| Kapazität von Spulen ermitteln |
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08.06.13 00:11
joeberesf  WGF-Premiumnutzer
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08.06.13 00:11
joeberesf WGF-Premiumnutzer
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Re: Kapazität von Spulen ermitteln
Hallo Heinz, hallo zusammen,
hier mal eine kurze Nachfrage des Autodidakten an den/die Matheprofi/s. 
Da ja die Messung und anschl. Berechnung der Eigenkapazität
nun so einigermaßen geklärt ist, habe ich noch eine Nachfrage zum Gütefaktor.
Meine Registrierkasse zur L + C_ eigen Messung zeigte mir bei Referenzspulen unterschiedlicher Güte auch
unterschiedliche Anzeige- Level der Resonanzmessungen an. D. h. Bei schlechten Güten musste ich einfach
mehr Messpannungsamplitude mit einem Poti einstellen, damit die recht fipsige Zeiger- Resonanzanzeige so
einigermaßen mittig stand...oder überhaupt reagierte.
Da ja Q= XL/R ist, könnte ich mir vorstellen, dass dieses Nachregeln einen direkten Zusammenhang zur Güte (Q) hat.
So höher die Güte der Referenzspule, um so weniger Messspannungslevel war nötig. Meine Idee ist diesen Effekt in
einem großen Zeigerinstrument abzubilden. Da ja die Bestandteile (XL-XC)² + R² = Z² sind, müsste es doch auch
eine Möglichkeit geben, dieses Nachregeln der Messspannungshöhe in eine Zeigerdarstellung zu bringen.
Diese würde dann den Gütefaktor anzeigen.
Diese Darstellung wäre sicherlich nicht linear....aber wenn man so eine Art Eichung vornimmt, könnte dies doch
möglich sein...??
Eine Güte von 50, 100, 300,...wäre doch für die Hobbythek ausreichend als Referenz.
Je mehr Blindleistung umgestzt wird, um so höher die Aussteuerung des Volumereglers!
Oder bin ich da auf dem Holzweg?
Wie siehst Du/ihr das? Gibt es diesen von mir beobachteten Zusammenhang und kann man da so eine
"ungefähre Ablesung" an einem nachträglich eingebauten Instrument vornehmen?
Gruß
Joerg
Zuletzt bearbeitet am 08.06.13 00:47
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08.06.13 23:30
NorbertWerner WGF-Premiumnutzer
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08.06.13 23:30
NorbertWerner WGF-Premiumnutzer
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Re: Kapazität von Spulen ermitteln
Hallo Joe, hallo Heinz, hallo zusammen,
also, in meinem Lieblings-Nachschlagewerk (Grosse Elektronik Formelsammlung von Georg Rose) gibt es Näherungsformeln für die Güte von einem LC Serien- und einem LC Parallelschwingkreis.
Serienschwingkreis: Q ist etwa  *L/Rres
Parallelschwingkreis: Q ist etwa Rres/*L
Es muss also noch einen Faktor geben , der die Güte leicht beeinflusst.
Gruss
Norbert
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09.06.13 18:44
qw123 WGF-Premiumnutzer
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09.06.13 18:44
qw123 WGF-Premiumnutzer
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Re: Kapazität von Spulen ermitteln
Hallo Joerg,
joeberesf:
Hallo Heinz, hallo zusammen,
Wie siehst Du/ihr das? Gibt es diesen von mir beobachteten Zusammenhang und kann man da so eine
"ungefähre Ablesung" an einem nachträglich eingebauten Instrument vornehmen?
es gibt wohl mehrere Methoden, die Güte einer Spule bzw. eines Schwingkreises zu ermitteln. Klassisch ist die Ermittlung über die -3dB-Bandbreite eines Schwingkreises.
Wie man die Güte mit Deinem Meßgerät ermittelt, kann ich Dir nicht sagen ohne genaue Kenntnis der Schaltung. Wie es aussieht, funktioniert Dein Gerät ähnlich wie die von Dir verlinkte Meßschaltung von K.Birkner im Radiomuseums-Forum.
Bei Resonanz stellt der Parallelschwingkreis einen rein ohmschen Widerstand dar und bildet mit dem Vorwiderstand zusammen einen Spannungsteiler. Mit Kenntnis des Vorwiderstandes und Messung der Quellspannung und der Spannung am Kreis läßt sich dieser Widerstand und damit die Güte berechnen. Das Problem liegt hier in der genauen Messung der HF-Spannung am hochohmigen Kreis. Wenn man in der Birknerschen Schaltung den Widerstand vor dem Oszillografen durch eine 10:1-Tastspitze ersetzt, könnte man die Spannung am Kreis damit einigermaßen genau messsen. Bei großen Kreisgüten muß man u.U. die zusätzliche Belastung des Kreises durch die Tastspitze berücksichtigen/herausrechnen.
