Jag undrar om någon stött på det här mätproblemet
med induktansmetern som finns på labbänken?
Jag har 2 st spolar monterade på
en bräda. De är monterade parallellt
med varandra med ca: 5cm mellanrum.
De är luftlindade och alltså utan kärna.
Jag har mätt upp dom var för sig med
induktansmetern till 209uH resp. 213uH.
Sedan kopplat dom i serie och i fas och
då blir resultatet 484uH. Detta är helt
i linje med teorin då den ömsesidiga
induktansen M inverkar.
M = (484 - 209 - 213)/2 = 31uH
och kopplingsfaktorn blir då 0.15
Sedan kopplar jag de 2 i motfas och i serie som innan,
och förväntar mig att kopplingsfaktorn
ska vara den samma fast -0.15 i stället.
Resultatet blir nu Ltotal = 393uH
M = (209 + 213 - 393)/2 = 14.5uH
k = 0.07
Här är det något som jag tror blir galet.
Jag tror jag fått annorlunda resultat om
jag mätt induktansen med hjälp av en vridkonding
och signalgenerator alltså kollat resonansfrekvensen
och beräknat induktansen.
För inte kan det väl vara så att kopplingsfaktorn
halveras enbart på grund av att jag fasvänder ena spolen?
Ömsesidig Induktans ?
Re: Ömsesidig Induktans ?
Nej , kopplingsfaktorn ändras inte. Men det kan vara knepigt att mäta induktans med den noggrannhet som krävs.
Har du tagit hänsyn till induktansen i tilledningar och eventuell koppling mellan dessa och spolarna?
Noggrannhet i instrumentet?
Har du tagit hänsyn till induktansen i tilledningar och eventuell koppling mellan dessa och spolarna?
Noggrannhet i instrumentet?
Re: Ömsesidig Induktans ?
Ledningarna mellan spolarna kan jag väl säga att
jag inte hade någon större ordning på men jag
vill gärna tro att den avgörande kopplingsfaktorn
finns mellan själva spolarna och inte hur anslutnings-ledningarna
är orienterade, de är i och för sig ett par decimeter stycket
så visst inverkar de men det kan inte bli mycket fält runt dem i
jämförelse med spolarna.
Instrumentet borde inte visa olika induktans enbart därför att ena spolen
vänds och det tror jag heller inte det gör om spolarna vore helt skärmade från varann.
Just det här instrumentet skickar på en fyrkantvåg och mäter
tiden det tar för responsen att sjuka till en given nivå.
Och det är den där exponentiellt avtagande signalen som också
måste avspeglas i fältet mellan spolarna. Kanske det är det som ger
felet?
Räknar man på det ser det ut så här:
2 spolar i fas
V1 = L1*di/dt+M*di/dt
V2 = L2*di/dt+M*di/dt
V = V1+V2 = di/dt*(L1+L2+2*M)
Ltotal = L1+L2+2*M
M = (Ltotal-L1-L2)/2
2 spolar i motfas
V1 = L1*di/dt-M*di/dt
V2 = L2*di/dt-M*di/dt
V = V1+V2 = di/dt*(L1+L2-2*M)
Ltotal = L1+L2-2*M
M = (L1+L2-Ltotal)/2
Ltotal är den uppmätta seriekopplingen
jag inte hade någon större ordning på men jag
vill gärna tro att den avgörande kopplingsfaktorn
finns mellan själva spolarna och inte hur anslutnings-ledningarna
är orienterade, de är i och för sig ett par decimeter stycket
så visst inverkar de men det kan inte bli mycket fält runt dem i
jämförelse med spolarna.
Instrumentet borde inte visa olika induktans enbart därför att ena spolen
vänds och det tror jag heller inte det gör om spolarna vore helt skärmade från varann.
Just det här instrumentet skickar på en fyrkantvåg och mäter
tiden det tar för responsen att sjuka till en given nivå.
Och det är den där exponentiellt avtagande signalen som också
måste avspeglas i fältet mellan spolarna. Kanske det är det som ger
felet?
