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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Skin Effekt bei Rinkern Spulen


Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Hab gerade auf die mühsame Art lernen müssen dass der Skin Effekt bei
Speicher Spulen u.U. nicht zu vernachlässigen ist:

Bei meinem Buck Boost (Inverting) SNT (18Vin, -15V 350mA out) wurde die
Spule sehr heiss (ca. 60°C) und ich wunderte mich warum?

Als Rinkern benutzte ich ein
T50-18 66µH (=58turns) 0.3mmCu bei 90Khz mit einem MC34064.

Da ich nicht wusste ob das Kernverluste, Sättigungseffekte oder Ohmsche
verluste waren wickelte ich einen
T68-18 66µH (=48turns) 0.5mm Cu...

Nahezu identisch heiss.
Bei 0.5mm Cu und 48turns = 960mm sind das 0.087 Ohm und bei 1.28 I.peak
wären das 0.14W als obere Abschätzung der ohmschen Verluste.
Das kanns also nicht sein.

Irgend wie kamm mir dann der Gedanke Skinneffekt, fand eine Formel die
bei 100kHz eine Eindringtiefe von 0.2mm angab, d.h. von meinen 0.5mm
bleibt nicht viel übrig.
48turns 0.2mm Cu ergeben 0.54 Ohm und 0.89W bei 1.28A das käme schon
eher hin...

Also neuer Kern
T68-18 48turns 6 mal 0.2mm Cu
die 6 mal 0.2mm sollten etwa den selben ohmschen Wid. wie die 0.5mm
haben.

Die Spule bleibt handwarm !

Irgend welche Anmerkungen aus der Praxis?
Wie lösst ihr das Problem?

Der34063 geht nur bis 100kHz was dann wenn mann sehr hohe Peak Ströme
vermeiden möchte (wegen Elko Rippelstrom Belastung, 34063 1.5A Limit)
zu grösseren L Werten führt und dann ist 6 mal 0.2mm graussam zu
wickeln, zumal mann auch noch den nächst grösseren Kerndurchmesser
braucht.

Autor: Profi (Gast)
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Ähnliches habe ich auch bei den BLDC-Selbstwicklern gelesen, habe aber
eher den Verdacht, dass es sich nicht um den Skin-Effekt, sondern um
Wirbelströme innerhalb des Drahtes handelt.

Um diese zu Vermeiden, verwendet man HF-Litze (viele voneinander
isolierte (multifilar) Drähte) oder Folienleiter (wie in PC-Netzteilen
und Schweißinvertern).

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Meinst du das hier bei Reichelt:


CLI 200/15 200g Kupferlitze auf Spule, Litzen 15x0,1mm   18.35€

http://www.reichelt.de/inhalt.html?SID=175HsFjawQA...;

Lackisolierte Kupferlitze auf Mini-Spule zur Herstellung von
Wandlernetzteilen undfür den allgemeinen Laborbedarf.
Lötbar.Durchmesser: 0,118mm²
Litzendurchmesser: 15 x 0,1mm
Länge: 192m
Gewicht: 200g
I (A): 0,42
Isolierlack: min. Polyurethan,
mod.Dauerwärmebeständigkeit: 130°C
Verzinnbarkeit: >350°C
Hersteller: BLOCK


Wenn man die Strom Angaben ernst nimmt wirds aber schnell dick...

Autor: Profi (Gast)
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Ja, das ist sowas. Hier hab ich noch besseres gefunden.
Ebay-Artikel Nr. 130009615572
Ist aber überteuert.

200g 60x0,1 sind 48 Meter und kosten bei
http://www.buerklin.com/c/F165180.htm 15,30 +16%


hier spricht der Hersteller (HF-KupferLitze):
http://www.block-direkt.de/index.php?id=3&L=0&diri...

Bei Reichelt gibts ebenfalls die 200g-Rollen mit 15, 30, 60 , 90 und
120 x 0,1mm.

