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Thema: Induktive Leistungsübertragung

  1. #1
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Induktive Leistungsübertragung

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    Hallo!

    Für ein konkretes Projekt müsste ich eine Leistung von ungefähr 600mW (
    4V, 150mA) induktiv übertragen.

    Die Schaltung dazu findet sich im Anhang!

    Den Parallel-Schwingkreis betreibe ich mit einer Frequenz von 30kHz.

    Die von mir gewickelte Primär sowie Sekundärspule besitzt eine
    Induktivität von 128uH (~45 Windungen). Für den Kondensator ergibt sich
    somit eine Kapazität von etwa 220nF.

    Z0 müsste sich ja folgendermaßen berechnen:

    Z0 = Rrei + L / (C*Rrei) = 466.7 Ohm ( bei Rrei = 1.25 Ohm)

    Folglich müsste ja der maximale Strom der durch den Schwingkreis bei
    Resonanz fließen kann U/Z0 sein oder? Das wären ja bei 12V 25.7mA!

    Unabhängig davon dass dieser Strom für meine Anforderung zu gering wäre,
    ist der gemessen Strom aber fast um den Faktor 10 größer!

    Woran kann denn das liegen?

    MfG, Mathias
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken induktiv.jpg  

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Unabhängig davon dass dieser Strom für meine Anforderung zu gering wäre,
    ist der gemessen Strom aber fast um den Faktor 10 größer!

    Woran kann denn das liegen?
    Das kann daran liegen, daß Du über die Sekundärspule Energie auskoppelst (in diesem Fall würde die von Dir angenommene Formel nicht gelten).

    Es ist auch möglich, daß Du neben der Resonanzfrequenz liegst. Kannst Du die Frequenz durchstimmen und auf Stromminimum abgleichen?

    Die Spannungen am (unbelasteten) Schwingkreis können dabei ziemlich hoch werden, Vorsicht bei der Auswahl des Transistors.

  3. #3
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    In Resonanz müsste ich liegen, kann man ja über das Spannungsmaximum am Kondensator bzw. der Spule messen? Oder muss ich es über das Stromminimum messen?

    Den Strom habe ich ohne die Sekundärspule gemessen!

    Eine Frage hätte ich noch zur Größe der Induktivität?

    Gibt es irgendwelche Richtlinien für das Verhältniss Kondensator zur Spule? Die Güte des Schwingkreises müsste ja mit zunehmender Induktivität zunehmen?

    Da ich vom Platz her ziehmlich limitiert bin, möchte ich eine möglichst kleine Spule verwenden. Nur weiß ich leider nicht genau, wie ich die minimale Induktivität für meine Anforderungen berechne?

    Vielen Dank, MfG Mathias

  4. #4
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    So habe das Ganze jetzt nochmal gemessen! Den Schwingkreis steuere ich zur Zeit über einen n-Kanal Mosfet (irfz34n).

    Testweise habe ich die UGS Spannung erhöht und plötzlich stieg der Strom in den Ampere - Bereich! Sollte der Strom bei Resonanz nicht durch Z0 des Schwingkreises limitiert werden, oder stehe ich gerade voll auf der Leitung?

  5. #5
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Man kann mit dem Parallelschwingkreis eine recht hohe Spannung erzeugen.
    Grob geschätzt kann die Spannung um den Faktor der Güte größer werden als die Anregung. Hier ist der Faktor etwa 20.
    http://de.wikipedia.org/wiki/Schwing...Kreisg.C3.BCte
    In diesem Zustand fließt dann nur ein geringer Strom (wenn die Schaltung bis dahin mitspielt).
    Manfred

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hallo

    Spulen beschreibt man in Henry nicht in F (sicherlich nur ein Schreibfehler).
    Welche Messmoeglichkeiten hast du denn ? Oscilloskop?

    MFG

  7. #7
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    Hallo

    Ja das mit den Farrad war natürlich nur ein Schreibfehler..

    Als Messmöglichkeit habe ich ein Oszilloskop!

    @ Manfred: Wie meinst du das "Wenn die Schaltung bis dahin mitspielt"?

  8. #8
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Zitat Zitat von Mathias85
    @ Manfred: Wie meinst du das "Wenn die Schaltung bis dahin mitspielt"?
    Für den Strom betrachtest Du oben die Anregung U/Z0. Der Strom innerhalb des Schwingkreises ist bei Resonanz um den Faktor der Güte höher. Wenn dabei die Spannung auf 12V begrenzt ist, dann fließt der Strom nach dem Aufladen des Kondensators über den Transistor weiter.
    Danach sperrt der Transistor und es kommt zu einer ordentlichen Spannungserhöhung am Kollektor. Die Spannung wird dabei kleiner als 20 * 12V bleiben, meistens auch deshalb, weil der Transistor reversibel durchbricht. So richtig kontrolliert ist das Verhalten nicht.
    Manfred

  9. #9
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    So habe das Problem mit dem großen Strom gelöst! Habe den Transistor mit dem FG angesteuert und fälschlicherweise den DC-Offset und nicht den AC-Wert vergrößert... Ganz nach dem Motto: "Wer viel misst, misst viel Mist"

    Wenn ich jetzt die Spannung am Kondensator oder der Spule Messe, ist die positve Halbwelle um den Faktor 3 zur Versorgungsspannung verstärkt und die negative Halbwelle ist bei der Versorgungsspannung (in diesem Fall -12V begrentzt).

    Die Resonanzfrequenz habe ich jetzt durch die Messung des Stromminimums gemessen. Nur habe ich beim Stromminimmum nicht das Spannungsmaximum!? Wie kann das sein?

    Die Güte müsste rechnerisch ungefähr 16 betragen, nur dann müsste die Spannungsverstärkung an der Spule ja viel größer sein?

    Den Transistor den ich zur Zeit verwende hat leider nur eine UDS von 55V, kann dass das Problem sein? Wenn dann müsste er ja maximal durchbrennen und nicht die Spannung begrenzen?

    MfG, Mathias

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Uds max ist mehr so ein Zehner effect. dh. kaputt gehen muss er da noch nicht. Begrenzen kann er schon.

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