Ich analysiere aktuell eine HV Flyback Transformator Schaltung.
in diesem Zusammenhang untersuche ich den Transformator und versuche dessen Kenngrößen zu bestimmen.
das Datenblatt gibt nicht viel her:
Um den Flyback zu optimieren würde ich gerne versuchen den Sättigungsstrom zu ermitteln. Meine Idee war die Sprungantwort zu messen. Auf einem Steckbrett habe ich diese Schaltung aufgebaut.
Schaltung:
Ich messe den Strom der Spule über einen Shunt (22 Ohm 5W). Ich habe einen Kondensator parallel zu einem Labornetzteil. Mit einem Schalter lege ich die Spannung an der Spule an und messe den Strom mit einem Oszi über dem Shunt. Die Spule ist sekundärseitig offen.
Messprinzip:
Bei einschalten steigt der Strom wegen der Induktivität der Spule nur langsam an. Bei Sättigung des Kerns nimmt die Induktivität der Spule ab. Dadurch kann der Strom jetzt schneller ansteigen. Daher erwarte ich in der Kurve einen Knick nach oben. Dann lese ich den Strom am Knick ab und dass ist dann der ungefähre Sättigungsstrom.
Ich habe das Primärseitig und Sekundärseitig versucht.
Auf der Sekundärseite hat das super funktioniert. Der Strom steigt zuerst mit ~126mA/ms bis ~47mA. Dann kommt ein Knick nach oben und der Strom steigt mit ~188mA/ms.
Primärseitig funktioniert das leider nicht so gut. Der 22Ohm Shant ist zu groß und die Spannung zu klein um die Sättigung zu erreichen. Ich habe aber leider keinen Kleineren Shant da und ich möchte die Spule auch nicht zu lange mit einem zu großen Strom belasten.
Daher jetzt die Frage.:
Kann ich mit dem gemessenen Sättigungsstrom der Sekundärseite auf die ungefähre Sättigung der Primärseite Umrechnen?
der Flyback hat Primärseitig nicht viele Wicklungen. ich glaube da muss
man mit der Induktivität rechnen.
Na ja, das Windungsverhältnis muss dazu natürlich bekannt sein. Beim Hochrechnen allein über die Induktivität musst du nur beachten, daß die mit der Windungszahl quadratisch geht.
der Flyback hat Primärseitig nicht viele Wicklungen. ich glaube da muss
man mit der Induktivität rechnen.
Na ja, das Windungsverhältnis muss dazu natürlich bekannt sein. Beim
Hochrechnen allein über die Induktivität musst du nur beachten, daß die
mit der Windungszahl quadratisch geht.
Um den Flyback zu optimieren würde ich gerne versuchen den
Sättigungsstrom zu ermitteln.
Deine Messung mit der Sprungantwort hört sich plausibel an.
Ich hatte Sättigungsströme öfters mit einer AC-Messung abgeschätzt. Direkt an einen größeren 50Hz-Trafo (z.B. 6V) über einen niederohmigen Shunt zur Strommessung. Die 230V-Seite des Trafos an einen Stelltrafo.
Strom und Spannung mit dem Oszilloskop beim Hochfahren des Stelltrafos beobachten. Der Übergang zur Sättigung ist nicht zu übersehen.
Praktikabel, wenn man einen Stelltrafo zur Hand hat.
Habe beschrieben, wie man mit einem 50Hz Trafo einen beliebigen anderen im Sättigung bringt. Das funktioniert recht gut, solange der Prüfling ein deutlich kleineres Volumen als das 50Hz Teil hat.
Ist bei einem kleinen EFD20-Kern leicht gegeben.
Bei kleinen Amplituden sind Strom und Spannung sinusförmig. Wenn sekundärseitig unbelastet, knapp 90 Grad Phasenverschiebung.
Irgendwann bekommt der Strom „Zipfel“ im Maximum, die beginnende Sättigung. Das kann man prima bei 50Hz messen. Auch wenn das Teil sonst bei 50 kHz läuft.
