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Forum: HF, Funk und Felder Warum werden Spulen an den Enden heisser als in der Mitte?


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von Nabu (Gast)


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Auf der Suche nach Verbesserungspotential von meiner Sendeanlage bin ich 
an verschiedenen Stellen auf diesen Effekt gestossen.

Das Bild ist eine Wärmebildaufnahme von einem Tiefpassfilter. Die Spulen 
haben Luftkerne und sind auf Kunststoffträger gewickelt. 
Betriebsfrequenz 475 kHz.
Passiert aber auch bei Luftspulen mit anderem 
Länge/Durchmesser-Verhältnis.

von Teo D. (teoderix)


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Der äußerer Proximity-Effekt kommt da starker zum tragen, da nur auf 
einer Seite eine Nachbarwicklung liegt:
https://www.elektrisola.com/de/hf-litze-litze-litz-wire/produkte/begriffe-grundlagen/technische-grundlagen-und-berechnung.html

von Hp M. (nachtmix)


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Schlechtere Leitfähigkeit der Verbindungsstellen (Lötzinn, Skineffekt)?
Besonders verlustreich ist auch Eisen (Schrauben) im Magnetfeld der 
Spule.

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von Walter T. (nicolas)


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Wurden die Spulen vor dem Wärmebild berußt, oder sehen wir auf dem Bild 
hauptsächlich die Verteilung des Emmissionsgrads?

Sprich: Vielleicht ist am Ende durch das Verlöten einfach der Lack etwas 
rauher, in der Mitte nicht.

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von Dave. (Gast)


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Meine erster Gedanke war der Ein- und Austritt des Feldes in/aus dem 
Spulenkörper. Erklären kann ich es aber nicht...

von Paul P. (kater_karlo)


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man könnte vermuten wegen der geringeren Kühlung da ein Teil des Drahtes 
ja in der Luft hängt und dann zur Platine oder zum Anschluss geht..da 
aber offenbar nnahezu die komplette erste Wicklung wärmer ist und man 
keine Gelbverfärbung sieht..vielleicht doch ein Magnetischer Effekt? hmm

von Karl M. (Gast)


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Nabu schrieb:
> Auf der Suche nach Verbesserungspotential von meiner Sendeanlage
> bin ich
> an verschiedenen Stellen auf diesen Effekt gestossen.
>
> Das Bild ist eine Wärmebildaufnahme von einem Tiefpassfilter. Die Spulen
> haben Luftkerne und sind auf Kunststoffträger gewickelt.
> Betriebsfrequenz 475 kHz.
> Passiert aber auch bei Luftspulen mit anderem
> Länge/Durchmesser-Verhältnis.

Hallo,

ich halte es für sehr schwierig darüber zu sinieren, da nicht bekannt 
ist von welchen Temperaturen die Vergleiche angestellt werden.

So in etwas: 22°C zu 300°C oder ?

von Karl M. (Gast)


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Für uns Menschen sind 5700°K +-/100°K sowieso tödlich.

von Udo S. (urschmitt)


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Karl M. schrieb:
> ich halte es für sehr schwierig darüber zu sinieren, da nicht bekannt
> ist von welchen Temperaturen die Vergleiche angestellt werden.

Dann schau dir das Bild halt mal an, da ist oben eine wunderschöne 
Farb-Temperaturskala

von Volker (Gast)


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Nur die erste Antwort ist bisher von Wert. Ansonsten nur das übliche 
Geschwafel.

von Paul P. (kater_karlo)


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es geht wohl so um 35-43°C

Ich finde die Temepratur aber gar nicht so wichtig..da es ja eine 
Prinzipfrage ist. Selbst wenn es nur 1^ Unterscheid wäre, die Frage 
würde ja bleiben

von Peter E. (Firma: S&P) (eosangel)


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Es ist anzunehmen, dass sich die Erwärmung in der "Kupfermasse" 
langsamer entwickelt weil hier mehr Kühlfläche vorhanden ist.
Die Masse wird zum Ende hin kleiner und die Oberfläche zur Kühlung ist 
eben auch nur ein Einzeldraht.

