| Autor |
Nachricht |
Tesla2
Anmeldungsdatum: 16.05.2018
Beiträge: 30
|
 Tesla2 Verfasst am: 17. Feb 2020 14:07 Titel: Die Kapazität einer Spule herausfinden |
 |
|
Meine Frage:
Hallo Zusammen,
Ich möchte gerne wissen wie man die Kapazität einer Spule berechnen oder messen kann für:
a- eine Zylinderspule mit einem Luftkern
b- eine Bifilarspule
Besonders bei einer Bifilarspule, durch den gegensinnigen Stromfluss heben sich die beiden dadurch entstehenden magnetischen Felder gegenseitig nahezu auf (der L Wert soll bei dieser Spule im Bereich von mikro Henries sein, so nach einem Fachmann) dafür hat aber eine Bifilarspule eine höhere Spulenkapazität im vergliech zu einer Zylinderspule.
Wenn man eine Bifilarspule zu einem Funktionsgenerator anschließt (Sinuswelle) bei einer bestimmten Frequenz (Resonanzfall) ist der kapazitiver Widerstand (Xc) mit dem induktiven Widerstand (XL) identisch, so könnte man einen hohen Stromfluss erzeugen, noch interessanter wird es, wenn der kapazitiver Widerstand den induktiven Widerstand überschreitet (Xc>XL) wäre es möglich auf dieser weise ein Verschiebungsstrom zu erzeugen?
Der Verschiebungsstrom existiert Beispielweise in einem Kondensator durch die zeitliche Änderung der elektrischen Flussdichte (obwohl keine Ladungsträger durch den Kondensator fließen) wie kann man dies für eine Spule erklären, hätte man dann quasi eine elektrostatische Spule?
Abgesehen von einer Bifilarwicklung, wie lässt sich ein Verschiebungsstrom in einer Spule aufbauen?
Meine Ideen:
Es lässt sich ein Verschiebungsstrom in einer Bifilarenspule bei einer bestimmten Frequenz vorstellen, wenn sich die Wicklungskapazität den induktiven Widerstand überschreitet, so würde sich ein Strom aufbauen, das sich nicht durch die Elektron Bewegungen somit den ohmschen Gesetz folgt, sondern durch die elektrostatische Induktion würde sich dieser Strom bilden, obwohl es sich hier um einen elektrischen Leiter und nicht einem Dielektrikum handeln würde.
|
|
 |
ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3390
|
| ML Verfasst am: 17. Feb 2020 18:58 Titel: Re: Die Kapazität einer Spule herausfinden |
|
|
| Tesla2 hat Folgendes geschrieben: |
Ich möchte gerne wissen wie man die Kapazität einer Spule berechnen oder messen kann für:
a- eine Zylinderspule mit einem Luftkern
b- eine Bifilarspule
|
Wirklich Kapazität?
(Ja, ein Ersatzschaltbild von Spulen kann auch Kapazitäten enthalten).
|
|
|
Tesla2
Anmeldungsdatum: 16.05.2018
Beiträge: 30
|
| Tesla2 Verfasst am: 17. Feb 2020 22:34 Titel: Hallo ML |
|
|
Ja, Du hast richtig gehört, wir versuchen die Kapazität einer Spule herauszufinden, die Induktivität also L können wir sogar berechnen, nach der Spulenlänge, Windungszahl und Querschnittsfläche..........Bei der Spulenkapazität Lc sieht es etwas kompliziert aus, ich habe auch die Bifilarspule erwähnt weil die Spulenkapazität bei einer Bifilarspule besonders hoch sein soll.
Ich freue mich auf die weiteren Informationen.