Um den Flyback zu optimieren würde ich gerne versuchen den
Sättigungsstrom zu ermitteln.
Geht ganz einfach, schalte die Spule mit einen einstellbaren
Leistungswiderstand und Wechselstrommesser in Reihe.
Schließe das an eine 50Hz Sinus Wechselspannung an, vielleicht
so 20 bis 50V. Beobachte mit ein Oszillograf die Spannung
parallel zur Spule. Solange die Spannung sinusförmig ist,
ist die Spule noch nicht in Sättigung. Erhöhe den Strom
mit den Einstellwiderstand, sobald die Kurve spitz wird,
erst dreieckig und dann immer spitzer ist die Sättigung
erreicht. Lese den Strom ab. Multiplizierere den Strom
mit den Windungen der Spule. Damit hast du die
Ampere-Windungszahl von diesen Kern, bei der Sättigung einsetzt.
Kann ich mit dem gemessenen Sättigungsstrom der Sekundärseite auf die
ungefähre Sättigung der Primärseite Umrechnen?
Ja, die Ampere-Windungszahl ist entscheidend. Weniger Windungen,
mehr Strom und umgekehrt.
Schließe das an eine 50Hz Sinus Wechselspannung an, ...
In dem Falle geht das aber nur Rückwärts, also an der Sekundärseite angelegt und Primärseitig wird das Oszi angeschlossen. Den Bereich der Sättigung kann man so zumindest eingrenzen.
Wenn die Spule mehrere Wicklungen hat, nimmt man für
den Test die Wicklung mit den meisten Windungen, dann
ist weniger Strom nötig um den Kern in die Sättigung
zu treiben. Oder man schaltet alle Wicklungen in Reihe.
Man muß nur wissen wie die Gesamtwindungszahl ist.
dann ist weniger Strom nötig um den Kern in die Sättigung
zu treiben.
Aus dem Grunde hatte ich die Sekundärwicklung genannt.
Für den TO gäbe es auch noch eine weitere Messmethode, wenn er ein Messgerät mit L-Messbereich oder den Forumstester haben sollte.
Am Primäranschluss wird der L-Messer angeschlossen. Auf der Sekundärseite wird Gleichstrom durchgeschickt und so lange erhöht, bis der Induktivitätswert auf der Primärseite absinkt. Die Messwerte in einem Diagramm dargestellt, zeigen dann charakteristische Verläufe.
Allerdings gibt es noch eine wichtige Warnung für das Messverfahren!
Der Trafo kann dabei auch schnell zu warm werden, wenn für die Messung zu viel Zeit benötigt wird. Bei drei gleichen Wicklungen, wenn nur eine verwendet wird, wird der dreifache Strom benötigt. Gemäß P=RxI² fällt in der Wicklung fast die zehnfache Verlustleistung an. Da kann die Trafowicklung nach wenigen Sekunden hinüber sein.
Am Primäranschluss wird der L-Messer angeschlossen. Auf der
Sekundärseite wird Gleichstrom durchgeschickt und so lange erhöht, bis
der Induktivitätswert auf der Primärseite absinkt.
Und noch so eine Schnapsidee von unserem Oberspinner.
Primaerseitig ist das schwieriger, weil die Zeitkonstante viel kleiner wird.
Ein anderer Weg waere vom Übertrager die Abmessungen des Ferritkerns zu bestimmen. Wenn von der Primaerwicklung nicht die Windugszahl bestimmt werden kann, versuch mal drei zusaetzliche Testwicklungen um den Kern zu ziehen um die Permeabilitaet zu bestimmen.
Wenn es sich um ideale Bauteile und ideale Messungen handeln würde, könnte man das so lassen und nehmen um auf weitere Größen schließen zu können.
