Bevor ich auf ältere Fragestellungen verwiesen werde, will ich anmerken,
dass ich mich wirklich (meiner Meinung nach) umfangreich informiert
habe. Dass man die oben erwähnten Drosseln nicht als Speicherdrosseln
verwenden kann (Sättigung) verstehe ich, allerdings habe ich ein
wirklich spezielles Problem.
Mein Problem ist, dass ich eine PWM Regelung habe, die eine maximale
Frequenz von nur ~800Hz! ausgeben kann und damit eine sehr geringe Last
angesteuert werden soll.
Nur unwichtige Information:
[Konkret geht es um eine Lüftersteuerung, welche die Lüfter leider nur
per PWM ansteuern kann und das mit eben maximal 825Hz. Man kann zwar die
Frequenz zwischen 5Hz und 825Hz regeln, allerdings "klackern" die Lüfter
bei einer niedrigen Ansteuerungsfrequenz und bei einer hohen Frequenz
lassen sie sich nicht mehr runterregeln.]
Deshalb will ich dieses PWM Signal glätten (gleiche Schaltung wie beim
Step-Down Wandler). Wegen der sehr niedrigen Frequenz und dem niedrigen
Strom (<100mA) bieten sich meiner Meinung nach (nur) stromkompensierte
Drosseln an, da diese eine sehr hohe Induktivität aufweisen (ca 30mH
werden benötigt). Diese will ich umwickeln, sodass ich nur noch eine
Wicklung bei angegebener Induktivität habe (eine Wicklung einfach
entgegengesetzt neuwickeln).
Hiermit wurde die Induktivität berechnet:
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/abw_smps.html
Ue=12V Uo~6V und Io~100mA
Kennt jemand ungefähr den Sättigungsbereich solcher Drosseln? Da, wenn
ich richtig informiert bin, die meisten dieser Drosseln Eisen/Ferrit als
Kernmaterial haben (hohe Permeabilität), sollte dieser Bereich von Kern
zu Kern nicht zu stark abweichen.
Eine andere Möglichkeit wäre das PWM Signal über mehrere RC Glieder zu
glätten und dann über einen Inpendanzwandler auszugeben, [quasi ein
Linearregler, welcher das Tastverhältnis als Stellgröße hat]. Die
Verlustleistung spielt hierbei keine Rolle (sehr kleiner Strom).
Allerdings wird dieser Aufbau größer als die oben erwähnte Methode.
Methode 1 (pro Kanal: eine Drossel, ein Kondensator und eine Diode,
wobei nur die Drossel bestellt werden müsste) vs Methode 2(pro Kanal:
mehrere Cs und Rs und ein Op Amp, dafür aber alles vorhanden).
Nochmal kurz zusammengefasst: Ich will eine sehr niedrige PWM Frequenz
mäglichst gut glätten. Fällt jemandem noch etwas dazu ein?
Hallo,
ich glaube im HF-Forum ist deine Frage etwas off-Topic.
Dennoch so viel: warum die stromkompensierte Drossel umwickeln? kannst
du nicht einfach die beiden Wicklungen hintereinanderschalten, dann hast
du die 4-fache Nominalinduktivität ?!
Zum Sättigungsstrom: ist selbstverständlich von deiner Drossel abhängig,
vor allem der mechanische Querschnitt des Ferrits und Windungszahl.
Wenn kein Datenblatt zur Hand, kannst du das mit einem
2-Kanal-Oszilloskop, einem Widerstand und einer Wechselstromquelle (zur
Not z.B. ein kleiner 230V/12V/1A 50Hz-Trafo) ausmessen:
Wechselspannungsquelle über Widerstand an die Drossel anschliessen.
Widerstand so dimmensionieren, dass rund 200mA fliessen. Spannung über
der Drossel und Widerstand (also den Strom) mit dem Oszi messen: wenn
alles schön sinusförmig ist, gibts keine Sättigung. Durch andere
Widerstände läßt sich der Sättigungsstrom ermitteln. Bei Einsatz der
Sättigung siehst du heftige Verzerrungen, der Strom zeigt im Maximum
deutliche Beulen hin zu größeren Werten.
And.! schrieb:> Nur unwichtige Information:> [Konkret geht es um eine Lüftersteuerung, welche die Lüfter leider nur> per PWM ansteuern kann und das mit eben maximal 825Hz. Man kann zwar die> Frequenz zwischen 5Hz und 825Hz regeln, allerdings "klackern" die Lüfter> bei einer niedrigen Ansteuerungsfrequenz und bei einer hohen Frequenz> lassen sie sich nicht mehr runterregeln.]
Das ist wohl eher die wichtige Information.
Bist du sicher daß in den Lüftern Gleichtrommotoren verwendet werden
oder sind das evt. Lüfter mit integrierter Elektronik? Falls ja kannst
du sie nicht über PWM und auch nicht im Konstanttrombereich
(Speicherspule nachgeschaltet) betreiben.
Der Thread könnte mal wieder ein Lehrstück über den falschen Ansatz für
ein Problem sein.
