Sie sind nicht angemeldet.

Lieber Besucher, herzlich willkommen bei: Forum der DL-QRP-AG für QRP und Selbstbau im Amateurfunk. Falls dies Ihr erster Besuch auf dieser Seite ist, lesen Sie sich bitte die Hilfe durch. Dort wird Ihnen die Bedienung dieser Seite näher erläutert. Darüber hinaus sollten Sie sich registrieren, um alle Funktionen dieser Seite nutzen zu können. Benutzen Sie das Registrierungsformular, um sich zu registrieren oder informieren Sie sich ausführlich über den Registrierungsvorgang. Falls Sie sich bereits zu einem früheren Zeitpunkt registriert haben, können Sie sich hier anmelden.

  • »DK7QB« ist männlich
  • »DK7QB« ist der Autor dieses Themas

Beiträge: 964

Hobbys: QRP, CW, QSL, Antennen und Maste, QRPPP,

  • Nachricht senden

1

Mittwoch, 20. Juli 2011, 00:24

Spule gewickelt ..... wie weiter ? Viele Fragen von Bert

Hallo Gemeinde !

Nun habe ich die Zeit gefunden, sich um die Anpassung der Reusen ANT auf 160m zu kümmern !
Heute habe ich die Grundspule aus 8mm CU-Rohr gewickelt. Der Mittlere Spulendurchmesser ist 120mm im entlastendem Zustand, so wie auf dem Bild zu sehen.
Nun sol les weiter gehen und ich will eine 10mm Plexiglasplatte als Stegplatte bohren.
Hier kommt nun die erste Frage :
Wie weit soll ich den Wicklungsabstand machen ? Einfach 8mm zwischen den Windungen oder mehr oder Besser weniger ?
Leistung am ANT Fußpunkt kann fast bis 2,5 KW betragen, wenn jemand aus Versehen die PA voll aussteuert !

Die nächsten Fragen kommen, wenn die Stegplatte die Wicklungen aufgenommen hat !

Vielen Dank für eure Hilfe von

Bert SA2BRN -- SE2I -- DK7QB
»DK7QB« hat folgendes Bild angehängt:
  • Spule - 1.jpg

2

Mittwoch, 20. Juli 2011, 09:45

Bert,
am besten knüpfst du an den damaligen Thread an, in dem alle Fragen in der Theorie schon beantwortet sind. Dort haben wir auf der Grundlage deiner Messungen in einem Kochrezept ausgearbeitet, dass ein L-Hochpass-Netzwerk optimale Anpassung bietet (Bild "Anpassnetzwerk). Schau dort auf den Post Nr. 30. Dort bin ich das Procedere Schritt für Schritt durchgegangen. Am besten eignet, wie auch von HaJo vorgeschlagen - das L Netzwerk beschrieben als Variante 2. Die mechanische Dimensionierung der berechneten Spule von 4,4uh haben wir damals für die Verwendung von 6mm Kupferrohr vorgenommen. Die muss jetzt nur noch auf die Verwendung von 8mm Kupferrohr umdimensioniert werden. Ich werde das für dich in einem späteren Post vornehmen.

Wenn du nicht gleich an die Antenne direkt gehen willst, bietet sich auch ein vorheriger Labortest an. Dazu kannst du deine Reusenantenne für 160m auf dem Labortisch nachbilden.

Deine Antenne wissen wir ja aus deinen Messungen hat bei 1,8 Mhz eine Eingangsimpedanz von R = 19,57 Ohm – j73,55 Ohm. Das heißt, die Antenne verhält sich auf 1,8 MHz wie ein Widerstand von 19,57 Ohm, mit einem Kondensator von 1200 pF in Serie. Du kann also mit zwei Bauteilen, einem kleinen Widerstand von 19 Ohm und einem kleinen C von 1200 pF deine Reuse auf dem Labortisch nachbilden. Mit deinem MiniVNA kannst du dann messtechnisch im Trockenen überprüfen, ob das Anpassnetzwerk so funktioniert, wie es soll. (Siehe Bild "Messaufbau"). Es bleibt dir natürlich unbenommen, dies gleich auch im Feld vorzunehmen und auf den Labortest zu verzichten.

