| Autor |
Nachricht |
JoEtHeKiLlEr
Anmeldungsdatum: 08.09.2010
Beiträge: 10
|
 JoEtHeKiLlEr Verfasst am: 17. Dez 2010 20:39 Titel: [Versuch] Selbstinduktion: Denkfehler oder falsche Spannung? |
 |
|
Guten Abend liebe Community, ich schreibe im Moment an meiner Facharbeit, die ich am 23. Dez abgeben muss.
Unter anderem geht es darin um Selbstinduktion, jedoch habe ich gerade eben etwas merkwürdiges festgestellt: bei dem Versuch, bei dem ich die Induktivität halbiert habe (V2.1) sind die Spannungsspitzen größer, als bei allen anderen Versuchsreihen, obwohl ich die angelegte Gleichspannung nicht geändert habe, wie kann das sein?
Habe ich einen Denkfehler, oder tatsächlich am Netzgerät rumgepfuscht?
Noch erwähnenswert:
Die Induktivität kann halbiert werden, indem die Windungszahl halbiert wird (Die Spule besteht aus 2 Einzelspulen, dann wird nur eine Spule geschalten), dabei halbiert sich meines Wissens auch der Innenwiderstand (bin mir aber nicht zu 100% sicher!).
Da die induzierte Spannung beim Ausschalten sehr groß sein kann habe ich die induzierte Spannung über eine Sekundärspule gemessen, die induktiv gekoppelt ist
Meine Versuchsdaten sind im Anhang 
Ergebnis: http://img810.imageshack.us/f/10463384.gif/
Vielen Dank für eure Hilfe!
| Beschreibung: |
| Versuchsdaten & Schaltplan |
|
Download |
| Dateiname: |
V2.pdf |
| Dateigröße: |
57.83 KB |
| Heruntergeladen: |
179 mal |
|
|
 |
DK
Gast
|
| DK Verfasst am: 17. Dez 2010 21:24 Titel: |
|
|
Da ist ein Fehler passiert
Die Spannung dürfte nur etwas größer sein als im 1.Versuch
Was sind das für komische Spannungszahlen auf der Spannunngsachse?
|
|
|
JoEtHeKiLlEr
Anmeldungsdatum: 08.09.2010
Beiträge: 10
|
| JoEtHeKiLlEr Verfasst am: 17. Dez 2010 21:43 Titel: |
|
|
| DK hat Folgendes geschrieben: | | Die Spannung dürfte nur etwas größer sein als im 1.Versuch |
Könntest du das bitte begründen? Meines erachtens müsste die Spannung doch gegengleich der angelegten Spannung sein, oder?
| DK hat Folgendes geschrieben: | | Was sind das für komische Spannungszahlen auf der Spannunngsachse? |
Ich habe die Spannung mit einem Interface gemessen, da eine Messung direkt im Primärkreis die Halbleiterelektronik wegen der Spannungsspitze beim Ausschalten zerstören würde/könnte. Man kann die Spannung auch über eine zweite Spule mit weniger Windungen abgreifen, die induktiv gekoppelt ist, diese Spannung ist dann "klein" genug, um mit dem Interface erfasst zu werden und direkt proportional zur angelegten Spannung.
Deshalb sind die Werte so klein
Vielen Dank für deine Hilfe 
Dann muss ich wohl nochmal kurz in die Schule und das Experiment nochmal machen 
|
|
|
DK
Gast
|
| DK Verfasst am: 17. Dez 2010 22:03 Titel: |
|
|
Die Induktionsspannungen sind immer größer als die Ausgangsspannung
alsa zB -12.5V und nicht -0.02V oder so
|
|
|
JoEtHeKiLlEr
Anmeldungsdatum: 08.09.2010
Beiträge: 10
|
| JoEtHeKiLlEr Verfasst am: 17. Dez 2010 22:47 Titel: |
|
|
|
Ja, schon klar, ich drücke es nochmal anders aus: Ich messe nicht im "richtigen" Stromkreis, sondern transformiere die induzierte Spannung herunter, damit ich sie mit einem Interface messen kann
|
|
|
DK
Gast
|
| DK Verfasst am: 17. Dez 2010 22:51 Titel: |
|
|
Man muß es aber klar erkennen können
Bei 10V der Spannungsquelle sind 0.02V Induktionspannung verwirrend
Hast du schon eine Formel,mit der du die Induktionspannung berechnen kannst?
