.

Dann dürfte zwischen Zylinder und Vollkern kein großer
Unterschied sein, wobei der Zylinder besser dabei wegkäme.

Das statische Magnetfeld begrenzt durch die dann früher eintretende 
Sättigung zusätzlich die mögliche Übertragungsleistung.

> Dann dürfte zwischen Zylinder und Vollkern kein großer
> Unterschied sein, wobei der Zylinder besser dabei wegkäme.

Das Suchwort dazu ist "Eindringtiefe"


Gruss

Michael

Michael Roek schrieb:
> Das Suchwort dazu ist "Eindringtiefe"

Ich habs mittlerweile auch mal überschlagen und lande
im Bereich von µm.
Jetzt ist schon klar, warum Zylinder oder Vollkern
praktisch keinen Unterschied macht.

> Jetzt ist schon klar, warum Zylinder oder Vollkern
> praktisch keinen Unterschied macht.

Prima!

gruss

Mcihael