Spulendimensionierung für 8mm folgt.
73, Günter
»DL4ZAO« hat folgende Bilder angehängt:
  • Anpassnetzwerk.jpg
  • Messaufbau Anpassung-Reuse.jpg

3

Mittwoch, 20. Juli 2011, 10:58

L-anpassnetzwerk - Spule Dimensionierung

die Spule, die damals auf der Basis von 6mm Kupferrohr vorgeschlagen wurde hatte die Dimensionierung:

Rohrdurchmesser 6mm
Induktivität der Spule: 4,4 uH
Gewählter Durchmesser: 80 mm
Länge: 130 mm
11 Windungen
Länge des Drahts: ca 2,8 m
Eigenresonanz bei 43 MHz


Jetzt hast du davon abweichend eine Spule gewickelt mit 8mm Kupferrohr und 120 mm Durchmesser. Damit kannst du gut und gern einen 10 KW Mittelwellensender anpassen. Aber für die mechanische Realisierung einer 4,4uH Spule ist dieser Durchmesser von 120 mm etwas ungünstiger als die alte 6mm Spule mit 80mm Durchmesser.

Ich habe hier die 4,4 uH mal für deine Monsterspule dimensioniert:

Rohrdurchmesser 8mm
Induktivität der Spule: 4,4 uH
Gewählter Durchmesser: 120 mm
Länge: 150 mm
8 Windungen
Länge des Drahts: ca 3 m
Eigenresonanz bei 36 MHz

Durch leichtes Strecken oder Stauchen der Spule kann eine Feinabstimmung der Induktivität erreicht werden. Der Verlustwiderstand des 8mm Rohrs unter Berücksichtigung des Skin Effekts ist so gering dass sich eine Leerlauf-Spulengüte über 900 ergibt, also sehr sehr gut.

Am besten misst du einfach mal mit deinem AADE Messgerät und Kroko Klemmen die Induktivität nach und kürzt dann deine Spule auf das notwendige Maß.

73, Günter

  • »DK7QB« ist männlich
  • »DK7QB« ist der Autor dieses Themas

Beiträge: 964

Hobbys: QRP, CW, QSL, Antennen und Maste, QRPPP,

  • Nachricht senden

4

Mittwoch, 20. Juli 2011, 11:10

Danke Günter schon mal für den Super Tip und Daten !

Will diese Spule einfach mal fertig machen, um diese dann bei weiteren Experimenten ein zu setzten.
Nach dem Test werde ich die Spule dann mit enstsprechender Windungszahl neu anfertigen, um den Einbauplatz so Optimal wie möglich aus zu nutzen.
Macht es überhaupt was aus, wenn man eine zu lange Spule nimmt, dabei z.B. dann die Windungszahl feststellt und diese später mit wenigen Windungen
( die man dann nur benötigt ) auf zu bauen. Oder werden sich dann bei einer Spule von nur einem Drittel der Länge dann andere Werte einstellen !??

Was mich nun interessiert, ist wirklich nur der Abstand zwischen den Wicklungen, wie viel Platz ich dort vorsehen soll bei 8mm CU - Rohr ??
Ist ein enger Wicklungsabstand von Vorteil oder von Nachteil ?
Was muss ich in Bezug auf Spannungsfestigkeit dabei beachten ?

Würde dieses Grundwissen dann bei meinen weiteren Spulen weiter Berücksichtigen !

Die von dir angegebene Spule werde ich heute Nachmittag mal wickeln und dann mit einem Meßgerät mal Messen. Leider kann ich das L, nach dem Einbau
in einer Plexiglasplatte nicht mehr Feinabstimmen, da der Wicklungsabstand dann festgelegt ist.

Bild folgt !

vy 73 de Bert SA2BRN -- SE2I -- dk7qb

5

Mittwoch, 20. Juli 2011, 11:30

Was mich nun interessiert, ist wirklich nur der Abstand zwischen den Wicklungen, wie viel Platz ich dort vorsehen soll bei 8mm CU - Rohr ??
Ist ein enger Wicklungsabstand von Vorteil oder von Nachteil ?
Was muss ich in Bezug auf Spannungsfestigkeit dabei beachten ?