And.! schrieb:> Kennt jemand ungefähr den Sättigungsbereich solcher Drosseln? Da, wenn> ich richtig informiert bin, die meisten dieser Drosseln Eisen/Ferrit als> Kernmaterial haben (hohe Permeabilität), sollte dieser Bereich von Kern> zu Kern nicht zu stark abweichen.
Ferrit hat ungefaehr eine maximal Flussdichte von 200..300mT.
And.! schrieb:> Noch eine Frage: Beziehen sich die angegebenen Induktivitäten (z.B. wie> hier:> http://www.reichelt.de/Stromkompensierte-Drosseln/...> ) quasi nur auf eine der beiden Wicklungen? Wenn ich, wie du schon> sagtest, die beiden Wicklungen nun in Reihe schalte, käme eine> Induktivität mit 40mH dabei heraus?
Auf eine, steht in dem bei Reichelt hinterlegtem Datenblatt.
Aber schaue dir nochmal genau den Motor an.
Wie Udo Schmitt schrieb, könnte die ggf im Lüfter integrierte Elektronik
im Konstantstrombetrieb aussteigen.
@Helmut Lenzen
Vielen Dank, damit kann ich schonmal was anfangen. Immerhin kann ich
jetzt ungefähr abschätzen, wie viele Wicklungen ich max. wickeln darf!
@Udo Schmitt
Es handelt sich, wie bei allen Lüftern für den PC um sog. bürstenlose
Gleichstrommaschinen. Ich weiß, dass diese nicht einfach durch ein PWM
Signal angeseuert werden können. Deshalb sagte ich auch, dass sich die
Lüfter mit steigender Ansteuerfrequenz nicht runterregeln lassen -> die
verbauten Kondensatoren in der Steuerelektonik stützen die Spannung
während der kurzen Off-Zeit einfach zu stark -> kaum Spannungabfall
(kein Runterregeln möglich), obwohl die On-Zeit vielleicht nur 10%
beträgt.
Deshalb habe ich auch den Ansatz mit dem Stepdown Wandler genommen.
Anscheinend habe ich das wohl nicht deutlich genug formuliert.
Mit einer mehr oder weniger glatten Gleichspannung lassen sich diese
Lüfter samt Elektronik prima regeln.
Die Lüftersteuerung stellt nur das PWM Signal zur Verfügung und mit
meiner Schaltung (gleiche Schaltung wie im Link meines erten Posts) soll
dieses Signal in eine Gleichspannung "geglättet" werden. Die Drossel
muss deshalb eine rel. hohe Induktivität aufweisen, damit es nicht zum
lückenden Betrieb kommt.
Keine Sorge ich kenne mit mit der Materie schon ein wenig aus.
Es bleibt nur noch eine Frage offen, und zwar ob die ausgesuchten Kerne
bei gegebener Wicklungszahl und gegebenem Strom nicht im
Sättigungsbereich arbeiten. Das werde ich allerdings wohl mehr oder
weniger nur durch Ausprobieren erfahren, da ich die zwar die
Sättigungsflussdichte kenne, die Kerngeometrie aber nur sehr schwer
abschätzen kann.
And.! schrieb:> Mit einer mehr oder weniger glatten Gleichspannung lassen sich diese> Lüfter samt Elektronik prima regeln.
Wenn du sowieso aus der PWM wieder eine Gleichspanung machst warum gehst
du dann nicht mit der Frequenz rauf? Die ist doch dann nach der
Filterung unabhaengig von deinem Luefter. Mit hoehere Frequenz werden
auch die Drosseln kleiner und damit die Energiemenge im Kern.
Ich würde ja gerne mit der Frequenz höher gehen (>20kHz wären optimal),
aber die Lüftersteuerung erlaubt das nicht. Die ist dafür ausgelegt, die
Lüfter mit niedrigen PWM Frequenzen anzusteuern. Das Funktioniert wegen
der Trägheit des Lüfters ja auch, aber nur mit niedrigen Frequenzen
<100Hz.
And.! schrieb:> Ich würde ja gerne mit der Frequenz höher gehen (>20kHz wären optimal),> aber die Lüftersteuerung erlaubt das nicht. Die ist dafür ausgelegt, die> Lüfter mit niedrigen PWM Frequenzen anzusteuern. Das Funktioniert wegen> der Trägheit des Lüfters ja auch, aber nur mit niedrigen Frequenzen> <100Hz.
Die kannst du doch auch mit 20KHz ansteuern. Die Drossel samt
Kondensator dahinter macht dir doch aus der PWM mit 20Khz wieder eine
Gleichspannung. Der Luefter davon bekommt von der ganzen Schalterei nix
mit der sieht nur eine sich aendernde Gleichspannung (vom PWM
Tastverhaeltnis abhaengig).
PWM----Filter-- Gleichspannung ---- Luefter.
Ich glaube wir reden aneinander vorbei.
Ich weiß, dass eine höhere Frequenz in diesem Fall besser wäre, und
auch, dass es dem Lüfter wegen der Glättung egal ist, aber die max.
einstellbare Frequenz in der Steuerung beträgt max. 825 Hz. Und da ich
weder die Programmierkenntnisse, noch den Quelltext oder die Hardware
für eine Änderung der Steuerung habe (irgend eine Atmel Cpu atmega16
oder so), bleibt es leider bei den max. 825Hz.