Räknar man på det ser det ut så här:
2 spolar i fas
V1 = L1*di/dt+M*di/dt
V2 = L2*di/dt+M*di/dt
V = V1+V2 = di/dt*(L1+L2+2*M)
Ltotal = L1+L2+2*M
M = (Ltotal-L1-L2)/2
2 spolar i motfas
V1 = L1*di/dt-M*di/dt
V2 = L2*di/dt-M*di/dt
V = V1+V2 = di/dt*(L1+L2-2*M)
Ltotal = L1+L2-2*M
M = (L1+L2-Ltotal)/2
Ltotal är den uppmätta seriekopplingen
Re: Ömsesidig Induktans ?
En annan felkälla är spolarnas läckkapacitans. Om mätfrekvensen är högre än en liten bråkdel av spolens egenresonansfrekvens
så har det nog betydelse.
Tillednigararnas induktanser är större än man tror, typiskt ca 5 nH/cm, och än värre deras koppling till spolarna.
Det bör synas om man flyttar på dem under mätningen.
så har det nog betydelse.
Tillednigararnas induktanser är större än man tror, typiskt ca 5 nH/cm, och än värre deras koppling till spolarna.
Det bör synas om man flyttar på dem under mätningen.
Re: Ömsesidig Induktans ?
Vad blir mätvärdet om de ansluts i serie men i två olika plan så de inte kopplar?
Re: Ömsesidig Induktans ?
Jag kan tyvärr inte vrida då de är fastlimmade i en ställning.
De har höga Q-värden, runt 120.
Läckkapacitans, blir den olika om jag fasvänder en spole?
Om jag monterar tilledningarna i fast monterade sockerbitar så vet jag att
de inte ändrar position när jag ansluter instrumentet.
De har höga Q-värden, runt 120.
Läckkapacitans, blir den olika om jag fasvänder en spole?
Om jag monterar tilledningarna i fast monterade sockerbitar så vet jag att
de inte ändrar position när jag ansluter instrumentet.
Re: Ömsesidig Induktans ?
"De har höga Q-värden, runt 120"
Det är inga höga Q-värden - dock ganska normalt för diskreta trådlindade induktanser.
Med lite trix med tunn koppband istället för rund tråd, litz-tråd och luftlindat med vissa proportioner så kan man närma sig en bit över 200 till kanske runt 400 men sedan blir det svårt på riktigt.
I RF filter sammanhang så använder man mekaniska koaxiala strukturer i kavitetsfilter just för att få upp olastade Q-värdet med önskade värden på 2000-10000 om möjligt och den värsta i den vägen jag sett hittills är 24000 i olastad Q-värde för en kavitetsfilter. Det som finns kvar efter detta om man måste ha ännu högre Q-värde är att använda kristaller med Q upp till 200000 vilket förklarar varför kristaller används i oscillatorer med krav på hög frekvensstabilitet och mycket lågt fasbrus (om man låter kristallfrekvensen gå som referens till en PLL så kommer även med en väldesignad PLL att göra att fasbruset öka med en faktor 10 i jämförelse med inkommande referenssignal från kristallen och därför vill man att referenssignalen man utgår från har väldig låg fasbrus)
Det är inga höga Q-värden - dock ganska normalt för diskreta trådlindade induktanser.
Med lite trix med tunn koppband istället för rund tråd, litz-tråd och luftlindat med vissa proportioner så kan man närma sig en bit över 200 till kanske runt 400 men sedan blir det svårt på riktigt.
I RF filter sammanhang så använder man mekaniska koaxiala strukturer i kavitetsfilter just för att få upp olastade Q-värdet med önskade värden på 2000-10000 om möjligt och den värsta i den vägen jag sett hittills är 24000 i olastad Q-värde för en kavitetsfilter. Det som finns kvar efter detta om man måste ha ännu högre Q-värde är att använda kristaller med Q upp till 200000 vilket förklarar varför kristaller används i oscillatorer med krav på hög frekvensstabilitet och mycket lågt fasbrus (om man låter kristallfrekvensen gå som referens till en PLL så kommer även med en väldesignad PLL att göra att fasbruset öka med en faktor 10 i jämförelse med inkommande referenssignal från kristallen och därför vill man att referenssignalen man utgår från har väldig låg fasbrus)
-
rikkitikkitavi
- Inlägg: 16151
- Blev medlem: 21 juni 2003, 21:26:56
- Ort: Väster om Lund (0,67 mSv)
Re: Ömsesidig Induktans ?