Bert, diese Frage wurde schon in deinem alten Thread in meinem Post #30 so beantwortet:

Für eine einlagige Luftspule, deren Güte bei konstantem Bauvolumen optimiert wurde gilt: (Siehe angehängtes Diagramm aus: Graubner, Norbert, DL1SNG „Selbstbau eines symmetrischen Antennenkopplers“, FUNKAMATEUR 2-2011, Seite 179)

- Der Formfaktor, das Verhältnis von Länge zu Durchmesser. soll etwa zwischen 0,4 bis 0,9 betragen (Optimum bei 0,615)
- Die Wicklungsdichte, das Verhältnis von Drahtdurchmesser zur Steigung, soll etwa 0,4 bis 0,7 betragen ( Optimum bei 0,545)

Diese Vorgaben ergeben sich aus dem Zusammenspiel von Gegeninduktivität, Skineffekt und Proximityeffekt- Die Gegeninduktivität entsteht durch die magnetische Kopplung benachbarter Wicklungen, beim Skineffekt handelt es sich um die Verdrängung von hochfrequenten Strömen aufgrund des eigenen Magnetfeldes an der Außenwand des Leiters. Der Proximity-Effekt beschreibt die Stromverdrängung zwischen eng benachbarten Leitern, durch die Wechselwirkung der Magnetfelder.

Die Spule, die ich im vorherigen Post vorschgeschlagen habe, berücksichtigt bei der Steigung in etwa diese Vorgaben. Die berechnete Güte von 900 ist dabei weit jenseits von gut.Über die Spannungsfestigkeit brauchst du dir bei diesen Dimensionen keine Sorgen zu machen. Die Durchschlagfestigkeit von Luft beträgt 2 bis 3KV/mm. Solche Spannungen werden bei dir niemals zwischen einzelnen Windungen auftreten. Bei dem 800pF Kondensator im L-Hochpass sollte man allerdings schon auf Spannungsfestigkeit achten.

Macht es überhaupt was aus, wenn man eine zu lange Spule nimmt, dabei z.B. dann die Windungszahl feststellt und diese später mit wenigen Windungen
( die man dann nur benötigt ) auf zu bauen. Oder werden sich dann bei einer Spule von nur einem Drittel der Länge dann andere Werte einstellen


Das hat zwar schon einen gewissen Streu-Einfluss, aber der wird sich bei 1,8 MHz sehr in Grenzen halten. In jedem Anpassgerät nimmt man ja eine große Spule und zapft sie an der passenden Stelle an. Abschneiden kann man immer leicht, Anlängen ist da schon schwieriger :) . Aber wie schon gesagt, durch Stauchen oder Dehnen kann man eine Feinabstimmung vornehmen.

Mein Vorschlag, damit du als bekennender Praktiker ein Gefühl dafür bekommst: Messe doch mit deinem AADE Induktivitätsmessgerät deine Spule an verschiedenen Anzapfungen und betrachte auch, wie sich die Werte ändern, wenn du etwas stauchst oder dehnst.

73, Günter
»DL4ZAO« hat folgendes Bild angehängt:
  • Guete von Zylinderspulen.jpg

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »DL4ZAO« (20. Juli 2011, 13:17)


6

Mittwoch, 20. Juli 2011, 12:42

Feinabstimmung

Hallo Bert,

Deine Spule ist mechanisch doch so stabil das Plexistege eigentlich nicht gebraucht werden. Da kannst Du mit einer geeigneten Vorrichtung (simpel zwei Schnüre und geeignete Knoten zum verschieben, deluxe Plexigewindestange) die Spule dehnen um eine Feinabstimmung vorzunehmen. Nur so als Anregung.

73 de uwe df7bl
Uwe df7bl

Wenn Du meinst etwas geht nicht, dann störe nicht die, die es gerade machen.

7

Mittwoch, 20. Juli 2011, 12:58

Bert,

hier online tools, mit dem du aus den mechanischen Abmessungen die Induktivität und die Güte berechnen kannst:
einfaches Tool ohne Berücksichtigung der Drahtdicke: http://www.qsl.net/in3otd/indcalc.html
Besser: http://deepfriedneon.com/tesla_f_calchelix.html

etwas komplexer in den Variablen und Parametern ist noch dieses Tool:
http://hamwaves.com/antennas/inductance.html

73, Günter

8

Mittwoch, 20. Juli 2011, 13:36

Hallo Bert,
Ein Tip noch : Kupferoxid ist ein sehr schlechter Leiter. Wenn deine Güte so schön hoch bleiben soll - am besten etwas Lackspray drüber.
Die Alternative wäre (teoretisch) versilbern . Das halte ich aber für übertrieben. Weiterhin - wenn überhaupt wickelstege dann nur ganz schmal.
Die Spule ist mit 8mm Rohr und 8 wdg in sich schön steif. Außerdem kannst Du zum Nachgleichen etwas drücken und ziehen.
Vor dem Lackspray die Spule schön glänzend putzen. Das ist kein Scherz. Zweifler lesen bitte den Artikel von Tom Rauch W8JI zu dem Thema.