Die Sättigung wird vermutlich schon zu früh einsetzen. Die Kerne der
stromkompensierten Drosseln haben ein sehr hohe Permeabilität und damit
wenig Strom bis zur Sättigung. Wenn man die Windungszahl hätte könnte
man ggf. nachrechnen, einfacher ist aber wohl nachmessen.
Da hat man schon bessere Chancen mit einem kleinen Trafo mit Eisenkern
und dann vielleicht 100-500 Hz als Frequenz.
Wenn man neu Wickeln will, könnte man über ein sehr stramme Wicklung die
Permeabilität reduzieren und den Sättigungsstom erhöhen. Man braucht
dann aber auch mehr Windungen - es bleibt aber ein höherer
Sättigungsstromm auch mit den zusätzlichen Windungen. Ob das reicht
müsste man probieren.
Hallo And.!,
mir fiel gerade ein, dass ich noch ein paar 10mH stromkompensierte
Drosseln von Reichelt vorrätig habe: sind nicht von Talema sondern von
RADIOHM und haben 1A Nennstrom statt die von Dir verlinkten 1,2A.
Ich habe die beide Spulen in Reihe geschaltet und vermessen, siehe
Oszi-Bilder. Die gelbe Kurve misst den Strom über einem 140-Widerstand.
Die Lila ist die über den Spulen abfallende Spannung.
Bis 3,5 mA (!) sind kaum Verzerrungen sichtbar. Bei über 10 mA sieht's
schon übel aus.
Also für deinen Zweck unbrauchbar.
Man könnte zwar die Sache auch errechnen, dazu braucht man die
Windungszahl (schätze mal 2x100Wdg), die Geometrie (A, d=12mm) sowie die
max Flußdichte (o.g. 300mT): ist recht umständlich.
@ Holler (Gast)
>Bis 3,5 mA (!) sind kaum Verzerrungen sichtbar. Bei über 10 mA sieht's>schon übel aus.
Eben. Siehe Transformatoren und Spulen>Man könnte zwar die Sache auch errechnen, dazu braucht man die>Windungszahl (schätze mal 2x100Wdg), die Geometrie (A, d=12mm) sowie die>max Flußdichte (o.g. 300mT): ist recht umständlich.
Nö, siehe Spule.
MFG
Falk
Falk Brunner schrieb:>>Man könnte zwar die Sache auch errechnen, dazu braucht man die>>Windungszahl (schätze mal 2x100Wdg), die Geometrie (A, d=12mm) sowie die>>max Flußdichte (o.g. 300mT): ist recht umständlich.>> Nö, siehe Spule.>> MFG> Falk
Wenn du meinst es ist einfach, bitte schön:
L = 40mH
N = 200 Wdg (grob geschätzt, da z.T. doppellagig)
d = 12mm (gemessen)
A = 15mm² (grob gemessen)
B < 300mT (grob geschätzt)
Wie groß ist der Sättigungsstrom?
Hau rein (-;
MfG Holler
Also so eine Spule richtig zu designen kann verdammt kompliziert werden.
Ich empfehle dir, deine Schaltung in LTSpice zu simulieren und dann die
Software von Micrometals runterzuladen:
http://www.micrometals.com/software_index.html
Da klickst du dann auf "DC BIASED", gibst deine Werte ein, und das
Programm spuckt dir dann die empfohlenen Kerne mit den Windungsdaten
aus. Die Kerne gibts z.B. bei Reichelt oder auch spulen.com.
Übrigens verwenden auch viele "fertige" Spulen die Kerne von
Micrometals. Anhand der Farbe und der Abmessungen kann man den Kern
entschlüsseln und dann entsprechend umwickeln.
Da das mit der Drossel wohl Nichts wird (außer ich verwende eine riesige
0,5kg schwere Spule), realisiere ich das ganze mit einer RC Glättung und
anschließendem Impendanzwandler.
Trotzdem vielen Dank an all die hilfreichen Beiträge. Tolles Forum!
Ich kann mir noch immer nicht exakt vorstellen was du machen willst,
aber wenn eine aktive Lösung mit RC und Traansistor geht ist die sicher
am einfaachsten und kompaktesten.
Dennoch ist eine 10mH-Drossel mit 100mA Strom auch mit einigen Gramm
Masse herstellbar: man muss nur den richtigen Kern nehmen.
- Einmal gibts sog. RM-Schalenkerne mit integriertem Luftspalt
(wichtig). Ein RM5 (Größe) sollte schon gehen. Der Spulenkörper läßt
sich bequem wickeln.
- zum anderen könnte man aus einem alten PC (CPU-Spannungswandler) oder
PC-Netzteil Rinkerne entnehmen. Deren Permeabilität ist gering, gehen
also kaum in Sättigung aber erfordern viele Windungen. Das ist ohne
Maschine lästig. Zum Testen ca. 20 Wdg aufbringen, Induktivität messen.
Die Wurzel aus 10mH/Messwert ist die Zahl der benötigten Windungen. Dann
siehst du ob es geht.
Viele Grüße und Erfolg!