Läckkapacitansen är parasitkapacitansen mellan trådvarven. Den förändras bara om du fysiskt ändrar på spolens dimensioner.
Jmfr kapacitansen mellan två ledare.
Jmfr kapacitansen mellan två ledare.
Re: Ömsesidig Induktans ?
Läckkapacitansen kommer in olika beroende på mätfrekvensen.
Om jag fattar rätt så varierar frekvensen i den använda mätmetoden.
Alltså inte fyrkantvågens frekvens, utan tiden till tröskelnivån varierar.(?)
En mätbrygga med sinus av fix frekvens kanske ger ett annat resultat.
Om jag fattar rätt så varierar frekvensen i den använda mätmetoden.
Alltså inte fyrkantvågens frekvens, utan tiden till tröskelnivån varierar.(?)
En mätbrygga med sinus av fix frekvens kanske ger ett annat resultat.
Re: Ömsesidig Induktans ?
Jag ska definitivt testa med sinus och då kan jag dessutom testa
för den frekvens där spolarna är tänkt att jobba.
Jag hittade ett sätt på nätet att enkelt mäta upp M, jag inte testat än men hoppas på att det blir bättre.
I beskrivningen har de räknat med diffekvation och förenklat genom att säga att strömmen i2 i högra slingan är noll vid t=0. Jag hängde inte riktigt med på vad de har gjort så jag testade att räkna med Laplacetransform i stället.
Om man till höger i schemat bryter upp efter R2 och ansluter ett oscilloskop med impedansen ZL
Räkna med Laplace
V1-R1*I1-s*L1*I1-s*M*I2=0
V2+R2*I2+s*L2*I2+s*M*I1=0
V1 är ett steg om A volt => A/s
så efter lite räknande kommer jag fram till att
M*(A-s^2*M*V2/ZL)=V2*(1+(R2+s*L2)/ZL)*(R1+s*L1)
ZL är stor på ett oscilloskop så förenklas ekvationen ovan till
M*A=V2*(R1+s*L1)
M=V2/A*(R1+s*L1)
inverstransformera
M=V2*e^(-R1*t/L1)/A/L1
alltså fås en exponentiellt avklingande spänning över ZL, oscilloskopet.
vid t=0 fås att
M=V2/A/L1
Alltså om man sluter kretsen till vänster så stiger spänningen till A över L1
om man nu samtidigt mäter med oscilloskopet och mäter toppen på V2 så kan M
lätt beräknas.
för den frekvens där spolarna är tänkt att jobba.
Jag hittade ett sätt på nätet att enkelt mäta upp M, jag inte testat än men hoppas på att det blir bättre.
I beskrivningen har de räknat med diffekvation och förenklat genom att säga att strömmen i2 i högra slingan är noll vid t=0. Jag hängde inte riktigt med på vad de har gjort så jag testade att räkna med Laplacetransform i stället.
Om man till höger i schemat bryter upp efter R2 och ansluter ett oscilloskop med impedansen ZL
Räkna med Laplace
V1-R1*I1-s*L1*I1-s*M*I2=0
V2+R2*I2+s*L2*I2+s*M*I1=0
V1 är ett steg om A volt => A/s
så efter lite räknande kommer jag fram till att
M*(A-s^2*M*V2/ZL)=V2*(1+(R2+s*L2)/ZL)*(R1+s*L1)
ZL är stor på ett oscilloskop så förenklas ekvationen ovan till
M*A=V2*(R1+s*L1)
M=V2/A*(R1+s*L1)
inverstransformera
M=V2*e^(-R1*t/L1)/A/L1
alltså fås en exponentiellt avklingande spänning över ZL, oscilloskopet.
vid t=0 fås att
M=V2/A/L1
Alltså om man sluter kretsen till vänster så stiger spänningen till A över L1
om man nu samtidigt mäter med oscilloskopet och mäter toppen på V2 så kan M
lätt beräknas.
Re: Ömsesidig Induktans ?