|
|
|
JoEtHeKiLlEr
Anmeldungsdatum: 08.09.2010
Beiträge: 10
|
| JoEtHeKiLlEr Verfasst am: 17. Dez 2010 23:40 Titel: |
|
|
Sorry, dass ich nicht die ganze Zeit da bin, aber wenn Man weiß, dass die gemessene Spannung direkt proportional zur tatsächlich induzierten Spannung ist (und das Verhältnis konstant ist), dann komme durch  = -U_{angelegt})
}{U_{gemessen}(0)}=\frac{|U_{angelegt}|}{U_{gemessen}(0)}=\frac{|-9,971V|}{0,0239 V}\approx 417)
Also kann man die tatsächlich induzierte Spannung berechnen, indem man alle Messwerte mit dieser Zahl multipliziert.
Wenn ich den Maximalwert von V1.4 mit dieser Zahl multipliziere, dann komme ich tatsächlich auf zirka 5 Volt 
|
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 18. Dez 2010 16:39 Titel: |
|
|
Ich blick noch nicht ganz durch. Offensichtlich hast Du mehrere Versuche mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen gemacht. Denn die Spannungsspitzen beim Einschalten müssen laut Maschensatz gleich der Versorgungsspannung sein. In Deiner Schaltskizze ist aber nur eine Versorgungsspannung angegeben.
Die Spannungsspitzen beim Ausschalten hängen ausschließlich vom Strom im Ausschaltaugenblick und dem Gesamtwiderstand des Entladekreises ab (ohmsches Gesetz). Der Strom ergibt sich wiederum per ohmschem Gesetz aus der Versorgungsspannung und dem Gesamtwiderstand des Ladekreises (also ohne RE).
Sollten die in Deiner Schaltskizze genannten Daten und der ominöse Übersetzungsfaktor von 417 stimmen, so müsstest Du eigentlich beim Einschalten eine Spannung von 0,024V und beim Ausschalten eine Spannungsspitze von 0,03V bei ganzer Spule und etwas höher, nämlich 0,034V bei halber Spule (und halbem Spulenwiderstand) gemessen haben.
Vielleicht teilst Du uns mal Deine Überlegungen mit, wie Deiner Meinung nach die Spannungsspitzen beim Ein- und beim Ausschalten zustande kommen. Dazu sollte ohmsches Gestz und Maschensatz genügen. Oder siehst Du da noch andere Mechanismen?
|
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 18. Dez 2010 17:36 Titel: |
|
|
Ich hab' mir Deine Versuchsbedingungen und Versuchsergebnisse noch mal genauer angeschaut und, so glaube ich wenigstens, jetzt auch verstanden.
Dabei fällt zweierlei auf:
1. Die grüne Kurve für V2.1 scheint aus dem Rahmen zu fallen. Allerdings ist der Übersetzungsfaktor bei halber "Primärspule" jetzt natürlich auch nur halb so groß wie bei ganzer Primärspule.
2. Die Ausschaltspannungsspitzen sind alle etwas kleiner als sie per Rechnung sein müssten. Woran das liegt, kann ich nicht beurteilen, da ich den realen Vesruchsaufbau nicht kenne. Allerdings wäre eine Begründung die, dass die Spannungsmessung ja nicht ganz leistungslos geschieht. Die Messleistung wird beim Einschalten von der Spannungsquelle geliefert, beim Ausschalten muss sie von der Induktivität geliefert werden. Im Ersatzschaltbild würde sich das durch einen (sehr großen) Parallelwiderstand zum gesamten Entladewiderstand ausdrücken, der sich aus Spulenwiderstand, Zusatzwiderstand und sog. Entladewiderstand zusammensetzt. Die Abweichungen von der Rechnung sind also größer bei großem Entladekreiswiderstand.
Rein rechnerisch ergibt sich die Ausschaltspannungsspitze Ua zu
Wenn zum Entladekreiswiderstand (das ist der Zähler in obiger Formel) noch ein großer Widerstand parallel liegt, den Zähler also geringfügig verkleinert, so ist erstens die gemessene Ausschaltspannung etwas kleiner als errechnet und zweitens die Verkleinerung prozentual umso größer je größer der "ideale" Zähler bei gleichzeitig kleinem Nenner ist, also insbesondere bei Versuch 2.3. Diese Erkenntnis wird durch das Versuchsergebnis bestätigt.
