Magnetische Feldstärke von hochfrequenten Feldern

Sind leider alle falsch. Wie kommst du darauf, dass es so sein sollte ? 
Die physikalischen Gesetze, in diesem Fall Maxwell erklaeren den 
Sachverhalt passend. Zeig uns welches Gesetz deiner Ahnung nach einen 
der vorgeschlagenen Punkte unterstuezten sollte.

es ist bei dem hochfrequenten Versuch einmal ein kleinerer induktor 
genutzt worden.

∫dB/dt • dA

würde dies durch das gesetz erklärt werden?

Bei gleichem Strom ! ja. Aber ein Induktor laesst einen kleineren Strom 
durch. Z:= i x omega x L

Bei Hochfrequenten Feldern fließt der Strom doch aufgrund des 
Skieneffektes mehr an den Kanten. Dadurch ist doch dA kleiner.


Also wir haben einen Versuch gemacht mit mittel- und hochfrequentem 
Umrichter bei GLEICHEM Induktor und GLEICHEM Strom. Trotzdem sind die 
Absolutwerte deutlich anders. Kann man dies vllt. auf den Skin-Effekt 
zurückführen?

Von welchen Frequenzensprechen wir denn ? Wie wurde was gemessen ? Wenn 
der Skineffekt zum Problem wird, gibt es noch HF-Litze.
Eine vermasste skizze waere noch gut.

10 kHz  vs. 100 kHz

Wie gross ist die Spule und wie wurde das Feld wo gemessen ?

es war ein ganz gewöhntlicher ringinduktor, durchmesser 80 
mm....entfernung die gemessen wurden, waren, 30 60 90 cm.

nochmal zum verständnis:

wir haben mf und hf anlagen vermessen, und bei EINER hf anlage hatten 
wir einen kleinenern induktor (20 mm durchmesser) weil der bei 400 khz 
sehr niederinduktiv sein muss.

lg sarah

ich kann leider kein foto liefern.

der induktor hatte keinen kern.

wir haben die messsung NICHT entlang der achse durch den induktor 
gemacht sondern einfach die entsprechenden längen vom induktor entfernt, 
messungen betrieben.

kann sich da nocheinmal bitte jemand zu äußern?

"Bei Hochfrequenten Feldern fließt der Strom doch aufgrund des
Skieneffektes mehr an den Kanten. Dadurch ist doch dA kleiner.


Also wir haben einen Versuch gemacht mit mittel- und hochfrequentem
Umrichter bei GLEICHEM Induktor und GLEICHEM Strom. Trotzdem sind die
Absolutwerte deutlich anders. Kann man dies vllt. auf den Skin-Effekt
zurückführen?"


lg sarah

Sarah E. schrieb:
> "Bei Hochfrequenten Feldern fließt der Strom doch aufgrund des
> Skieneffektes mehr an den Kanten. Dadurch ist doch dA kleiner.
>
> Also wir haben einen Versuch gemacht mit mittel- und hochfrequentem
> Umrichter bei GLEICHEM Induktor und GLEICHEM Strom. Trotzdem sind die
> Absolutwerte deutlich anders. Kann man dies vllt. auf den Skin-Effekt
> zurückführen?"

Mit dem Skineffekt hat das überhaupt nichts zu tun. Dieser hat nur lokal 
innerhalb de Wicklung Einfluss auf die Feldverteilung. Ausserhalb wirst 
Du nichts davon merken.

Bei solchen Fragen und Aussagen Deinerseits kann ich mir gut vorstellen, 
dass Deine Messung gar keine Messung ist.

Also nochmal die Frage: Wie versuchst Du, das Feld zu messen?

Wir hatten eine externe Firma zu Gast mit Messequipment, dass in 
bestimmter Entfernung zwischen Induktor und Messkopf das Feld gemessen 
hat.

