Hallo Forengemeinde,
Ich habe einen Ringkern aus einem 120W Schaltnetzteil.
Querschnitt 5x8 mm² D=25mm
Der gemessene Al Wert beträgt 1,94µH
Auf ihm waren 115 Windungen Primärseitig gewickelt.
Angenommen habe ich ein Bsat mit 250mT.
nach Phi = L x I / N mit L = Al * N² => Phi = Al N I
B = Phi / A => Phi = B * A Damit
B = L x I / (N x A) nach I aufgelöst und auf max bewertet.
Imax = Bmax x A /(Al x N)
Damit komm ich auf maximal 45mA. Damit kann ich niemals 120W
transformieren.
Wo liegt mein Fehler.
Doch, kannst du.
Als Transformator rechnest du über Kernquerschnitt und Windungszahl
die Flußdichte aus, der Strom ist unwichtig, ergibt sich nur nebenbei
so.
Oder so betrachtet, der Sekundärstrom der fliest erzeugt ein Feld das
dem Primärfeld der Primärspule entgegen gerichtet ist.
Was nicht geht ist die Verwendung als Speicherdrossel. Da wäre dein
Rechenweg mit Strom und Induktivität richtig gewesen.
Christof Rieger schrieb:> Wo liegt mein Fehler.
Deine Berechnung ist zwar formal richtig, sie gilt aber nur die
Magnetisierung des Kerns, nicht für die übertragene Leistung. Schau dir
mal an wie ein Trafo funktioniert.
Christof Rieger schrieb:
>Damit komm ich auf maximal 45mA. Damit kann ich niemals 120W>transformieren.>Wo liegt mein Fehler.
Die Frage ist, wie arbeitet die Spule, als Trafo
oder als Speicherdrossel? Als Trafo darf der Blindstrom
dann nicht höher als 45mA sein, der Laststrom darf höher
sein, weil er nicht zum magnetisieren der Spule beiträgt.
Es gibt Ringkerne, da gibt es den Vermerk: "für
Breitbandübertragung". Diese Kerne sind nur für
Trafobetrieb geeignet. Zum Beispiel, die gelb-weis
gekennzeichneten Ringkerne, die sind für
Speicherdrosseln gedacht, der AL-Wert ist da geringer.
Die haben einen sogenannten verteilten Luftspalt.
Danke ihr Zwei,
Stimmt, der Stromfluss auf der Sekundärseite wirkt ja sofort dem Feld
entgegen und somit kommt der Fluss im Kern gar nicht in der Höhe
zustande.
Der Al-Wert von fast 2000nH/1Wdg ist ein klares Indiz dafür, dass dies
ein hochpermeabler Kern o. Luftspalt ist. Also für Speicherdrosseln
ungeeignet ist.
Hallo
"Die Frage ist, wie arbeitet die Spule, als Trafo
oder als Speicherdrossel? Als Trafo darf der Blindstrom
dann nicht höher als 45mA sein, der Laststrom darf höher
sein, weil er nicht zum magnetisieren der Spule beiträgt."
Kannst du das näher erläutern, bzw. einen Link angeben wo die
Hintergründe verständlich detailliert (aber keine Hochschulliteratur,
keine Erklärung aus der Mathematik heraus, am besten aus der Praxis mit
nachvollziehbaren praktischen Versuchen) erklärt werden?
Wie ein Trafo (50Hz aber das Prinzip sollte doch gleich bleiben)
funktioniert ist mir zumindest im groben bekannt aber scheinbar reicht
es nicht zum Verständnis deiner Erläuterung.
Danke
Jemand schrieb:> bzw. einen Link angeben wo die> Hintergründe verständlich detaillierthttps://de.wikipedia.org/wiki/Transformator#Netzwerkmodellierung
Das Ersatzschaltbild zeigt, dass der Laststrom nicht durch
Hauptinduktivität Lh1 fließt, und daher nicht zur Magnetisierung
beiträgt (Streuiduktivitäten hier mal vernachlässigt).