Gruß
Heinz
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09.06.13 19:07
qw123 WGF-Premiumnutzer
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09.06.13 19:07
qw123 WGF-Premiumnutzer
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Re: Kapazität von Spulen ermitteln
Hallo Norbert,
NorbertWerner:
Hallo Joe, hallo Heinz, hallo zusammen,
Serienschwingkreis: Q ist etwa *L/Rres
Parallelschwingkreis: Q ist etwa Rres/*L
wenn Du beide Gleichungen aus dem 'Rose' nach Rres auflöst bekommst Du einmal (ich ersetze mal durch 'w' wie im ersten Posting)
Rres = w*L/Q
und das andere Mal
Rres = Q/(w*L)
Es kann sich also bei Rres nicht in beiden Formeln um die gleiche Größe handeln. Korrekterweise sollte dann auch eine unterschiedliche Bezeichnung gewählt werden.
NorbertWerner:
... in meinem Lieblings-Nachschlagewerk (Grosse Elektronik Formelsammlung von Georg Rose) gibt es Näherungsformeln für die Güte von einem LC Serien- und einem LC Parallelschwingkreis....
Es muss also noch einen Faktor geben , der die Güte leicht beeinflusst.
Üblicherweise wird die Güte eines schwingenden Systems aus dem Energieverlust abgeleitet, der im System pro Eigenschwingungsperiode entsteht. siehe Wikipedia --> Gütefaktor. Bei einmalig angeregtem Kreis führt dieser Energieverlust zu einer exponentiellen Abnahme der Schwingungsamplitude. Bei konstant angeregtem Kreis muß diese Energie pro Periode nachgeliefert werden.
In wenigen Worten lassen sich die komplexen Zusammenhänge nicht darstellen. Der 'Schröder' z.B. benötigt mehr als 40 Seiten dafür.
Zur Veranschaulichung und Vereinfachung der komplexen realen Vorgänge in einem realen Schwingkreis kann man sich ein vereinfachtes Modell des realen Schwingkreises basteln. In diesem Modell entstehen alle Energieverluste dadurch, daß die Kreisenergie in einem Widerstand Rs in Serie zur Spule in Wärme umgewandelt wird. Spule L und Kondensator C sind darin ideale verlustlose Bauteile.
Die Kreisgüte Q wird dann definiert durch Q = w*L/Rs. Da dies eine Definition ist, gilt die Gleichung exakt. Es läßt sich auch zeigen, daß diese Definition übereinstimmt mit der obigen Definition aus dem Energieverlust.
Die Schwierigkeit liegt hier darin, daß es im realen Schwingkreis keine Rs entsprechende Größe gibt, die sich mit einem Ohmmeter messen ließe. Der fiktive Widerstand Rs setzt sich zusammen aus Anteilen aus dem ohmschen Widerstand der Kupferwicklung, Verlusten im Kondensator, Wirbelstromverlusten und Skineffekt. Die drei letzteren sind auch frequenzabhängig.
Statt eines Widerstandes Rs in Serie zur Spule kann man im Modell auch einen Widerstand Rp parallel zum Kreis einführen, der den gleichen Energieverlust verursacht. Die beiden Widerstände Rs und Rp lassen sich ineinander umrechnen. Die exakte Umrechnung ist allerdings kompliziert und führt nicht zu einfachen Formeln. Eine einfache Umrechnungsformel erhält man allerdings, wenn man kleine Terme bei der Umrechnung vernachlässigt.
Dies bezeichnet der 'Rose' vielleicht mit 'Näherungsformel'.
Gruß
Heinz
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09.06.13 21:55
joeberesf WGF-Premiumnutzer
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09.06.13 21:55
joeberesf WGF-Premiumnutzer
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Re: Kapazität von Spulen ermitteln
Hallo Heinz,
qw123:
Bei Resonanz stellt der Parallelschwingkreis einen rein ohmschen Widerstand dar und bildet mit dem Vorwiderstand zusammen einen Spannungsteiler. Mit Kenntnis des Vorwiderstandes und Messung der Quellspannung und der Spannung am Kreis läßt sich dieser Widerstand und damit die Güte berechnen.
Es sollte ja nur so eine Art Q- Zeigerschätzeisen werden,...aber nach weiteren Überlegungen bin ich der Meinung,
dass diese einfache Messung über den Messspannungslevel, nur bei exakt gleicher Induktivität und ohmschen Wicklungswiderstand
einigermaßen brauchbar wäre. Da aber verschiedene Induktivitäten widerum völlig andere XL,XC und
natürlich auch R - Werte aufweisen, müsste ich immer eine Referenzspule mit ähnlichen Eigenschaften und bekanntem
Q haben, um den Zeigerauschlag zu bewerten.
Das geht ja an der Praxis völlig vorbei .. 
Danke Heinz und Gruß
Joerg
Zuletzt bearbeitet am 09.06.13 23:00
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