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[求助] 螺线管线圈串联谐振中“未知阻抗“问题

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一粒金砂(中级)

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发表于 2018-1-27 15:01:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
现用一加入铁芯的螺线管进行谐振电路实验,螺线管电感值为2.48mH,
漆包线电阻r=0.78Ω,
螺线管与2Ω采样电阻进行串联,
发现当利用不同电容进行串联时,通过测量2Ω电阻两端电压波形(间接测量电流波形)和总输入电压波形进行对比,当二者相位相同时,记录此时频率为谐振频率,如下表所示。
在不同的谐振频率下测量电路中的电流值,发现通过总输入电压和电路中流过的电流值,来计算电路中阻抗时,发现电路中除了2Ω采样电阻和漆包线电阻值0.78Ω外,还有一未知阻抗,其随着频率发生变化,如下表所示,不知道这部分未知阻抗是什么原因产生的?

实际实验过程中,当达到谐振条件时,由于这部分“未知阻抗”的存在,当功率放大器输出电压为26Vpp时,2Ω电阻上的压降大约为8Vpp,明显这部分未知阻抗消耗了很大的输出电压,电路中的电流此时约为1.0Arms,假如未知阻抗不存在,或者很小,那么相同的输出电压情况下,我便可以得到更大的电流来驱动我的螺线管生成交变磁场,想着如何消除这部分的影响?
谢谢给位前辈指导!

谐振频率(Hz
电容值(uF
未知阻抗值(Ω)
3176
1
1.90
4656
0.47
2.88
5636
0.33
4.29
6800
0.22
4.28
10240
0.1
8.05

此帖出自模拟电子论坛


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2018-1-28 09:42:32 | 显示全部楼层
最好能给出5次实验中每次的两个电压值(总电压与采样电阻上的电压值),觉得你算得不对,2欧电阻上的电压是8Vpp,怎么能算出电流是1Arms?


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maychang

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发表于 2018-1-28 09:44:54 | 显示全部楼层
到这里来提问了?
欢迎!
不过,最好附上电原理图,而且尽量画完整,画清楚。
更重要的,是把你要实现的目标说清楚。这样才容易得到帮助。


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2018-1-28 09:51:54 | 显示全部楼层
本帖最后由 gmchen 于 2018-1-28 09:53 编辑

螺线管产生的磁场应该是用来对某个负载起作用的,实验中是否已经有该负载了?如果有负载,那么这个电阻就是负载反射到螺线管的负载电阻。这个负载可以有各种形式,只要能够吸收能量即可。


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2018-1-28 19:56:55 | 显示全部楼层
真实的LC不是理想器件,楼主只考虑了L的串联直流电阻,未考虑趋肤效应和临近效应产生的交流电阻,也未考虑L的杂散电容,另外铁芯在不同频率,不同电流下的磁导率也是有所变化的。C也具有各种电阻分量和电感分量,比如:电阻分量、介质吸收、卷绕电感、频率很高时还需考虑引脚电感。

点评

谢谢指导! 所用铜线裸线直径1.0mm,漆皮大概0.06mm厚。当取f=10Khz时,计算得趋肤效应所允许的最大直径为1.32mm,比较接近临界值,实际所用铜线线径,不知道是否会有影响,于是: 2、利用另外一个0.8mm线径的螺线  详情 回复 发表于 2018-1-30 20:27
谢谢指导! 所用铜线裸线直径1.0mm,漆皮大概0.06mm厚。当取f=10Khz时,计算得趋肤效应所允许的最大直径为1.32mm,比较接近临界值,实际所用铜线线径,不知道是否会有影响,于是: 2、利用另外一个0.8mm线径的螺线  详情 回复 发表于 2018-1-30 20:27
在酱缸文化里,一个敢在圈子里说真话的是不受喜欢的,会被老大老二老三老四老六老七老八和一些滥人等往死里整,嘿嘿!


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2018-1-28 20:10:43 | 显示全部楼层
楼主的问题,可能是临近效应
在酱缸文化里,一个敢在圈子里说真话的是不受喜欢的,会被老大老二老三老四老六老七老八和一些滥人等往死里整,嘿嘿!


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一粒金砂(中级)

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发表于 2018-1-29 15:43:09 | 显示全部楼层
应该差不多。虽然你整理的数据不是很完整。电容C、电感L都是储能元件,需要按总阻抗来算。你其中的1Arms没明白怎么算的,按你2Ω电压8VPP,则应该是2.828Arms


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2018-1-30 20:13:26 | 显示全部楼层
gmchen 发表于 2018-1-28 09:42
最好能给出5次实验中每次的两个电压值(总电压与采样电阻上的电压值),觉得你算得不对,2欧电阻上的电压是 ...