Skulle till att testa att mäta upp ömsesidiga induktansen
med hjälp av ett nyligen hemmabyggt TDR-instrument
då jag inser att jag ju räknat fel.
Så här är en mer korrekt uträkning...
2 st kopplade spolar L1 och L2 ger
v1 – L1*di1/dt – M*di2/dt = 0
v2 – L2*di2/dt – M*di1/dt = 0
om L1 påföres ett steg om A volt och de 2 ekvationerna Laplacetransformeras fås...
A/s – sI1L1 – sI2M = 0
V2 – sI1M – sI2L2 = 0
lös ut I1 = A/s^2/L1 – I2*M/L1
om man tänker sig V2 applicerad över oscilloskopets ingång, en belastning Z så
är V2 = -Z*I2
efter lite räknande fås
-V2 – M*A/s/L1 + s*V2*M^2/L1/Z – s*V2*L2/Z = 0
då Z är mycket stor förenklas det hela till
-V2 – M*A/L1/s = 0
och
V2 = -M*A/L1/s
inverstransformera
v2(t) = - M*A/L1
eller
M = -v2*L1/A
Resultatet av mätningen stämmer i stort med simuleringen.
R3 och C2 motsvarar oscilloskopets ingång.
Då spolarna har en viss parallellkapacitans blir det en dämpad oscillering vid L4
när en puls på 3us läggs på därför byggde jag ett litet dämpfilter R1,R4 och C1.
Jag kopplade upp 2st spolar enligt simuleringen och pulsernas form ser
i princip lika ut de i simuleringen med samma amplituder och form.
M = 0.392*209uH/4.72 = 17uH
vilket motsvarar en kopplingfaktor på
k = M/sqrt(L3*L4) = 17/sqrt(209*213) = 0.081
Och en viktig sak är att det inte spelar någon roll hur jag fasvänder
spolarna, pulsen Y får samma amplitud om än fasvänd och den ömsesidiga
induktansen beräknas till den samma.
Avståndet mellan spolarna är 5cm och de är platta spindelvävs-spolar.
Signalen X och Y
Signalen Y uppförstorad
med hjälp av ett nyligen hemmabyggt TDR-instrument
då jag inser att jag ju räknat fel.
Så här är en mer korrekt uträkning...
2 st kopplade spolar L1 och L2 ger
v1 – L1*di1/dt – M*di2/dt = 0
v2 – L2*di2/dt – M*di1/dt = 0
om L1 påföres ett steg om A volt och de 2 ekvationerna Laplacetransformeras fås...
A/s – sI1L1 – sI2M = 0
V2 – sI1M – sI2L2 = 0
lös ut I1 = A/s^2/L1 – I2*M/L1
om man tänker sig V2 applicerad över oscilloskopets ingång, en belastning Z så
är V2 = -Z*I2
efter lite räknande fås
-V2 – M*A/s/L1 + s*V2*M^2/L1/Z – s*V2*L2/Z = 0
då Z är mycket stor förenklas det hela till
-V2 – M*A/L1/s = 0
och
V2 = -M*A/L1/s
inverstransformera
v2(t) = - M*A/L1
eller
M = -v2*L1/A
Resultatet av mätningen stämmer i stort med simuleringen.
R3 och C2 motsvarar oscilloskopets ingång.
Då spolarna har en viss parallellkapacitans blir det en dämpad oscillering vid L4
när en puls på 3us läggs på därför byggde jag ett litet dämpfilter R1,R4 och C1.
Jag kopplade upp 2st spolar enligt simuleringen och pulsernas form ser
i princip lika ut de i simuleringen med samma amplituder och form.
M = 0.392*209uH/4.72 = 17uH
vilket motsvarar en kopplingfaktor på
k = M/sqrt(L3*L4) = 17/sqrt(209*213) = 0.081
Och en viktig sak är att det inte spelar någon roll hur jag fasvänder
spolarna, pulsen Y får samma amplitud om än fasvänd och den ömsesidiga
induktansen beräknas till den samma.
Avståndet mellan spolarna är 5cm och de är platta spindelvävs-spolar.
Signalen X och Y
Signalen Y uppförstorad