Lediglich die Spannungs-Zeitfläche der Eingangsspannung bewirkt den
Magnetisierungsstrom in der Hauptinduktivität und kann den Kern in die
Sättigung treiben.
Hier kann man auch sehen, dass bei Last die Spannungszeitfläche wegen
des Spannungsabfalls an Steuiduktivität und ohmschen Wicklungswiderstand
kleiner wird und der Kern weniger sättigt.
Jetzt kannst du naturlich fragen, warum das Ersatzschaltbild so ist ;-)
Jedenfalls heben sich die Magnetfelder, erzeugt durch Primär- und
Sekundärstrom, gegenseitig auf (Magnetisierungsstroms hier nicht
berücksichtigt), da die Stromrichtung umgekehrt ist (ich hoffe, dass ich
hier richtig bin..).
Das ist ja auch interessant.
t = L x I / U ist die Zeit die vergeht bis I fließt wenn U angelegt
wurde.
mit L = Al x N² => t = Al x N² x I / U
Setz man nun für I den Sättigungsstrom ein Imax = Bmax x A /(Al x N)
ergibt sich.
t = Bmax x A x N / U
Das heißt, die Zeit nach dem ein Kern bei einer angelegten Spannung an
die Induktivität in die Sättigung geht ist nicht mal vom Material des
Kerns abhängig.
@Dietrich L
Letztlich bedeute das, dass beim Transformator der Kern gar keine
Relevanz für die Energieübertragung hat, sondern nur den Streufeldern
entgegen wirkt.
Christof Rieger schrieb:> Letztlich bedeute das, dass beim Transformator der Kern gar keine> Relevanz für die Energieübertragung hat, sondern nur den Streufeldern> entgegen wirkt.
Wenn es denn so einfach wäre....
Nie wieder einen teuren und schweren Trafo verwenden müssen, stattdessen
Primär - und Sekundärwicklung bifilar wickeln...
Wenn es wirklich so einfach wäre, wäre das schon immer Standard.
Mark S. schrieb:> Der Al-Wert von fast 2000nH/1Wdg ist ein klares Indiz dafür, dass dies> ein hochpermeabler Kern o. Luftspalt ist. Also für Speicherdrosseln> ungeeignet ist.
...ein weiteres Indiz ist die Leistung.
Flybacks sind ja praktisch, aber für 150W sieht man oft eher
Flusswandler.
Die Flyback-und Eisenschwein-Fans würden sich wundern, wie klein man
solche Trafos bauen kann, wenn man vernünftige Schaltfrequenzen
verwendet :-)
der schreckliche Sven schrieb:> Christof Rieger schrieb:>> Letztlich bedeute das, dass beim Transformator der Kern gar keine>> Relevanz für die Energieübertragung hat, sondern nur den Streufeldern>> entgegen wirkt.>> Wenn es denn so einfach wäre....>> Nie wieder einen teuren und schweren Trafo verwenden müssen, stattdessen> Primär - und Sekundärwicklung bifilar wickeln...>> Wenn es wirklich so einfach wäre, wäre das schon immer Standard.
Man will halt vom teuren Kupfer sparen, also kommt statt Luft Eisen in
den Kern.
@der schreckliche Sven
Ja, übertragen würde er etwas, aber die Streufeldverluste wären extrem
groß und der Wirkungsgrad Grotten schlecht. Deshalb der Kern.
Hmm, ich muss zugeben, als Trafo funktioniert der Kern sehr gut, zu gut.
Ich hatte damit einen Spartrafo gewickelt mit 2:1 Verhältnis. In meiner
Naivität habe ich sekundär einen Kondensator mit 0,47µF parallel
geschaltet, in der Hoffnung, die Flanken abzuflachen und die
Gegeninduktionsspannung nach dem abschalten des Transistors zu
minimieren.
Die "weichen" 400V am Eingang habe ich mit 7,5µF gestützt.
Der Effekt war, dass ich mir am Transistor die Finger verbrannt habe
:-).
Der Stützkondensator wurde in 3µS um 30 V entladen, was ein mittlerer
Stromfluss von 75 A bedeuten würde.