Aha. Das solltet ihr aber auch selbst koennen. Ein Wechselmagnetfeld 
misst man mit einer kleinen Spule, zB 5mm durchmesser 2 windungen. dann 
einen 50 Ohm in Serie und auf ein Oszilloskop oder auf einen Signal 
Analyzer mit logarithmischer Anzeige. So eine Spule kann man mit einer 
Helmholtz Spule kalibrieren. Bei dieser kann man das Feld genau rechnen, 
und es ist relativ konstant im Messfeld.

Das Feld wäre dann viel zu groß, im Induktor fließen bis zu 10.000 A und 
der Zugang zum Induktor ist schwierig.

Hochfrequente Felder sind ja elektromagnetische gekoppelt und von der 
Quelle entbunden (lt. Fachbuch).

Kann es damit zusammenhängen, dass man bei hochfrequenten Felder ein 
deutlich kleineres Feld bei gleicher Entfernung hat?

Sarah E. schrieb:
> fließen bis zu 10.000 A

tolles Gerät!

> Einmal führt Hochfrequenz zu
> einem nenneswerten Neumanneffekt beim Strombelag und damit dem
> Skin-Effekt, der den effektiven Strom reduziert, der das Magentfeld
> erzeugt und zum anderen unterliegen die Sensoren und Messschleifen oft
> Hystereseeffekten, die das Magnetfeld nicht in linearer Weise umsetzen.


Heißt das, dass der Skineffekt ja dazuführt, dass der Strom durch 
weniger Fläche fließt und somit das Magnetfeld geringer ist?

Bei unserer MF und HF Anlage floss aber vom Betrag her der gleiche 
Strom.



> Bei Übertragern z.B. folgt das Material der HF nicht mehr beliebig und
> erzeugt von quasi-Kapazitive Effekte. Die Hysterese wird dann
> kreisförmig.


Der Messkopf ging aber sogar von der Betriebsanleitung her bis 30 MHz.

sonst noch irgendwelche ideen, wie sich die messunterschiede /messfehler 
begründen könnten?


lg sarah

Wir sollten vielleicht ein paar Fotos der Anordnung sehen koennen

Ich warte noch auf den Bericht der Fa. die uns untersützt hat.


Bei elektromagnetischen Feldern spricht man ja oft von 
Expositionsbereichen.


Hat jemand eine gute Definition von dem Wort "Exposition"?

"Jemanden mit einer Größe beaufschlagen, eine Größe einwirken lassen". 
Bei Feldern gilt die 26. VO des BImSchG 
(http://www.gesetze-im-internet.de/bundesrecht/bimschv_26/gesamt.pdf), 
die Berufsgenossenschaften sind m.E. aber etwas präziser 
(http://www.systronemv.de/NISV/BGR-B11.pdf).

Siebzehn mal Fuenfzehn schrieb:
> Wir sollten vielleicht ein paar Fotos der Anordnung sehen koennen

Ist vermutlich top secret ;)

Wie lautet der allgmeine Zusammenhang zwischen Strom und magnetischer 
Feldstärke?

Schaue ich bei Wikipedia unter magnetischer Feldstärke, sind 
verschiedene Geometrien gezeigt und der spezielle Zusammenhang.

Sarah E. schrieb:
> Wie lautet der allgmeine Zusammenhang zwischen Strom und magnetischer
> Feldstärke?

So:

Vielen Dank.


Kann man die Gleichung derart abändern, dass ich ein I statt dem J 
enthalten habe?

lg sarah

Für spezielle Geometrien kann solche Näherungen machen. Einen dünnen 
Draht kann man z.B. als Linienstromdichte annehmen. Dann vereinfacht 
sich der Ausdruck zu einem Linienintegral über den Strom entlang des 
Drahtes.

Eine grosse, dünne Kupferplatte könntest Du als Flächenstromdichte 
annehmen usw.

Bei dem einen Versuch haben wir ja einen deutlich kleineren Induktor 
benutzt, was auch, trotz des hohen Stromes, ein kleineres magnetisches 
Feld erklärt oder?