Was Du mit der Messung bestimmst ist ein Sättigungsstrom im Leerlaufbetrieb. Im Praktischen wäre das der Magnetisierungsstrom, wenn das Teil als gewöhnlicher AC-Transformator verwendet werden würde.
der Flyback hat Primärseitig nicht viele Wicklungen. ich glaube da muss
man mit der Induktivität rechnen.
Nochmal zum Umrechnen, ein Beispiel.
Angenommen wir haben eine Spule mit zwei Wicklungen.
Die eine Wicklung hat 100 Windungen und die andere
Wicklung hat 10 Windungen. Wir nehmen die Wicklung
mit 100 Windungen zum Testen und stellen fest, daß
bei 0,5A Sättigung einsetzt.
100 Windungen mal 0,5A = 50 Ampere-Windungen.
Also bei 50 Ampere-Windungen setzt die Sättigung ein.
Das bedeutet, daß bei der Wicklung mit 10 Windungen,
bei ein Strom von 5A Sättigung einsetzt, weil
10 Windungen mal 5A auch = 50 Ampere-Windungen ist.
Nun müßte alles klar sein.
Bei der Sache bleibt halt immer ein Interpretationsspielraum.
Einen "Knick" im mathematischen Sinn gibt es in der
Magnetisierungskennlinie, leider, nicht
(bei dem müsste Stetigkeit gegeben UND Differenzierbarkeit NICHT
gegeben sein).
Also muss man den Beginn der Sättigung IMMER willkürlich
festlegen.
Was ist ein Saettigungsstrom? Wie mein Vorredner meinte, gibt es den Knick nicht. Wirklich. Mit zunehmendem Strom nimmt die Feldstaerke linear zu mit groesser werdenden Abweichungen. Diese Abweichungen haben zweierlei Wirkung.
Sie erzeugen Waerme im Eisen. Die muss irgendwie weg.
Die magnetische Suszeptilitaet nimmt ab, die Induktivitaet nimmt ab, der AL wert nimmt ab, der Strom nimmt deswegen zu. De Halbleiter werden auch warm, allenfalls das Kupfer auch.
Zur Frage .. der Saettigungsstrom ist dort wo man ihn definiert. zB zB die Induktivitaet nimmt um 1dB ab, um 1% ab, um 30% ab, bitte im Datenbaltt die Definition nachschauen ... schliesslich ... wie warm darf's werden
Die magnetische Feldstärke ist zum Strom IMMER proportional.
Aber nur so lange die Zeit konstant bleibt. Das Magnetfeld (hier das H-Feld) ist schließlich ein relativistischer Effekt des elektrischen Feldes sich bewegender Elektronen.
Welche Zeit? In Formeln, die die magnetische Feldstärke
beschreiben, kommt die physikalische Größe "Zeit"
gar nicht vor. Die Maßeinheit ist A/m , Ampere pro Meter
und das Formelzeichen ist H.
Welche Zeit? In Formeln, die die magnetische Feldstärke
beschreiben, kommt die physikalische Größe "Zeit"
gar nicht vor. Die Maßeinheit ist A/m , Ampere pro Meter
und das Formelzeichen ist H.
Die Zeit steckt im Strom.
Aber die Relativitätstheorie wenden in dem Zusammenhang nur Oberspinner wie Dieter an.
Aber die Relativitätstheorie wenden in dem Zusammenhang nur Oberspinner
wie Dieter an.
Nicht doch...: SuperDiet bitte.
SuperDiet gilt als Erfinder des Übertragers, der nur in einer Richtung überträgt, von der Sekundärseite zur Primärseite. Dort dann das Oszi anschliessen. Oder 4 Breitbandlautsprecher als Hornlautsprecher.
Ob die Frequenz eine Rolle spielt, hängt davon ab, was man wissen will.
Die Sättigung selbst ist eine Material- und Geometrieeigenschaft und damit frequenzunabhängig (B-H-Kennlinie).
Die Frequenz spielt eine Rolle, wenn man den Strom misst, der
bei höheren Frequenzen zunehmend Verlustanteile enthält(Hysterese, Wirbelströme), die nicht zur Magnetisierung beitragen.