1、不好意思,这个8Vpp我输入时看错了,这个电压值是我在螺线管外表面中心绕制几匝线圈的感应电动势。
2、2欧姆上电阻压降为2.22Vrms(示波器读数),1A电流是通过稳压源的输出电流值读数得到的。


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2018-1-30 20:13:40 | 显示全部楼层
gmchen 发表于 2018-1-28 09:42
最好能给出5次实验中每次的两个电压值(总电压与采样电阻上的电压值),觉得你算得不对,2欧电阻上的电压是 ...

1、不好意思,这个8Vpp我输入时看错了,这个电压值是我在螺线管外表面中心绕制几匝线圈的感应电动势。
2、2欧姆上电阻压降为2.22Vrms(示波器读数),1A电流是通过稳压源的输出电流值读数得到的。


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2018-1-30 20:14:29 | 显示全部楼层
gmchen 发表于 2018-1-28 09:42
最好能给出5次实验中每次的两个电压值(总电压与采样电阻上的电压值),觉得你算得不对,2欧电阻上的电压是 ...

1、不好意思,这个8Vpp我输入时看错了,这个电压值是我在螺线管外表面中心绕制几匝线圈的感应电动势。
2、2欧姆上电阻压降为2.22Vrms(示波器读数),1A电流是通过稳压源的输出电流值读数得到的。


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2018-1-30 20:27:38 | 显示全部楼层
PowerAnts 发表于 2018-1-28 19:56
真实的LC不是理想器件,楼主只考虑了L的串联直流电阻,未考虑趋肤效应和临近效应产生的交流电阻,也未考虑L ...

谢谢指导!
所用铜线裸线直径1.0mm,漆皮大概0.06mm厚。当取f=10Khz时,计算得趋肤效应所允许的最大直径为1.32mm,比较接近临界值,实际所用铜线线径,不知道是否会有影响,于是:
2、利用另外一个0.8mm线径的螺线管与上述相同工作频率下做实验,也存在一个未知阻抗问题,在不同频率下,值不同。
3、去掉螺线管的铁芯进行实验,发现不同频率下,该未知阻抗仍然存在。应该铁芯的问题不大。
再次感谢!再看下什么临近效应,没考虑过之前。

点评

在倍率不是非常大的情况下,不要把趋肤效应看得太重要,超过一匝,临近效应才是真,为啥短波天线线圈要拉开匝间距?去年我就有一个贴子,说明过去短波收音机线圈镀银,对趋肤效应的影响并不是太重要,最多也就一个百  详情 回复 发表于 2018-2-3 08:57


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2018-1-30 20:27:50 | 显示全部楼层
PowerAnts 发表于 2018-1-28 19:56
真实的LC不是理想器件,楼主只考虑了L的串联直流电阻,未考虑趋肤效应和临近效应产生的交流电阻,也未考虑L ...

谢谢指导!
所用铜线裸线直径1.0mm,漆皮大概0.06mm厚。当取f=10Khz时,计算得趋肤效应所允许的最大直径为1.32mm,比较接近临界值,实际所用铜线线径,不知道是否会有影响,于是:
2、利用另外一个0.8mm线径的螺线管与上述相同工作频率下做实验,也存在一个未知阻抗问题,在不同频率下,值不同。
3、去掉螺线管的铁芯进行实验,发现不同频率下,该未知阻抗仍然存在。应该铁芯的问题不大。
再次感谢!再看下什么临近效应,没考虑过之前。


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2018-1-31 09:15:16 来自手机 | 显示全部楼层
那样的话,楼主你开始提出的问题根本就不成立了,那个8v电压值没有任何意义

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哦哦,不好意思,由于个人原因,这个电压值输入错了,您可以忽略这个8v电压,其实是2欧姆电阻上的压降大概在2.22Vrms,  详情 回复 发表于 2018-1-31 09:19


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2018-1-31 09:19:11 | 显示全部楼层
gmchen 发表于 2018-1-31 09:15
那样的话,楼主你开始提出的问题根本就不成立了,那个8v电压值没有任何意义

哦哦,不好意思,由于个人原因,这个电压值输入错了,您可以忽略这个8v电压,其实是2欧姆电阻上的压降大概在2.22Vrms,

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根据2欧电阻上的电压大概2.2伏,整个回路的电流大概1.1安,那么如何得到那个“未知电阻值”呢?  详情 回复 发表于 2018-1-31 12:28
根据2欧电阻上的电压大概2.2伏,整个回路的电流大概1.1安,那么如何得到那个“未知电阻值”呢?  详情 回复 发表于 2018-1-31 12:27


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2018-1-31 12:27:50 | 显示全部楼层
yunmeizhi1990 发表于 2018-1-31 09:19
哦哦,不好意思,由于个人原因,这个电压值输入错了,您可以忽略这个8v电压,其实是2欧姆电阻上的压降大 ...

