www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Luftspalt in Speichertransformator


Autor: Manuel M. (destrono)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
ich habe eine Frage zu den Speichertransformatoren, die in Sperrwandlern 
eingesetzt werden:
Was genau macht der Luftspalt im Trafokern und welchen Effekt hat das?
Laut Wikipedia wird im Luftspalt ein großer Teil der magnetischen 
Feldenergie gespeichert.
Laut dieser Seite 
(http://www.supermagnete.de/magnetismus/magnetwiderstand) ist der 
magnetische Widerstand bei einer Spule mit Luftspalt gleich dem 
magnetischen Widerstand der Spule + dem magnetischen Widerstand des 
Luftspalts. Der Gesamtwiderstand sollte also bei einer Spule mit 
Luftspalt größer werden. Darüber hinaus ist laut dieser Seite der 
magnetische Widerstand proportional zu 1/µ (Permeabilität). Ein größerer 
Gesamtwiderstand würde also eine geringere Permeabilität bedeuten.
In meiner physikalischen Formelsammlung ist der Energieinhalt einer 
Strom durchflossenen Spule mit W = 1/2  L  I² angegeben, wobei L 
proportional zu µ (Permeabilität) ist. Demnach würde doch also eine 
geringe Permeabilität auch zu weniger gespeicherter Energie in der Spule 
führen, oder?
Ich brauche diese Information für meine Facharbeit, weil ich die Wahl 
meines Sperrwandlerkerns begründen will. Als Kernmaterial habe ich einen 
Kern der N48 Werkstoffreihe genommen, weil dieser leicht zu organisieren 
war. Dieser Kern verfügt ebenfalls über so einen Luftspalt.
Weiß jemand vielleicht auch zufällig, wodurch sich die N48 
Werkstoffreihe auszeichnet? Damit wäre mir auch schon geholfen.

MfG
Manuel

: Verschoben durch User
Autor: ArnoR (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hatten wir gerade hier:
Beitrag "Frage zu Speicherdrossel"

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert

Autor: Manuel M. (destrono)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
danke für die Links. Da wird das echt gut beschrieben.
Die Lösung der von mir gestellten Frage liegt wohl darin, dass durch die 
sinkende Induktivität der Strom durch die Spule viel stärker ansteigt.
Ich hätte noch eine Frage zu folgender Formel aus der physikalischen 
Formelsammlung:
L = -U(ind) / Ableitung I
Hat U(ind) zum Zeitpunkt t=0 immer den selben Wert, wie die angelegte 
Spannung? Auch bei Ferritkernen?

MfG
Manuel

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Manuel M. (destrono)

>Hat U(ind) zum Zeitpunkt t=0 immer den selben Wert, wie die angelegte
>Spannung? Auch bei Ferritkernen?

???
In welchem genauen Zusammenhang?

Autor: Manuel M. (destrono)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ich meine mich erinnern zu können, dass wir im Physikunterricht bei den 
Selbstinduktionsversuchen gelernt haben, dass die in der Spule zum 
Zeitpunkt t=0 (der Zeitpunkt, an dem eine Spannung an die Spule angelegt 
wird) induzierte Spannung vom Wert genau so groß ist, wie die angelegte 
Spannung. Denn zum Zeitpunkt t= 0 ist ja auch der Strom durch die Spule 
zunächst noch Null.
Ist das bei einer Spule mit Ferritkern genau so?

MfG
Manuel

Autor: Peter S (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Prinzip Sperrwandler:
-Während der Ladephase wird die Primärwicklung an Spannung gelegt, nach 
di/dt=Upri/L baut sich dabei fast dreieckförmig ein Strom auf und die 
Energie im Kern ist W=0,5*Lpri*I^2.

-Dann wird der Primärstrom abgeschaltet. Das Magnetfeld bricht zusammen 
und induziert eine negative Spannung. Diese wird über Dioden 
sekundärseitig in einen Elko umgeladen. Wegen der Polaritätsänderung 
sind diese Dioden während der Ladephase gesperrt. Die Entladezeit ergibt 
sich aus di/dt=Usec/Lsek

Es fließt immer nur Strom Primär ODER Sekundär. Wegen des pulsierenden 
Stroms ist der Ripple an den Elkos sehr hoch, sie werden also stärker 
beansprucht als z.B. beim Flusswandler.

Möglich ist kontinuierlicher wie auch diskontinuierlicher Betrieb. 
Diskontinuierlicher Betrieb it im Current Mode einfacher zu regeln, 
siehe UC3842.

Der Luftspalt ist im Kern, weil W=0,5*H*B*V gilt. Der Zusammenhang H und 
B ergibt sich aus dem µr des Kerns sowie dem µ0. Da das µr bei Ferrit im 
Bereich mehrere 100...1000 liegt, in Luft aber bei 1, kann im Kern nur 
ein Bruchteil der Energie gespeichert werden wie im Luftspalt. Obwohl 
das Volumen des Kerns viel größer ist, sitzt bei den meisten Designs die 
meiste Energie im Luftspalt. Ohne Luftspalt bräuchte man Kerne mit 
rießigem Volumen.

Das Kernmaterial sollte bei unsymmetrischer Aussteuerung (nur von 0 bis 
positives Maximum - es gibt klein negatives Feld) eine kleine 
Hystereseschleife haben, damit wenig Energie verloren geht. Die Fläche 
der Hystereseschleife entspricht den Kernverlusten je Schaltzyklus.

Dann sollte das Material eine recht hohe Sättigungsfeldstärke haben und 
natürlich billig sein. Auswahl je nach Schaltfrequenz. Eisenblech geht 
nur bis ca. 20kHz. N87 ist auch ein gutes Material, geht bis einige 
100kHz. Die ETD Kerne sind recht brauchbar, z.N. ETD49.

Wichtig ist eine gute Kopplung Primärwicklung zu Sekundärwicklung. Die 
in der Streuinduktivität gespeicherte Energie muss  durch Snubber 
verbraten werden. Das kostet Wirkungsgrad und erschwert die Kühlung. 
Ideal ist ein geschaltelter Aufbau: Hälfte Primärwicklung, Isolation, 
Sekundärwicklung, isolation, dann wieder Primärwicklung. Die 
Schalchtelung kann übereinander oder auch nebeneinander erfolgen. 
Sichtbar bei offenen Orega Wandlertrafos in TV Geräten, z.B. Fabrikat 
Schneider. 3-fach isolierter Draht ist in Schutzklasse II zulässig. Hat 
Grundig beim Digi 100 so gemacht.

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Manuel M. (destrono)

>Spannung. Denn zum Zeitpunkt t= 0 ist ja auch der Strom durch die Spule
>zunächst noch Null.

Naja, das ist etwas "komische" Erklärung über die Lenzsche Regel. Wie 
soll dann aber der Strom steigen, wenn die Spannungsdifferenz Null ist? 
Das wäre ja ein statisches Gleichgewicht.

>Ist das bei einer Spule mit Ferritkern genau so?

Sicher.

MFG
Falk

Autor: Manuel M. (destrono)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
danke für die Informationen!

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.