⇒ Eine 50-Hz-Messung liefert brauchbare Materialreferenzen, aber keine belastbaren Betriebsgrenzen für einen DC/DC-Wandler bei z.B. 20 kHz.
Will man einen praxisnahen Grenzwert ermitteln um im Betrieb zu kontrollieren, muss man bei (oder nahe) der Betriebsfrequenz messen.
Will man ein Simulationsmodell erstellen, muss man zwingend bei unterschiedlichen Frequenzen messen bis zur Betriebsfrequenz, um Hysterese- und Wirbelstromverluste korrekt zu parametrisieren.
Bei 4 Spulen gibt es auch unter den Spulen Kopplungen die andere Werte aufweisen als jeweils primaer zu sekundaer x, wenn man alle vier wicklungen die leitungen verdrillen würde und dann wickeln, dann wäre das zwar deutlich reduziert, aber dann wirds schwirig mit unterschiedlicher Wicklungszahl.
D.h. im Gegensatz zum Trafo mit nur zwei Wicklungen muss man wenn man es als Model zur Simulation aufbauen will, mit mehren Kopplungen aufbauen die es zu bestimmen gilt, da ist dann z.B. wenn pri innen und dann aufbau aufeinandr von sek1 bis sek 3, die Kopplung zwichen sek2 unbd sek3 größer als die Kopplung jeweils zu pri
Es ist in der Praxis aber oft ausreichend nur die Hauptkopplung mit Hysteres zu modellieren und alle weiteren Kopplungen lineare Induktivitäten zu verwenden
Für den TO gäbe es auch noch eine weitere Messmethode, .....
... Auf der Sekundärseite wird Gleichstrom durchgeschickt und so lange erhöht,
bis der Induktivitätswert auf der Primärseite absinkt.
Dieses Prüfgerät von Peter Hofbauer habe ich nachgebaut und funktioniert sehr gut:
http://www.hcp-hofbauer.de/indexsnt.htm
Er hat auch ein praktisches Beispiel dabei.
Ich rechne jetzt also auf Amperwindungen um.
47mA*2424W=113,9AW und 113,9AW/34W=3,35A
Damit liegt mein Sättigungsstrom bei ungefähr 3,4A.
Meine Schaltung arbeitet mit einer PWM mit 16kHz und einem duty cycle von maximal 49%. Außerdem gibt es eine Überstromabschaltung bei 1,5A, die nicht auslöst.
Daher arbeitet die Schaltung weit genug weg von der Sättigung. Das ist es was ich wissen wollte.
Ich möchte an dieser Stelle darauf hinweisen, dass der Ton eine Rolle spielt. Beleidigungen und Beschimpfungen sollte man sich sparen. Wir sind doch alle gebildete Menschen. Behalten wir doch bitte ein professionelles Nivau. Wenn jemand etwas Falsches sagt, weil er von einer falschen Annahme aus geht, dann weist man ihn auf seinen Fehler hin und Beleidigt ihn nicht sofort. Seit Höflich zu einander!
War auch mein Gedanke. In der ursprünglichen Version der Schaltung ist aber Uout max bei größeren Frequenzen stark eingebrochen. Das lag an großen Sperrschicht Kapazitäten auf der Sekundärseite des Flayback. Die konnte ich zum Glück schon raus optimieren. Wenn ich die neue Schaltung aufgebaut habe, werde ich größere PWM Frequenzen austesten.
In der Simulation der überarbeiteten Schaltung hat es immerhin auch mit 30kHz funktioniert.
Wenn jemand etwas Falsches sagt, weil er von
einer falschen Annahme aus geht, dann weist man ihn auf seinen Fehler
hin und Beleidigt ihn nicht sofort. Seit Höflich zu einander!
Da hast du ja durchaus Recht. Aber wie soll man auf jemanden reagieren, der 16.407-mal etwas Falsches sagt?