根据2欧电阻上的电压大概2.2伏,整个回路的电流大概1.1安,那么如何得到那个“未知电阻值”呢?


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2018-1-31 12:28:00 | 显示全部楼层
yunmeizhi1990 发表于 2018-1-31 09:19
哦哦,不好意思,由于个人原因,这个电压值输入错了,您可以忽略这个8v电压,其实是2欧姆电阻上的压降大 ...

根据2欧电阻上的电压大概2.2伏,整个回路的电流大概1.1安,那么如何得到那个“未知电阻值”呢?


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2018-1-31 17:18:49 | 显示全部楼层
谢谢各位的耐心指导,按照6楼指出的邻近效应,查阅相关资料,通过计算,发现实验值中的交流电阻与直流电阻比值可以和理论计算对应上,估计应该是这个原因造成的。之前没有考虑过这个问题,多谢各位!


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2018-2-3 08:57:09 | 显示全部楼层
本帖最后由 PowerAnts 于 2018-2-3 09:08 编辑
yunmeizhi1990 发表于 2018-1-30 20:27
谢谢指导!
所用铜线裸线直径1.0mm,漆皮大概0.06mm厚。当取f=10Khz时,计算得趋肤效应所允许的最大直径 ...

在倍率不是非常大的情况下,不要把趋肤效应看得太重要,超过一匝,临近效应才是真,为啥短波天线线圈要拉开匝间距?去年我就有一个贴子,说明过去短波收音机线圈镀银,对趋肤效应的影响并不是太重要,最多也就一个百分点而已,不到0.1dB,真实的原因,可能是避免氧化,也许可能是商业意义,有点银说明成本“高”,好比环形变压器,从成本的角度考虑,50VA是环牛与方牛的临界点,环牛在容量大于50VA时,成本将比方牛小,容量越大成本优势越好,但某某产品但凡用上环牛,一定把环牛吹得天花乱坠,而且一定会说因为用了环牛,所以高贵,忽悠呢,但不懂变压器的技术人,9成也相信环牛比方牛贵。环牛也有不好的地方,因磁阻太小上电冲击太大,环牛的容量又不宜太大,所以电力变压器就没法用环牛。
以穿透深度为半径取导线,Rac大约为Rdc的1.36倍,等效半径大约为0.858倍。你用1.0的线径,等效线径大约0.9,影响并不大,那怕你用到2.0mm的线径,Rac也只是1.56倍,还有1.6mm的等效线径,可见趋肤效应的影响并不十分大。前些天清理工作室,卖了几十斤废漆包线,玩出来的,光是反激的绕组结构就占了1/3,还好添置了自动绕线机,手工绕制不可想象。目前4路反激交叉调整率0.1-100%电流做到5%以内,非常捧。
在酱缸文化里,一个敢在圈子里说真话的是不受喜欢的,会被老大老二老三老四老六老七老八和一些滥人等往死里整,嘿嘿!


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2018-2-3 09:04:33 | 显示全部楼层
研究:如何玩转一根线?
无标题47.png

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谢谢老前辈!关于线圈方面的知识,储备不是很多,以前只是停留在最基本的书本知识,发现用缠完的螺线管进行实验,遇到很多问题,学习了!致敬!  详情 回复 发表于 2018-2-3 09:18
在酱缸文化里,一个敢在圈子里说真话的是不受喜欢的,会被老大老二老三老四老六老七老八和一些滥人等往死里整,嘿嘿!


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2018-2-3 09:18:26 | 显示全部楼层
PowerAnts 发表于 2018-2-3 09:04
研究:如何玩转一根线?

谢谢老前辈!关于线圈方面的知识,储备不是很多,以前只是停留在最基本的书本知识,发现用缠完的螺线管进行实验,遇到很多问题,学习了!致敬!

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书要看,试验也要做。光看书不动手属于纸上谈兵,不看书光动手也不好说。。。  详情 回复 发表于 2018-2-3 12:24


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