navbar.frm 20180310
ATTENTIE. . VAKANTIE ONDERHOUD . . Bijeenkomst op 18 oktober 2018 . . Elke zondag 145.475 MHz . . 10:30 RTTY bulletin . . 11:00 uur Woerdense Ronde .
W

De kwaliteitsfactor van een zelfinductie

Samenvatting

Standaard luchtspoel

In een spoel treden verliezen op. Die kenmerken we door de kwaliteitsfactor - Q. De kwaliteitsfactor is ondermeer van belang als de spoel in een trillingskring wordt gebruikt. Bij oscillatoren geldt : zo hoog mogelijk. In afgestemde kringen is de bandbreedte van de kring een belangrijke ontwerp factor. Die wordt meestal bepaald door de ohmse belasting die aan de kring is gekoppeld. Daaruit volgt een waarde voor de Q van de kring. Het is dan over het algemeen niet nodig om van de spoel een zeer grote Q te verlangen.

Bij hoge frequenties gaat de stroom aan de oppervlakte van de geleiders lopen, daar waar de bijbehorende magneetvelden het hoogst zijn. Dit wordt veroorzaakt doordat electrische stroom een magneetveld opwekt en dit magneetveld zal op zijn beurt kracht op de electronenstroom uitoefenen. Bij hoge frequenties veroorzaakt dit effect dat de stroom naar dat gebied van de draad wordt gedrukt, waar het grootste magneetveld te vinden is. We noemen dit skin-effect en spreken ook van een indringdiepte, de effectieve dikte van de stroomvoerende laag. Als twee draden zich in elkaars nabijheid bevinden, dan beïnvloeden ze elkaar ook. Dat noemt men proximity-effect. De stroom zal nu in een dun schilletje gaan lopen. De dikte hiervan, indringdiepte (dsk), is afhankelijk van frequentie en geleidbaar-heid en is voor koper:

dsk = 7.10-3 /SQR( freq) [dimensies mm en MHz]

Bij de in dit artikel beschouwde luchtspoelen vindt stroomgeleiding plaats in een klein schilletje aan de binnenkant van de spoel. De hoogfrequentweerstand van de spoel is dan

Rac [in Ohm] = 0.0006 * N * Diam * SQR(freq) / dd

Hierin is dd de draaddikte. De dimensies zijn millimeter en megahertz.

De kwaliteitsfactor, Q, van een spoel is de verhouding tussen de reactantie en de verliesweerstand. In formule form:

Q = 6.28 * freq * L / Rac
Wordt de spoel in een resonantiekring gebruikt dan zijn meestal de verliezen van de condensator te verwaarlozen en is de Q van de spoel, tevens de Q van de trillingskring.

Met bovenstaande formules is de Q-waarde van de spoel globaal te schatten. Er zijn echter nog meer factoren van belang voor een kwalitatief goed spoelontwerp. Ook speelt ervaring een zeer grote rol. De Q van een spoel blijkt globaal evenredig te zijn met de afmetingen, hoe groter de spoel, hoe hoger de Q. De grens wordt bereikt als de parasitaire capaciteit van de windingen gaat resoneneren met de zelfinductie op de werkfrequentie. Of als de lengte van de wikkeling in de buurt van de 1/4 golflengte komt. Hoe groter de afmetingen van de spoel, hoe meer de omgeving een negatieve invloed op de kwaliteit zal hebben.

Met nevenstaand rekenhulp kunt u een indruk krijgen van de afmetingen van een spoel als u een bepaalde kwaliteit, Q, wilt bereiken.
Gewenste Q
Werkfrequentie in MHz
(Over spoelen, Pieter, PA0PHB)
Pieter J. T. Bruinsma, PA0PHB

Meer informatie:

. .