Wenn jemand etwas Falsches sagt, weil er von
einer falschen Annahme aus geht, dann weist man ihn auf seinen Fehler
hin und Beleidigt ihn nicht sofort. Seit Höflich zu einander!
Da hast du ja durchaus Recht. Aber wie soll man auf jemanden reagieren,
der 16.407-mal etwas Falsches sagt?
Wenn jemand nur Unsinn verbreitet und unbelehrbar ist, sollte man anstreben, dass er durch die Forum Administration gesperrt wird. Man sollte aber trotzdem Höflich bleiben!
Wenn jemand etwas Falsches sagt, weil er von
einer falschen Annahme aus geht, dann weist man ihn auf seinen Fehler
hin und Beleidigt ihn nicht sofort. Seit Höflich zu einander!
Da hast du ja durchaus Recht. Aber wie soll man auf jemanden reagieren,
der 16.407-mal etwas Falsches sagt?
Wenn jemand nur Unsinn verbreitet und unbelehrbar ist, sollte man
anstreben, dass er durch die Forum Administration gesperrt wird. Man
sollte aber trotzdem Höflich bleiben!
Wenn jemand nur Unsinn verbreitet und unbelehrbar ist, sollte man
anstreben, dass er durch die Forum Administration gesperrt wird. Man
sollte aber trotzdem Höflich bleiben!
Der Hauptgrund fuer das Verhalten hier ist, dass ich zum Beispiel mich immer wieder gegen das Bashing bis Mobbing vom Alten Knacker hier im Forum gewendet habe. Daher muss ich hier fast überall diskreditiert werden.
Hallo Arno, bei https://staff.ltam.lu/feljc ( Jean-Claude Feltes, Elektronik ) gibt es eine Rubrik mit Spulen " Messungen an Ferritspulen ". Vielleicht interessant. Gruß Guido.
Wenn jemand nur Unsinn verbreitet und unbelehrbar ist, sollte man
anstreben, dass er durch die Forum Administration gesperrt wird. Man
sollte aber trotzdem Höflich bleiben!
Dieter dient der allgemeinen Belustigung, unhöflich oder gar beleidigend habe ich ihn noch nicht erlebt. Gelegentlich vertut er sich mal mit einem sinnvollen Beitrag.
Wenn jemand nur Unsinn verbreitet und unbelehrbar ist, sollte man
anstreben, dass er durch die Forum Administration gesperrt wird. Man
sollte aber trotzdem Höflich bleiben!
Der Hauptgrund fuer das Verhalten hier ist, dass ich zum Beispiel mich
immer wieder gegen das Bashing bis Mobbing vom Alten Knacker hier im
Forum gewendet habe.
Das ist auch gut so.
Daher muss ich hier fast überall diskreditiert
werden.
Das ist eine interessante Seite. Unter dem Bereich Schule ist eine kleine Anleitung zu LTSpice, etwas für Einstieg von Anfängern.
Ein Fachlehrer hatte für das Meßtechnik Praktikum einen Kern, der zwei verschiedene überlagerte Hysteresekurven auslieferte. Kaum jemand rechnete damit.
Ich find die Methode interessant:
https://www.youtube.com/watch?v=3Y_WcuIenSM
Strompuls (mit variabler Pulsbreite, nicht dass es zu rauchen anfängt) durchschicken und beobachten wann die Induktivität zusammenbricht (und folglich der Strom steigt).
Ich möchte an dieser Stelle darauf hinweisen, dass der Ton eine Rolle
spielt. Beleidigungen und Beschimpfungen sollte man sich sparen. Wir
sind doch alle gebildete Menschen.
Viele hier im Forum schon, aber es gibt einige Ausnahmen!
Wobei diese Tabelle auf Basis eines Herstellers abgeleitet wurde. Es gibt aber auch noch andere Hersteller. Mit der Bestimmung des AL-Wertes und der Sättigung kann meistens noch nicht herausgefunden werden aus welchem Material der Kern besteht.