Begründung:
Somit wäre dA ja kleiner: E = ∫dB/dt • dA

Wenn dem so ist, wie kann ich die Formel derart ändern, dass ich ein "H" 
reinbekomme? Wir haben uns ja auf das magnetische, nicht auf das 
elektrische Feld konzentriert.

Sarah E. schrieb:
> Wenn dem so ist, wie kann ich die Formel derart ändern, dass ich ein "H"
> reinbekomme? Wir haben uns ja auf das magnetische, nicht auf das
> elektrische Feld konzentriert.

Im Fernfeld über den Feldwellenwiderstand des freien Raumes. Bei 1o kHz 
= lambda= 30 km nicht unbedingt einfach. Kurz und gut: da in 
unmittelbarer Nähe der Felderzeugung E- und H- Feld mit beliebigem 
Winkel aufeinanderstehen, geht dieses Verfahren nicht.
Also weiter H- Feld messen.

Sarah E. schrieb:
> Also wir haben einen Versuch gemacht mit mittel- und hochfrequentem
> Umrichter bei GLEICHEM Induktor und GLEICHEM Strom. Trotzdem sind die
> Absolutwerte deutlich anders. Kann man dies vllt. auf den Skin-Effekt
> zurückführen?

Was genau bedeutet bei "GLEICHEM Strom"? Wurde einfach nur am Umrichter 
der gleiche Strom eingestellt oder wurde tatsächlich der Strom im 
Induktor gemessen? Das ist bei 10.000 A und 100 kHz gar nicht so 
einfach.

Falls die Messung korrekt ist, also der Sensor bei beiden Frequenzen die 
Feldstärke korrekt misst und der Induktorstrom auch identisch ist, dann 
ist die Kapazität des Induktors eine mögliche Fehlerquelle. Diese 
Kapazität bewirkt, dass ein Teil des Stroms nicht durch die Wicklungen 
fließt und deshalb auch kein Magnetfeld erzeugt.

Die Kapazität wirkt sich bei höheren Frequenzen natürlich stärker aus.

Was befindet sich denn im Magnetfeld des Induktors? War der Induktor bei 
der Messung im Freiraum, also ohne irgendwelche leitfähigen Gegenstände 
in der Nähe (abgesehen vom Magnetfeldsensor) oder war da ein 
"Werkstück", das magnetisch mit dem Induktor gekoppelt ist?

Ich frag nochmal anders: Wenn ich einen Induktor habe mit kleinem und 
großen Durchmesser, ist bei GLEICHEM Strom und GLEICHER Entfernung die 
magnetische Feldstärke die gleiche oder ist sie aufgrund von ∫dB/dt • dA 
anders?

Johannes E. schrieb:
> Sarah E. schrieb:
>> Also wir haben einen Versuch gemacht mit mittel- und hochfrequentem
>> Umrichter bei GLEICHEM Induktor und GLEICHEM Strom. Trotzdem sind die
>> Absolutwerte deutlich anders. Kann man dies vllt. auf den Skin-Effekt
>> zurückführen?
>
> Was genau bedeutet bei "GLEICHEM Strom"? Wurde einfach nur am Umrichter
> der gleiche Strom eingestellt oder wurde tatsächlich der Strom im
> Induktor gemessen? Das ist bei 10.000 A und 100 kHz gar nicht so
> einfach.
>
> Falls die Messung korrekt ist, also der Sensor bei beiden Frequenzen die
> Feldstärke korrekt misst und der Induktorstrom auch identisch ist, dann
> ist die Kapazität des Induktors eine mögliche Fehlerquelle. Diese
> Kapazität bewirkt, dass ein Teil des Stroms nicht durch die Wicklungen
> fließt und deshalb auch kein Magnetfeld erzeugt.
>
> Die Kapazität wirkt sich bei höheren Frequenzen natürlich stärker aus.
>
> Was befindet sich denn im Magnetfeld des Induktors? War der Induktor bei
> der Messung im Freiraum, also ohne irgendwelche leitfähigen Gegenstände
> in der Nähe (abgesehen vom Magnetfeldsensor) oder war da ein
> "Werkstück", das magnetisch mit dem Induktor gekoppelt ist?