|
|
|
JoEtHeKiLlEr
Anmeldungsdatum: 08.09.2010
Beiträge: 10
|
| JoEtHeKiLlEr Verfasst am: 18. Dez 2010 17:47 Titel: |
|
|
| Zitat: | | Ich blick noch nicht ganz durch. Offensichtlich hast Du mehrere Versuche mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen gemacht. Denn die Spannungsspitzen beim Einschalten müssen laut Maschensatz gleich der Versorgungsspannung sein. In Deiner Schaltskizze ist aber nur eine Versorgungsspannung angegeben. |
Geplant war: Führe 4 Versuche durch, bei denen jeweils 1 Parameter verändert wird: V2.0 (Referenzversuch); V2.1 (Halbe Induktivität); V2.2 (höherer "Ladewiderstand"); V2.3 (höherer "Entladewiderstand"); V2.4 (kleinere angelegte Spannung)
Die Spule ist ähnlich wie diese beschaltet. Dazu gibt es noch einen induktiv gekoppelten Abgriff, dessen Spannung ich gemessen habe (Diagramm)
Wie gesagt: meine Frage ist ja, warum bei V2.1 die Spannungsspitze höher ist, als die eigentlich angelegte Spannung, die Theorie ist mir klar, ) sollte  sein
Das ist ja meine Frage, ob ich da nen Denkfehler, also ob das mit der direkten Proportionalität von  und  für alle einstellbaren Induktivitäten gilt, sprich ob das "Übersetzungsverhältnis" bei halbierung der Induktivität plötzlich doppelt so groß ist.
| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Die Spannungsspitzen beim Ausschalten hängen ausschließlich vom Strom im Ausschaltaugenblick und dem Gesamtwiderstand des Entladekreises ab (ohmsches Gesetz). Der Strom ergibt sich wiederum per ohmschem Gesetz aus der Versorgungsspannung und dem Gesamtwiderstand des Ladekreises (also ohne RE). |
Soweit klar!
| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Sollten die in Deiner Schaltskizze genannten Daten und der ominöse Übersetzungsfaktor von 417 stimmen, so müsstest Du eigentlich beim Einschalten eine Spannung von 0,024V und beim Ausschalten eine Spannungsspitze von 0,03V bei ganzer Spule und etwas höher, nämlich 0,034V bei halber Spule (und halbem Spulenwiderstand) gemessen haben. |
Die 0,024V stimmen ja bei V2.0, V2.2 und bei V2.3 ist die Abweichung gering.
Beim Ausschalten (V2.0) habe ich eine Spannungspitze mit 0,0283V gemessen.
Beim Ausschalten bei halber Spule müsste ich ca. 0,0338V messen.
Da das ja eben nicht passiert frage ich mich, was ich falsch mache.
| GvC hat Folgendes geschrieben: |
Vielleicht teilst Du uns mal Deine Überlegungen mit, wie Deiner Meinung nach die Spannungsspitzen beim Ein- und beim Ausschalten zustande kommen. Dazu sollte ohmsches Gestz und Maschensatz genügen. Oder siehst Du da noch andere Mechanismen? |
Einschalten: =-U_L)
Strom: 
Ausschalten: =(R_{Sp}+R_Z+R_E) \cdot I_0)
Wie gesagt, ich bin mir sicher, dass meine Überlegungen, bis auf das "Übersetzungsverhältnis" eigentlich richtig sind.
Edit: Ich habe deinen letzten Beitrag noch nicht gelesen
|
|
|
JoEtHeKiLlEr
Anmeldungsdatum: 08.09.2010
Beiträge: 10
|
| JoEtHeKiLlEr Verfasst am: 18. Dez 2010 18:14 Titel: |
|
|
Also erstmal danke, dass du mir mit so viel Einsatz hilfst 
Mittlererweile bin ich selber schon ziemlich verwirrt.
Also zu deinem Punkt eins: Halbes "Übersetzungsverhältnis" heißt dann, dass ich die gemessen Spannung mit diesem halben "Übersetzungsverhältnis" multiplizieren muss, um die tatsächlich induzierte Spannung zu erhalten, das würde dann ja erklären, warum der Ausgangswert höher ist.
Punkt zwei: klingt logisch, hat denn die Messung mit einem Interface, also irgendwie mit Halbleitertechnik so viel Einfluss auf die Messung? Ich stell mir das wie nen unendlich großen Widerstand vor, also dass kein Strom fließt bzw. keine elektrische Arbeit verrichtet wird.
Danke, du hast mich sehr viel weiter gebracht
|
|
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