Viele Grüße
Tesla
|
|
|
Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7242
|
| Steffen Bühler Verfasst am: 18. Feb 2020 09:13 Titel: |
|
|
In meinem Elektronikbuch (Nührmann, Franzis-Verlag) lautet die entsprechende Formel für die Eigenkapazität
mit
 : mittlerer Umfang in cm
 : axiale Länge in cm
 : relative Permittivität des Isolation
 : Abstand zwischen den Kupferoberflächen zweier Lagen in cm
 : Anzahl der Lagen
Viele Grüße
Steffen
|
|
|
ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3390
|
| ML Verfasst am: 18. Feb 2020 10:45 Titel: Re: Die Kapazität einer Spule herausfinden |
|
|
Hallo,
| Tesla2 hat Folgendes geschrieben: |
Ich möchte gerne wissen wie man die Kapazität einer Spule berechnen oder messen kann für:
a- eine Zylinderspule mit einem Luftkern
b- eine Bifilarspule
|
Als erstes brauchst Du ein Ersatzschaltbild (ESB), in dem Du definierst, was Du eigentlich mit "die Kapazität" meinst. Je genauer Du das elektrische Verhalten der Spule näherst, umso mehr Bauelemente brauchst Du nämlich.
Für die Zylinderspule würde ich das folgende ESB aus der Wikipedia nehmen (unten abgebildet):
https://de.wikipedia.org/wiki/Spule_(Elektrotechnik)#Parasit%C3%A4relemente
Dort sind modelliert:
- die Induktivität der Spule
- die Verluste im Eisenkern
- die ohmschen Verluste im Kupfer und
- eine parallele Kapazität, die man sich als verteilte Kapazität zwischen den Drähten der einzelnen Wicklungslagen vorstellen kann.
Nicht modelliert sind beispielweise:
- Verluste im Dielektrikum (=Drahtisolierung)
- Laufzeiteffekte
- parasitäre Kapazitäten gegen Erde u. ä.
Da es um eine Spule ohne Eisenkern geht, ist  und kann damit entfallen.
Den Kupferwiderstand  kannst Du messen; es ist der ohm'sche Widerstand, den Du bei Gleichstrom zwischen den Spulenenden misst (ein gutes Digitalvoltmeter reicht wahrscheinlich).
Das prinzipielle Vorgehen ist nun so, dass Du die Impedanz  der Spule (oder bessergesagt: des Schwingkreises) für verschiedene Frequenzen misst und dann schaust, welches Paar aus L und C am besten mit der berechneten Impedanz des Ersatzschaltbildes:
 \parallel \left(\frac{1}{j \omega C} \right))
zusammenpasst.
Graphisch gesehen könnte bei der Impedanz so etwas herauskommen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Schwingkreis#Realer_Parallelschwingkreis
Wenn Du dafür keine spezielle Ausrüstung für eine Impedanzspektroskopie zur Verfügung hast, musst Du improvisieren.
Um ein Signal zu erzeugen, benötigst Du einen Funktionsgenerator; zur Strommessung einen Vorwiderstand.
An einem Oszilloskopkanal misst Du nun die Spannung über dem Vorwiderstand und am anderen die Spannung über der Spule. (Die Spannung über der Spule weist ggf. grob von der am Funktionsgenerator eingestellten Spannung ab, da im Funktionsgenerator normalerweise ein 50-Ohm Innenwiderstand zur Impedanzanpassung an das Koaxialkabel verbaut ist.)
Vorsicht beim Anschließen des Oszilloskopes: Beachte, dass die Masseanschlüsse des Oszilloskops jeweils intern miteinander verbunden und mit Erde verbunden sind.
Praktisch bedeutet das: Der Signalgenerator sollte floaten, und die Spannung über dem Vorwiderstand solltest Du mit dem entgegengesetzten Vorzeichen messen wie die Spannung über der Spule, damit du die Masseanschlüsse des Oszilloskopes an dem Punkt zwischen Vorwiderstand und Spule miteinander verbinden kannst.
Wenn Du das hast, können wir überlegen, ob es bei einer Bifilarwicklung weiteres zu berücksichtigen gibt.
Viele Grüße
Michael
| Beschreibung: |
|
| Dateigröße: |
3.4 KB |
| Angeschaut: |
6064 mal |
|
|
|
|
Tesla2
Anmeldungsdatum: 16.05.2018
Beiträge: 30
|
| Tesla2 Verfasst am: 30. Sep 2020 13:10 Titel: |
|
|
|
Bedanke mich bestens für eure Antworten, die ich bei der Lösung nutzen konnte.
|
|
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