73s

Lutz

  • »DL2VER« ist männlich

Beiträge: 215

Hobbys: Amateurfunk, Selbstbau, Reisen

  • Nachricht senden

9

Mittwoch, 20. Juli 2011, 14:24

Über die Spannungsfestigkeit brauchst du dir bei diesen Dimensionen keine Sorgen zu machen.

Das stimmt.

Die Durchschlagfestigkeit von Luft beträgt 2 bis 3KV/mm.

Das stimmt auch.
Tatsächlich beträgt die Durchschlagfestigkeit von Luft unter Normalbedingungen (20°C, 1013 hPa, 60% rel. Feuchte) so ca. 25 kV/cm, also etwa 2,5 kV/mm.
Das gilt aber nur in einer homogenen Elektrodenanordnung, die in der Praxis nicht erreicht wird. Um zusätzliche Verluste der Spule durch das Einsetzen von Teilentladungen zu vermeiden, würde ich versuchen, die Feldstärke an der Oberfläche der Spule nicht größer als 5 kV/cm, also 0,5 kV/mm werden zu lassen. Das wird bei diesem großen Teil sicher der Fall sein.
Insofern Entwarnung. Nur das Hantieren mit der Festigkeit der Luft alleine birgt einiges an Überraschungspotential.
Hinzu kommt, dass die Luft im Winter in SM recht kalt und somit recht trocken ist. Das verringert die Festigkeit signifikant.
Viel Erfolg beim Antennenbau wünscht
Heiko, DL2VER

10

Donnerstag, 21. Juli 2011, 11:04

Um zusätzliche Verluste der Spule durch das Einsetzen von Teilentladungen zu vermeiden, würde ich versuchen, die Feldstärke an der Oberfläche der Spule nicht größer als 5 kV/cm, also 0,5 kV/mm werden zu lassen


Um zu ermessen, wie weit ab von der Gefahr von Spannungsüberschlägen sind, überschlagen wir das einfach mal:

Eine Leistung von 2500 W ergibt an 50 Ohm eine Spitzenspannung von 500 V. Das Anpassnetzwerk hat eine Betriebsgüte von 2,2, das ergibt eine Spannungsüberhöhung über der Spule von 1100V. Die Spule hat 8 Windungen, also liegen zwischen zwei Windungen eine Spannung von 1100 / 8 = 137V!
Das ist weitab von 5 KV und wir können uns beruhigt zurücklehnen, egal bei welchem Wetter.

73, Günter

  • »DK7QB« ist männlich
  • »DK7QB« ist der Autor dieses Themas

Beiträge: 964

Hobbys: QRP, CW, QSL, Antennen und Maste, QRPPP,

  • Nachricht senden

11

Donnerstag, 21. Juli 2011, 15:01

Spule ist fertig !

Spule ist fertig !

Nach meinem Kampf mit dem Rohr Material, habe ich heute Mittag die Spule fertig bekommen !
Beim Wickeln auf ein 100er HT Rohr, habe ich ein ausgeschnittenes Brett von ca. 20 mm als Abstandshalter da zwischen gelegt und das HT Rohr dann gedeht.
Das Ergebniss sieht man im ersten Bild.
Dann eine Plexiglas Scheibe geschnitten und gebohrt.
Dann ging es mit dem steifen Rohr durch die Bohrungen ! War Tüddel Kram aber ab der sechsten WIndung ging es dann fast wie geschmiert.
Dann ausgemessen : gesamt 6,8 yH und bei 5,5 Wdg. 4,8 yH.
Dann kann es ja nun an der Reuse weiter gehen !

Mal eine ganz Dämliche Frage : Wie verhält sich die Spule im QRP Bereich ? Ist die Wirkung vollkommen unabhängig von der Leistung ? Für QRP hätte ich ja so eine ganz kleine Tüddelige Spule wickeln können ?

Schon mal vielen Dank für eure Tips von

Bert SA2BRN -- SE2I -- DK7QB
»DK7QB« hat folgende Bilder angehängt:
  • Spule gewickelt.jpg
  • Spule fertig.jpg

12

Donnerstag, 21. Juli 2011, 15:49

Sieg richtig gut aus deine Spule, ein richtiges QRO Teil.

Wie verhält sich die Spule im QRP Bereich ? Ist die Wirkung unabhängig von der Leistung ?