Aber mit den 6x 0,2mm warst Du schon auf dem richtigen Weg.
Muss ja nicht in den tiefen MHz-Bereich gehen.

Statt Folienleiter hätte ich Flachleiter schreiben können.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Nimm mal bei nur 90kHz einen T68-3 statt eines T68-18.
HF-Litze ist immer gut :-)) Schön, das man die jetzt einfach so zu
kaufen bekommt. Ich hatte mir noch welche aus "alten Zeiten"
aufgehoben.
http://www.dl5swb.de/html/mini_ringkern-rechner.htm

Gruß
AxelR.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Hallo, danke für den Tip,
leider gibts das -3 Material nicht bei Reichelt :(

Ich hab noch etwas weiter geforscht da mir die Erklärung mit dem Skin
Effekt doch nicht ganz so stimmig vorkam.

Leider ist Einfluss (bei 90kHz) dann doch nicht so gross wie ich
ursprünglich annahm. Die 6x0.2mm Spule ist mir in der Eile um 10%
grösser geraten als die anderen was zu einem anderen Arbeitspunkt des
34063 führte und damit zu einer geringeren Verlustleistung an der Spule
(da sind viele nichtlinearitäten im Spiel, z.B. verteilung des t.on
Zeiten u. I.peak Spektrums).
Nach dem ich die Spule korrigiert habe war der Vorteil der 6x0.2mm
Variante gegenüber 1x0.5mm nur noch sehr gering.

Hier noch ein schönes Diagramm zur Widerstandsänderung durch
Skinneffekt.
http://www.mikrocontroller.net/forum-extern/read-1...
Danach wäre bei 100kHz und 0.5mm delta-R/R bei etwa 5%.

5% von 0.14W höhere Ohmsche Verluste durch Skin Effekt ... kaum der
Rede wert.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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So, nun wird der Hund in der Pfanne Verückt ...

Ratet mal welche der obigen Spulen den grössten Wirkungsgrad bei mir
ergab?
(T50-18 0.3mm, T50-18 0.5mm, T50-18 6x0.2mm, ? 0.5mm, alle auf gleiches
L gewickelt)

Das Ding das eher nach einer Drossel aussah hat den höchsten
Wirkungsgrad ! Von links 77.9% bis rechts 85.8%, was einer Veringerung
der Verlustleistung um 35% entspricht. Auch bei verschiedenen
Lastverältnissen war die Drossel immer die Beste. (Die Effizienzwerte
kann ich noch durch eine bessere 34063/FET Treiber Beschaltung
steigern)

Kann mir das jemand erklären?
Alles was ich über das Ding weiss ist dass ich sie von irgend einer
Platine runter geholt habe und sie etwa 30turns hat (also etwas
grösseres AL als das -18 Material).

Allein von der Bauform sollte sie doch einen schlechteren Wirkungsgrad
haben, oder?

Auch hat sie weniger Material, was sich auch nachteilig auswirken
sollte.

Oder gibt es einfach ein Material das wesentlich besser ist als das
18er ?

Autor: alfsch (Gast)
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warum weigerst du dich hartnäckig, den spulen einige windungen mehr zu
gönnen?
(die rolle geht besser, weil sie luft im magnetischen kreis hat, leider
dadurch aber auch gewaltiges streufeld, dh emi in der umgebung )

Autor: Unbekannter (Gast)
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Gerade bei Deiner linken Spule bist Du mit dem Draht ja einen halben
Kilometer vom Ringkern entfernt...

Wickle den Draht mal deutlich strammer auf den Ringkern!

Autor: AxelR. (Gast)
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Von Philips gibt es eine tolle Schaltung, wo es eigentlich in erster
Linie um Pllanrtransformatoren geht. Dort wird aber das VErhältnis von
Kupfer-Eisen und Siliziumverlusten gegenübergestellt.

War irgentwas mit "planconv"

etwas später
hier: (google ist eben doch mein Freund)
http://www.elnamagnetics.com/library/planconv.pdf

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