Forum: HF, Funk und Felder openEMS Ferritmaterialien


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Thomas M. (Gast)


Lesenswert?

Hat jemand Erfahrungen in der Simulation mit dem openEMS Feldsimulator? 
Ich möchte damit zylindische Ferritkerne um einen zylindrischen Leiter 
simulieren. Allerdings habe ich das Problem, dass sich immer ein E-Feld 
in dem Kern ausbildet und die Gesamtenergie im System dann irgendwann 
nicht kleiner wird. Ich Setze mue auf 10000 und sigma (magnetic 
conductivity) auf 1. Kann ich damit überhaupt verlustbehaftete 
magnetische Materialien simulieren?

von pblark (Gast)


Lesenswert?

Thomas M. schrieb:
> Setze [...] sigma (magnetic conductivity) auf 1.
Für mich klingt das eher nach dem magnetischen Leitwert (Wb/A bzw. 1/H). 
Dieser wird in erster Linie bei der Erklärung des magnetichen Kreises 
als Analogie zwischen elektrischen und magnetischen Größen benutzt.

https://de.wikipedia.org/wiki/Magnetischer_Widerstand
https://www.elektroniktutor.de/elektrophysik/mfeldgr.html

Für Wirbelstromverluste ist aber der echte elektrische Leitwert (S buw 
1/Ω) des Materials relevant.
Allerdings kann ich mangels Erfahrung mit openEMS nicht sagen, ob bzw. 
wo die elektrische Leitfäigkeit einzugeben ist. Eine kurze Suche deutet 
aber auf den Parameter "electric conductivity κ" hin.
https://www.openems.de/index.php/Material_Property.html

von Thomas M. (Gast)


Lesenswert?

Ich habe nochmal etwas gelesen. Sigma ist eigentlich kein realer Wert 
und tritt so in der Realität auch nicht auf. Den kann man aber 0 lassen. 
Was man eigentlich machen müsste wäre ein Debeye Material zu erstellen. 
Allerdings mangelt es mir an Erahrung wie ich aus µ' und µ'' die Debeye 
Parameter bekomme.

von pblark (Gast)


Lesenswert?

Eventuell sollte ich meine eigenen Links intensiver lesen.
In https://www.openems.de/index.php/Material_Property.html ist der 
Zusammenhang ja beschrieben.
σ entspricht dem Imaginärteil der komplexen Permeabilität µ'' und 
unterscheidet sich davon nur um den Faktor 1/2πf. Analog dazu beschreibt 
κ den Imaginärteil der komplexen Permitivität ε''.

Das bedeutet, dass σ für Ummagnetisierungsverluste zuständig ist, 
während κ Wirbelstromverluste beschreibt.

Wenn du konkrete Werte für ε'' und µ'' bei deiner Freqenz hast, kannst 
du diese direkt verwenden. Ansonsten würde ich die Simulation mit 
angenäherten Werten beginnen.

https://en.wikipedia.org/wiki/Permittivity#Classification_of_materials

von Thomas M. (Gast)


Lesenswert?

Es geht sich um einen T38 Ferrit. Da gibt es von TDK zwar µ'' und µ' 
aber nur bis 10MHz. Ich würde den aber gerne um 1GHz simulieren daher 
die Frage ob es bei openEMS irgendwie möglich ist ein komplexeres Modell 
zu benutzen und sich das Modell aus den Graphen des Herstellers 
abzuleiten.

von Xerxes (Gast)


Lesenswert?

T38 bei 1GHz ? Ganz sicher ?

von Simulant (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Thomas M. schrieb:
> irgendwie möglich ist ein komplexeres Modell
> zu benutzen und sich das Modell aus den Graphen des Herstellers
> abzuleiten.

Auch unabhängig von OpenEMS ist so eine krasse Extrapolation nicht 
möglich bzw. die Ergebnisse haben keinerlei Aussagekraft.

Aus über 20 Jahren Erfahrung in der EM-Simulation: wenn die 
Materialdaten unbekannt sind wird das nix.

von Thomas M. (Gast)


Lesenswert?

Es geht darum so einen Balun zu simulieren: 
https://www.nonstopsystems.com/radio/frank_radio_baluns.htm (W2DU 
ferrite-bead choke). Da interessieren mich eben auch die Frequenzen bis 
1GHz und mehr aber dafür gibt es keine einfach zu beschaffenden 
Ferrittoroide.

von Simulant (Gast)


Lesenswert?

Wie gesagt, ohne verlässige Materialdaten ist die Simulation nur 
Zeitverschwendung.  Die Simulation lebt von der Zuverlässigkeit der 
Daten im Modell.

Wenn der Hersteller keine Materialdaten liefert muss man selbst die 
Materialdaten ausmessen, was oft schwierig ist. Im Zweifelsfall muss man 
dann leider auf Simulation verzichten.

Bei dem konkreten Balun würde ich auf Messung setzen anstatt Simulation 
mit geratenen falschen Daten.

von Thomas M. (Gast)


Lesenswert?

Simulant schrieb:
> Bei dem konkreten Balun würde ich auf Messung setzen anstatt Simulation
> mit geratenen falschen Daten.

So wie ich das verstanden habe sind die Ferrite bei dieser Art von Balun 
sowieso nur für die niedrigen Frequenzen und im GHz bereich sinnlos. Ich 
möchte ja auch erstmal wissen ob mein Aufbau überhaupt funktioniert und 
das kann ich doch auch mit falschen Parametern Simulieren.

von Simulant (Gast)


Lesenswert?

Jein ... irgendeine Dämpfung ggf in Form von hohen Verlusten wird das 
Material schon haben. Aber das kann man aus den vorliegenden Daten nicht 
zahlenmässig vorhersagen.

Und wie gesagt, mit zweifelhaften Parametern zu simulieren ist 
Zeitverschwendung. Ich bin in dem Bereich seit langem tätig und möchte 
dir einfach Frust ersparen.

Wenn du es denoch versuchen willst und das nur schmalbandig brauchst, so 
bau einen Schwingkreis den du ausmessen kannst mit Spule mit diesem 
Ferrit. Daraus kannst du Al-Wert und Verlustfaktor zumindest grob 
abschätzen. Das ist nicht exakt aber besser als Extrapolation aus den 
oberhalb 1 MHz extrem frequenzabhängigen Daten.

von Thomas M. (Gast)


Lesenswert?

Ich hatte die Simulation mal gestartet und die läuft in 3,5 Stunden mit 
den Daten aus dem Datenblatt durch. Die Schaltung macht prinzipiell was 
sie soll nur dann ich das natürlich nicht so in die Realität über 
tragen. Das ferritverhalten kann ich eben nicht frequenzabhängig 
extrapolieren. Ich denke man muss das einfach real aufbauen.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.