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Hallo alle miteinander,

ich bin neu hier und habe auch schon die Hilfe bemüht, komme aber mit den aufgelisteten Beiträgen mein Problem nicht lösen.
Es geht um folgendes:
Ich muss im Verlauf meiner derzeitigen Arbeit ein Simulationsmodell zur induktiven Kopplung zweier Spulen aufstellen. Dabei handelt es sich um eine Sende - Empfängerspulenanordnung, die in der Größenordnung <1m weit auseinander angeordnet sind und zwischen denen keine Kopplung durch einen Eisenkern vorliegt (Medium: Luft, daher auch Lufttransformator). Besser gesagt handelt es sich bei der Empfangsspule um einen LC-Schwingkreis. Die Geometrie der Empfängerspule des Schwingkreises ist bereits fix, was mir fehlt ist die Auslegung der Sendespule. Zur groben Abschätzung der Auslegung sollte nun ein Simulationsmodell erstellt werden. Mein Problem ist der unbekannte Kopplungsfaktor.
Meine bisherige Vorgehensweise ist wie folgt:

- Geometrie Empfängerspule ist bekannt, also bilde ich die Stromdichte der Spule mit Plane53 auf einen Hohlzylinder gleicher Höhe ab und kann mir das H-Feld im Abstand x,y anschauen

- die Spule befindet sich in Luft (modelliert durch einen kugelförmigen Raum r<1m um die Spule)

Mein Model rechnet in MKS, als sämtliche Geometriedaten auf [m] umgerechnet, Strom in [A], Stromdichte in [A/m] und das H-Feld demzufolge in [H/m].

Was mir nun als erstes aufgefallen ist, dass der Wert des H-Feldes um Größenordnungen von meiner Handrechnung abweicht, zudem bringt mich diese erste Simulation nicht wirklich weiter, um an den Kopplungsfaktor zu kommen.
Hat jemand eine Idee, wie ich meine Anordnung aus Sende - Empfängerspule geeignet simulieren könnte?
Irgendwer muss sich doch mit solch einer Thematik schon mal beschäftigt haben, die komplette RFID-Technik (9 ... 135 kHz, induktive Kopplung) kann doch nicht auf empirisch ermittelter Daten basieren, dam müssen doch für solche induktive Kopplungen Simulationsmodell aufgestellt worden sein?
Ich möchte zwar kein RFID aufbauen, aber die induktive Kopplung ist doch beiden Geschichten gemein.

Ich wäre für Tips außerordentlich dankbar. Ich betone ausdrücklich, dass ich kein fertiges Model haben möchte, sondern nur Hilfestellung.

Euch sei jetzt schon für euere Geduld mit mir gedankt.

Beste Grüße, cassi

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In "FEM für Praktiker Band 4 Elektrotechnik" ist ab Seite 188 die Ermittlung des Kopplungsfaktors beschrieben.

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Hallo wosch,

danke für den Tip. Ich habe mir das Buch jetzt mal besorgt und die Seiten angeschaut. Das Beispiel ist zwar nett, aber für mich nicht sinnvoll, da wiederum eine Größe unbekannt ist, nämlich der Strom I2 in der zweiten Spule, sprich in meinem Fall wäre das die Spule des Schwingkreises. Genau darum geht es mir aber.
Vielleicht habe ich mich auch nicht deutlich genug ausgedrückt:

Ich habe einen Schwingkreis, dessen Parameter (Induktivität der Spule, Kapazität des Kondensators, Widerstand der Spule, Geometrie) für eine bestimmte Frequenz (125kHz) fix sind. Ausgelegt werden muss nun eine Sendespule, deren H-Feld in die Spule des Schwingkreises einkoppelt und den Schwingkreis zum Schwingen anregt. Das Einschwingen wiederrum bewirkt eine Schwächung des H-Feldes der Sendespule und soll mittels Leistungsmessung/Strommessung registriert werden.
Sendespule und Schwingkreis sollen <1m weit auseinander liegen, realistisch ist meiner Einschätzung nach eher ein Abstand <500mm.
Die Frage ist nun, wie eine solche Sendespule auszuschauen hat, damit man den Schwingkreis:

a) ausreichend resonant bekommt (ausreichend Energie, um eine entsprechende Amplitude zu erhalten)

b) damit man die Resonanz in der Sendespule registrieren kann und die Resonanz nicht im Signalrauschen unter geht (ich kann mit 10kW-Sendeleistung nicht einen Peak von 1mW erkennen wollen).

Unbekannt sind die Kopplungsfaktoren zwischen den beiden Spulen, die "Sendeleistung" der Sendespule und die notwendige Geometrie der Sendespule.
Da eine empirische Untersuchung der Zusammenhänge nicht bezahlbar ist, muss ein FEM-Modell her, nur wie ansetzen?
Ich hoffe ich konnte meine Problemstellung konkretisieren. Für Ideen bin ich sehr dankbar und seien sie noch so absurd 

Beste Grüße, André

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Üblicherweise untersucht man so etwas als Transformator-Anordnung im Schaltungssimulator. Die Werte dafür (T- oder pi-Ersatzschaltung, Induktivitäten und Kopplungsfaktor) werden mit einem FEM-Programm o.ä. ermittelt. (Insofern war der Tip nicht sinnlos.)
(Es ist nicht mein Anliegen, absurde Ideen zu äußern.)

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