Wir messen die Effektiv-Spannung am Umrichterausgang. Da wir die für den 
Schwingkreis benötigte Kapazität wissen, können wir durch bestimmen von 
XC den Blindstrom bestimmen: I=U/XC. Der Strom multipliziert mit dem 
Trafo-Ü-Verhältnis hat die Werte ergeben.

Die angegebenen Ströme sind also die ermittelten Effektivwerte.

Moment. Die obige Formel von Daniel R. (daniel_r) gilt unbeschraenkt 
fuer das statische H-Feld. Man muss einfach ueber das stromdurchflossene 
Volumen integrieren um das Feld irgendwo zu bekommen.
Welche Approximationen sind moeglicherweise zulaessig ?
1) Allenfalls kann man einen Leiter als gleichfoermig Strom tragend 
approximieren und kann dann ueber das Volumen des Rohres integrieren.
2) Allenfalls kann man den Leiter durch ein Rohr approximieren und den 
Strom auf der Oberflaeche fliessen lassen.
3) allenfalls kann man einen Leiter auf einen eindimensionalen Draht 
reduzieren und der resultierenden Linie den gesammten Strom zuweisen.

Ich wuerde mir ein gerades Stueck Leiter in allen obigen Moden 
simulieren und abschetzen wie gross der Fehler jeweils ist.

Was ist die Aenderung bei einem Wechselfeld?
1)Wir haben zusaetzlich noch die ausbreitungsgeschwindigkeit zu 
beruecksichtigen, was meines Erachtens erst sinn macht, wenn die 
Ausdehnung des Systems in die Region der Wellenlaenge kommt. Das ist 
hier nicht der Fall.
2)Der Strom fliesst nicht mehr ueber den gesammten querschnitt, sondern 
in der Grenzschicht, mit der Dicke der Eindringtiefe. Dh die 
Stromverteilung ist exponentiell nach innen im Leiter abnehmend. Das 
scheint mir nicht vernachlaessigbar zu sein. Man muss es zumindest 
betrachten.

Sarah E. schrieb:
> Die angegebenen Ströme sind also die ermittelten Effektivwerte.

Also eher Schätzwerte...

Sarah E. schrieb:
> Wenn ich einen Induktor habe mit kleinem und
> großen Durchmesser, ist bei GLEICHEM Strom und GLEICHER Entfernung die
> magnetische Feldstärke die gleiche oder ist sie aufgrund von ∫dB/dt • dA
> anders?

Wenn sich der Induktor im Freiraum befindet und wenn der Induktor keine 
parasitären Kapazitäten hat, dann sollte die magnetische Feldstärke von 
der Frequenz relativ unabhängig sein, zumindest wenn die Abmessungen des 
Induktors deutlich kleiner als die Wellenlänge sind.

Die Stromverteilung innerhalb des Leiters wirkt sich eher nicht aus, 
solange das Feld in einem Abstand gemessen wird, der deutlich größer als 
der Leiterdurchmesser ist.

In der Realität gibt es aber immer Kapazitäten und bei der Messung wird 
es vermutlich auch metallische Gegenstände in der Nähe gegeben haben. 
Deshalb wird es schon eine gewisse Frequenzabhängigkeit geben.

Nach meiner Einschätzung ist die Ursache aber, dass der Strom bei 
unterschiedlichen Frequenzen nicht wirklich identisch ist.

Johannes E. schrieb:

> Was befindet sich denn im Magnetfeld des Induktors? War der Induktor bei
> der Messung im Freiraum, also ohne irgendwelche leitfähigen Gegenstände
> in der Nähe (abgesehen vom Magnetfeldsensor) oder war da ein
> "Werkstück", das magnetisch mit dem Induktor gekoppelt ist?

Hab die Frage überlesen.

Ja, es war ein Werkstück im Induktor, dass sehr gut gekoppelt (geglüht) 
hat.