Mach einmal eine Aufnahme von Deinem Heizkörper. Da werden die Enden 
auch anders aussehen als die Mitte.

von Route_66 H. (route_66)


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Nabu schrieb:
> Die Spulen
> haben Luftkerne und sind auf Kunststoffträger gewickelt.

Mache mal ein Foto davon.
Aber im sichtbaren Bereich!

von Nabu (Gast)


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Die Erwärmung startet an den Enden der Spule. Je länger Leistung 
anliegt, desto mehr gleicht sich die Erwärmung über die Länge der Spule 
aus. Ich nehme an, durch Wärmeleitung.

Die Erwärmung startet nicht in der letzten Windung, sondern ungefähr dem 
letzten Drittel der Windungen. Das Wärmebild ist direkt nach dem 
Einschalten aufgenommen worden.

Es passiert nicht nur bei diesen CuL-Spulen, sondern auch bei anderen, 
z.B. mit isolierter Litze gewickelten Spulen.
Ich gehe von einer grundsätzlichen Eigenschaft von HF-Luftspulen aus, 
daher verzichte ich auf ein Foto im sichtbaren Spektrum.

von Joachim B. (jar)


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die Antwort scheint leicht,

in der Mitte hats links und rechts Kupfer, am Rand nicht

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Nur um sicher zu gehen, dass der Effekt tatsächlich durch HF verursacht
wird: Erwärmt sich die Spule bei DC gleichmäßig(er)?

von Teo D. (teoderix)


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von Nabu (Gast)


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Yalu X. schrieb:
> Erwärmt sich die Spule bei DC gleichmäßig(er)?

Gute Idee.
Ich habe bei DC Schwierigkeiten, überhaupt eine signifikante Erwärmung 
zu bekommen. Also bei 3A. Dabei verhält sich die Spule wie ich es 
erwarten würde; die äussersten Windungen sind etwas kühler.

Beim ersten Bild sind es ca. 250W RF an 50 Ohm Last.

von Schwuppse (Gast)


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Ein Teil des Wechselsromes fliesst ueber die parallele parasitäre 
Kapazitaet. Diese ist mittig grösser als Aussen. Dadurch wird der innere 
Bereich entlastet.

Ok - kann natürlich auch unsinn sein. Also bitte hinterfragen Xd

von Teo D. (teoderix)


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Schwuppse schrieb:
> Ok - kann natürlich auch unsinn sein. Also bitte hinterfragen Xd

Der Gesamtstrom muss überall der gleiche sein, Reihenschaltung.
Der Strom über der Leiterquerschnitt allerdings nicht. Magnetismus und 
Kapazitäten verschieben diesen. Der äußere Leiter erfährt dies nur 
einseitig, teilt sich nicht auf (bzw. wird nicht ausgeglichen) -> 
partiell erhöhte Stromdichte im Leiterquerschnitt -> Mehr Ohms, mehr 
Verluste.
Dazu kommen noch die Wirbelstromverluste im Kupfer, die ebenfalls dem 
selben Effekt unterliegen.

"Ok - kann natürlich auch Unsinn sein. Also bitte hinterfragen!"

von Kurt (Gast)


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Nabu schrieb:
> Passiert aber auch bei Luftspulen mit anderem
> Länge/Durchmesser-Verhältnis.

Die Erwärmung kommt wohl von der Bewegung von Elektronen.

Aussen sind sie wohl schneller unterwegs als weiter innen.
Da läuft der Strom wohl mehr über die kapazitive Schiene durch die Nähe 
anderer Windungen. Uns somit sind die Elektronen langsamer unterwegs.

 Kurt

von Michael D. (nospam2000)


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Teo D. schrieb:
> Der Gesamtstrom muss überall der gleiche sein, Reihenschaltung.

Klingt plausibel, der elektrische Strom ist daher wohl auszuschließen.

Bei Gleichstrom passiert auch nix, muss wohl an der Ummagnetisierung 
liegen.