Wie kann ich das machen, dass ich den Trafo mit einem Rechteck befeuere,
ohne das mein Transistor auf Grund der sekundär seitig angeschlossenen
Kapazität, quasi einen Kurzschluss sieht.
Eine Zusätzliche Induktivität in Reihe kann verhindern dass der Strom zu
schnell in die Höhe geht. Man könnte auch die Kapazität reduzieren,
also lieber nF statt µF.
Christof Rieger schrieb:> Wie kann ich das machen, dass ich den Trafo mit einem Rechteck befeuere,> ohne das mein Transistor auf Grund der sekundär seitig angeschlossenen> Kapazität, quasi einen Kurzschluss sieht.
Dir ansehen wie man Schaltregler baut, hier insbesondere Durchfluss- und
Gegentaktwandler.
http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/smps.html
Christof Rieger:
>Wie kann ich das machen, dass ich den Trafo mit einem Rechteck befeuere,>ohne das mein Transistor auf Grund der sekundär seitig angeschlossenen>Kapazität, quasi einen Kurzschluss sieht.
Den Kondensator nicht größer machen als für Resonanz nötig ist.
Oder einen Tiefpass-T-Glied nachschalten. Aber wieso stört
dich der Rechteck auf der Sekundärseite?
>die>Gegeninduktionsspannung nach dem abschalten des Transistors zu>minimieren.
Wenn du befürchtest, daß im Leerlauf ein Inversstrom durch
deine Transistoren fließt (der Blindstrom will ja igendwo hin)
einfach Dioden den Transistoren in Sperrichtung parallelschalten.
Danke für eure Anregungen,
Ich hab auch Schaltpläne von Schaltnetzteilen gefunden. Oft wurden
einfach Widerstände zur Strombegrenzung eingebaut, was nicht wirklich
den Wirkungsgrad fördert. Auch hier werden oft die unerwünschten
Induktionsströme einfach verheizt.
Ich hab eine Ansatz gefunden, der ist aber nur bastlertauglich, da er
eine 20µH Induktivität (L2) benötigt, die 6,5mWs speichern kann. Gibt ne
schöne Ringluftspule :-)
Für die 2. Induktivität (L1) 1,2mH hab ich zuhause eine passenden
Speicherkern gefunden.
1
---o-------o------------------------C
2
| | +400V
3
| |
4
| C
5
| C L1
6
| C 1,2mH
7
| C
8
| C
9
| | C1
10
[_] | 330nF
11
___ o---||---o---|>|---o-----C
12
|7,5µF | | |
13
| | | |
14
| L-|| C [_]
15
| ->|| C L2 ___
16
| |-|L- C 20µH |2200µF
17
| | C |
18
| | C |
19
| | | |
20
| | | |
21
| | --- |
22
| | ^ |
23
| | /|\ |
24
| | --- |
25
| | | |
26
---o-------o--------o---------o-----C
27
|
28
---
Der Transistor wird geschlossen.
L1 würde nach 4,95µS bei einem Strom von 1,63A in die Sättigung gehen.
C1 war mit ca 400V vorgeladen. Jetzt bildet C1 und L2 einen
Schwingkreis.
Periodendauer 16,14µS. C1 ist somit nach ca. 4µS entladen.
Der Maximalstrom liegt dabei bei 12,84A.
Die Polung am C1 ändert sich.
Nach weiteren 0,5µS wird der Transistor geöffnet.
Damit hat die Ladediode genügend Zeit sich zu öffnen.
C1 wird nun über L1 aufgeladen.
L1 gerät dabei über den Sättigungspunkt hinaus und C1 wird sehr schnell
geladen.
Sowohl dieser Strom als auch der Induktionsstrom von L2
läd nun den Ausgangskondensator.
Die gespeicherte Energie in L1 kann C1 maximal auf 100V in
Gegenrichtung laden. Damit steigt die Spannung über dem Transistor nicht
über 500V.
Die Ausschwingzeit muss ich noch überschlagen.
