Schaltnetzteil mit Luftspulen berechnen

- S
- Stefan Heindel
  
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vor 20 Jahren

Fri, Sep 26, 2003 12:46 PM

Schönen Guten Tag!

Ich habe eine Frage für die "Experten" von euch. Ich möchte eine berührungslose Energieübertragung realisieren, um eine rotierende Platine mit Energie zu versorgen (ca. 5VA). Es soll mit 2 Luftspulen realisiert werden, die äußere ist feststehend mit einem Innendurchmesser von 4cm, die innere Spule soll mit einem Abstand von ca. 1mm innerhalb der inneren rotieren. Beide Spulen sollten ca. 1-2cm hoch sein. Ich habe bereits eine Platine mit einer recht starken H-Brücke (l6203) geplant, diese H-brücke soll - von einem Mikrocontroller gesteuert - die äußere Spule treiben. Als Schaltfrequenz habe ich 20kHz angepeilt. Ich habe schon ein bischen mit Luftspulen experimentiert, ich habe es auch schon geschafft (in etwa) die benötigten Energien zu übertragen, allerdings waren da beide Spulen direkt aufeinander gewickelt.

Also "irgendwie" würde ich das ganze schon durch experimentieren hinbekommen, aber mich interessiert die Theorie hinter der ganzen Sache. Die einfachen Trafoformeln kenne ich, mich würde speziell interessieren wie man die Induktivität der Primärspule berechnet. Ich habe nämlich keine Ahnung, ob primär 10, 50 oder 100 Windungen ideal sind.

Kennt sich jemand damit aus?

Ich freue mich auf Antworten

Grüße

Stefan

- U
- Uwe Hercksen
  
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vor 20 Jahren

Fri, Sep 26, 2003 1:20 PM

Stefan Heindel schrieb:

Hallo,

warum nimmst Du nicht zwei passende Schalenkerne? Die leiten nun mal ein =

Magnetfeld erheblich besser als Luft. Es m=FCssen dann zwar zwei nebeneinander liegende Spulen sein die von den= =20 beiden Schalenkernen umschlossen werden, jeweils eine feste Spule und=20 Schalenkern sowie eine rotierende Spule und Schalenkern.

Bye

- R
- Rick Sickel
  
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vor 20 Jahren

Sat, Sep 27, 2003 8:17 AM

Die höchste Leitung läßt scih übertragen, wenn zwischen primärseitiger und sekundärseitiger Spannung ein Phasenwinkel von 90° herrscht, allerdings fließt dann auch viel Blindleistung. Das läßt sich z.B. mit einem zur Sekundärwicklung parallelgeschalteten Kondensator erreichen, der zusammen mit der Streuinduktivität eine Resonanzfrequenz knapp unter der Taktfrequenz ergibt.

Rick

- A
- Andreas Donner
  
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vor 20 Jahren

Sun, Sep 28, 2003 6:23 PM

"Stefan Heindel" schrieb:

Achte darauf, dass die Impedanz der Primärspule bei der Grundwelle hoch genug ist, sodass die Blindleistungsaufnahme klein bleibt gegenüber der übertragenen Wirkleistung. Ab einer gewissen Windungszahl bringt eine noch höhere Induktivität nicht mehr, nur noch erhöhte primäre ohmsche Verluste. Abstimmung der Sekundärseite auf Grundwelle könnte evtl. Vorteile bringen, erhöht aber auch wieder die Blindleistung primärseitig (Speisesignal ist ja Rechteck).

Fausformel für Luftspulen:

N = 1/D * sqr(1000*l*L/K)

mit

N: Windungszahl /1 D: Durchmesser /cm l: Spulenlänge /cm L: Induktivitat /µH K: Korrekturfaktor (K=3,8 bei D/l=4)

Da Deine Anordnung ja eine koaxiale Energieübertragung ist, nehme ich an, dass die rotierende Schaltung auch voll im Induktionsfeld liegt. Probier' vorsichtigerweise mal aus, ob dein Kleinordinator dann noch gescheit läuft...

Mit besten Grüssen

Andreas Donner