Ich würde mal auf Hystereseverluste tippen: 
https://de.wikipedia.org/wiki/Ferromagnetismus#Hystereseverluste

 Michael

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von Sven S. (schrecklicher_sven)


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Das Magnetfeld der äußeren Windung ist nicht stark genug, um das 
gebündelte Magnetfeld der inneren Windungen in der Mitte zu halten. 
Deshalb gehen Magnetfeldlinien durch den Draht, und verursachen 
Wirbelstromverluste. HF-Litze würde diese Verluste mindern.

von Teo D. (teoderix)


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Michael D. schrieb:
> Klingt plausibel, der elektrische Strom ist daher wohl auszuschließen.

Nein, das ist Teil des Skin-Effekt. Nur eingetragen von Außen, den 
benachbarten Windungen. Beidseitig eingetragen heben sich großteils auf, 
der Rest verteilt sich auf beide Seiten des Leiter-Querschnittes. Gibt 
es nur auf einer Seite eine weitere Wicklung, hebt sich nichts auf und 
es kommt zu einer höheren Stromdichte, auf der der Nachbarwicklung 
zugewandten Seite. Der Ersten/Letzten Windung, steht somit ein kleinerer 
Bereich für den Stromfluss zur Verfügung. Was einem Geringerem 
Leiterquerschnitt entspricht.

von Route_66 H. (route_66)


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Michael D. schrieb:
> Ich würde mal auf Hystereseverluste tippen:

Nabu schrieb:
> Die Spulen
> haben Luftkerne und sind auf Kunststoffträger gewickelt.

Hystereseverluste gibt es bei Luftspulen nicht!

von Nabu (Gast)


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Mir ist noch aufgefallen dass alle Spulen, die das Phänomen zeigen, in 
der Nähe einer Resonanz betrieben werden. Also nicht der Eigenresonanz 
der Spule, sondern in einem LC-Kreis. Z.B. auch bei der Ladespule der 
Antenne, die mit der Antennenkapazität einen Schwingkreis bildet.

Wird wohl so sein wie Teo sagt. Ich wusste gar nicht, dass Luftspulen so 
kompliziert sein können. Scheinbar kann man dem mit anderen 
Windungs-Methoden entgegenwirken.

von Teo D. (teoderix)


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Nabu schrieb:
> Wird wohl so sein wie Teo sagt.

Da drösle mal noch das von Sven V. dazu, dann kommen wir der Sache schon 
näher. ;)

Alles wird komplex, wenn man nur tief genug einsteigt. Fragt sich halt 
nur was noch Sinnvoll ist.
Ich weiß schon warum ich die Finger von (echter) HF lasse, da fehlt 
einfach zu viel Wissen. :)

von Nabu (Gast)


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Teo D. schrieb:
> da fehlt einfach zu viel Wissen. :)

Dann weisst du schon mehr als die meisten.

von Zen (Gast)


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Bevor jemand Zen studiert, sind Berge Berge und Wasser ist Wasser; nach 
einem ersten Blick in die Wahrheit des Zen sind Berge nicht mehr Berge, 
und Wasser ist nicht länger Wasser; nach der Erleuchtung sind Berge 
wieder Berge, und Wasser ist wieder Wasser.

von Kurt (Gast)


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Zen schrieb:
> Bevor jemand Zen studiert, sind Berge Berge und Wasser ist Wasser; nach
> einem ersten Blick in die Wahrheit des Zen sind Berge nicht mehr Berge,
> und Wasser ist nicht länger Wasser; nach der Erleuchtung sind Berge
> wieder Berge, und Wasser ist wieder Wasser.

Und alle bestehen aus Materieteilchen.
(und sind nur Materieteilchen (also keine Berge und kein Wasser))
Warum also studieren wenn sich doch nichts ändert.

 Kurt

von Oioioi (Gast)


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Mach ma,

Eine Luftspule mit einer Steigung mit einer Windung pro Millimeter.

Danne ein Photo...

Mit der Termperaturverteilung....

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