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
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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
@ 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?
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
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.
@ 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
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