So ist es. So lange sie dir nicht wegschmilzt, weil du 100 kW draufgibst ist die Wirkung unabhängig von der Leistung. Für QRP oder zum Auspobieren und Messen der Anpassung könntest du auch eine kleine Drahtspule gleicher Induktivität, gewickelt mit 1 oder 2mm Kupferdraht nehmen, und dann, wenn die Anpassung stimmt, für QRO durch deine Monsterspule ersetzen.
Hast du schon einen geeigneten 800pf Kondensator für deine 2,5 KW?

73, Günter

  • »DL2VER« ist männlich

Beiträge: 215

Hobbys: Amateurfunk, Selbstbau, Reisen

  • Nachricht senden

13

Samstag, 23. Juli 2011, 11:45

Um zusätzliche Verluste der Spule durch das Einsetzen von Teilentladungen zu vermeiden, würde ich versuchen, die Feldstärke an der Oberfläche der Spule nicht größer als 5 kV/cm, also 0,5 kV/mm werden zu lassen

Um zu ermessen, wie weit ab von der Gefahr von Spannungsüberschlägen sind, überschlagen wir das einfach mal:


Lieber Günter,
das Eintreten von Überschlägen und Verluste durch Teilentladungen sind zwei völlig verschiedene paar Schuhe.


... also liegen zwischen zwei Windungen eine Spannung von 1100 / 8 = 137V!
Das ist weitab von 5 KV und wir können uns beruhigt zurücklehnen, egal bei welchem Wetter.


Und genau deshalb rechnet man eben nicht mit Spannung pro Windung, sondern mit der Feldstärke an der Spulenoberfläche.
Es ging mir nicht um den Überschlag, den ich ja selber bereits ausgeschlossen habe, sondern darum, dass sich bei Entladungen an der Oberfläche die Güter der Spule verringern kann.

Wie sich die Spule am Ende wirklich verhält, wird Bert sicher berichten, wenn er sie ein Jahr lang in Betrieb hatte.

73 de Heiko, DL2VER

14

Samstag, 23. Juli 2011, 12:16

Heiko,

ich denke wir sind uns doch insoweit einig, dass Berts Spule in ihrer Dimensionierung so weit ab vom Auftreten von derartigen Effekten ist, dass er sich über die Spannungsfestigkeit keine Gedanken machen muss. Das war ja ursprüngliche seine Frage.

Auch bei der beeindruckenden (errrechneten) Spulengüte von 900 gegenüber der Betriebsgüte von 2,2 muss man sich nicht sorgen falls diese - aus welchen Gründen auch immer - degradiert werden sollte. Man muss bedenken, wir haben es hier mit einer simplen Impadanztransformation von 50 auf 20 Ohm zu tun. Da ist Spannungsfestigkeit kein erstrangiges Thema. Anders würde es sich verhalten, wenn es um die Spule eines Fuchskreises ginge, die mit einem Kilowatt beaufschlagt würde. Selbst landläufige Antennentuner, die auf hunderte von Ohm transformieren, haben im Vergleich mickrige Spulen, ohne dass Güteminderung durch Entladungseffekte dabei eine maßgebliche Rolle spielen würden.

Welche statische Feldstärke (Im homogenen Feld ist E = U dividiert durch den Abstand l ) bei einer Spannung von 137 Volt zwischen den Windungen von Berts Spule herrscht, lässt sich unter Berücksichtigung der Geometrie berechnen. Das Ergebnis wäre in diesem Falle allerdings nur von akademischem Interesse.
73, Günter

Dieser Beitrag wurde bereits 5 mal editiert, zuletzt von »DL4ZAO« (23. Juli 2011, 13:17)


15

Samstag, 23. Juli 2011, 17:48

Hallo Günter,
bei Bert fängt ja der Winter in etwa 2 Monaten wieder an und da stellt sich dann die Frage, ob die Spule eine Behausung braucht, oder ob sie im Schnee auch noch so tut wie sie soll. Mal so als Überlegung in Richtung Winter...
Vy 72/73 de Gerhard

16

Samstag, 23. Juli 2011, 18:10

Hallo Gerhard,

der Bert will doch die Spule mit 2,5 KW beheizen, was soll da schon passieren :)

72 de Alois
"Ich habe viel von meinem Geld für Alkohol, Frauen und schnelle Autos
ausgegeben. Den Rest habe ich verprasst." - George Best