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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Pulstransformator


Autor: blade (Gast)
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Hi,

ich hätte eine Frage, ich versuche die Induktivität abzuschätzen oder 
eine Formel dafür zu finden.
Der trafo soll etwa mit einer Frequenz von 250 kHz arbeiten.
Eingangsspannung ist 30V,
Übertragungsverhältniss ist 2.4
IEingang ist .5A

Wie kann man mit diesen Daten etwa die Hauptinduktivität und die 
Streuinduktivität anschätzen, oder eine Aussage darüber machen.

Ich habe mir überlegt, dass ich über das di/dt Verhalten von der 
Induktivität Hauptinduktivität das machen muss.

Jedoch weiss ich nicht ob ich auf dem richtigem Wege bin.
Kann mir da vielleicht jemand Helfen oder nen Tipp geben.

Danke

Autor: karadur (Gast)
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Hallo

bin mir zwar nicht ganz sicher, aber aus Spannung und Strom kennst du 
die Impedanz.

Mit der Frequenz ergibt sich dann die Induktivität.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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blade wrote:
> ich hätte eine Frage, ich versuche die Induktivität abzuschätzen oder
> eine Formel dafür zu finden.

Die Induktivität ist bei einem Trafo mehr oder weniger egal. Der 
Magnetisierungsstrom ist meist aber kleiner als der übertragene Strom.
Weiterhin muss die Induktivität ausreichend groß sein, so dass der Kern 
nicht in die Sättigung kommt.

> Wie kann man mit diesen Daten etwa die Hauptinduktivität

Vereinfacht so wie karadur geschrieben hat, das ist dann der Mindestwert 
der auf jedenfall erreicht werden sollte.

> Streuinduktivität anschätzen, oder eine Aussage darüber machen.

Diese kann man nicht berechnen, denn die liegt je nach Aufbau zwischen 
nahezu 0 und maximal so groß wie die Hauptinduktivität.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Benedikt K. (benedikt)

>Die Induktivität ist bei einem Trafo mehr oder weniger egal.

Wenn das mal kein Irrtum ist.

> Der
>Magnetisierungsstrom ist meist aber kleiner als der übertragene Strom.
>Weiterhin muss die Induktivität ausreichend groß sein, so dass der Kern
>nicht in die Sättigung kommt.

Also doch nicht egal?

MFG
Falk

Autor: blade (Gast)
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Ich danke euch allen für die schnellen Antworten.

Also so wie ich es verstanden habe, muss die Hauptinduktivität so gross 
gewählt werden, dass der nic hin die Sättigung kommt.
D.h. dass ohne Informationen zum Kern, man keine Aussagen daruber 
treffen kann oder?

Ich habe gelesen, dass für solche hohen Frequenzen f=250kHz, ferrit 
Kerne verwendet werden. Die Sättigung wird dort ertwa bei B=0.4T 
erreicht.

Jedoch habe ich zur Zeit irgendwie eine Denkblockade, ich komme nicht 
aus die Lösung wie man mit diesen Werten etwa die nötige 
Hauptinduktivität in etwa abschätz.

Ich habe mir überlegt, dass ich mit der Formel U=L*di/dt irgendwie die 
es abschätzen kann. Jedoch kam ich da nicht weiter. (Nur eine Idee)

Autor: Jürgen Franz (unterstrom)
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Hallo,
deine Formel ist doch schon mal ganz richtig.
Wir müssen nur die richtigen Werte suchen:
Der Eingangsstrom ist 0.5 A. Wir nehmen jetzt an, daß das ein 
Effektivwert ist. Der Strom ändert sich also von 0 auf Imax mit 
Ieff=0,5A. Weiter nehmen wir an, daß sich der Strom linear ändert. Damit 
wäre der Spitzenstrom bei 1,0A; also ist di=1A.
Die Schaltfrequenz beträgt 250kHz. Der Ladevorgang ist die halbe 
Periodendauer; damit ist dt=2us.
Die Induktivität erzeugt während sie geladen wird eine Gegenspannung, 
die haargenau der Eingangsspannung entsprechen muß (sonst würde der 
Strom nicht passen): U=30V

Wenn Du jetzt die Formel nach L auflöst und die Zahlen einsetzt kommen 
60uH raus, richtig?

Jürgen

Autor: blade (Gast)
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@ Jürgen Franz

Danke Dir, so habe ich mir es auch überlegt, jedoch wusste ich nicht ob 
es der richtige Weg ist.

Als nächstes habe ich mir überlegt: da mein Übertragungsverhältnis ü=2.4
--> dass L2=L1*ü^2 in diesem Fall L2= 60mH*5.8 = 348mH.
Wird dann die Hauptinduktivität als die beiden parallel angesehen und 
nach diesem Gesetzt zusammengerechnet? Lges=L1+L2/(L1*L2)
oder werden die Induktivitäten einfach addiert?

Meine nächste Überlegung war wegen Streuinduktivität: ich hab mir 
überlegt dass je grösser die Streuinduktivität, desto schlechtere 
Flankensteilheit am Ausgangsignal (L2) zu sehen ist. Da diese das di/dt 
begrenzt.

Ist meine überlegung richtig oder steck da noch ein Fehler?

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Der Eingangsstrom ist 0.5 A. Wir nehmen jetzt an, daß das ein
>Effektivwert ist. Der Strom ändert sich also von 0 auf Imax mit
>Ieff=0,5A. Weiter nehmen wir an, daß sich der Strom linear ändert. Damit
>wäre der Spitzenstrom bei 1,0A; also ist di=1A.
>Die Schaltfrequenz beträgt 250kHz. Der Ladevorgang ist die halbe
>Periodendauer; damit ist dt=2us.
>Die Induktivität erzeugt während sie geladen wird eine Gegenspannung,
>die haargenau der Eingangsspannung entsprechen muß (sonst würde der
>Strom nicht passen): U=30V

>Wenn Du jetzt die Formel nach L auflöst und die Zahlen einsetzt kommen
>60uH raus, richtig?


Das ist doch nur Raterei.

Ohne den genauen Kurvenverlauf zu kennen, ist es sinnlos über die 
Induktivität zu spekulieren.

Also.
> 250 kHz arbeiten.
> Eingangsspannung ist 30V,
> Übertragungsverhältniss ist 2.4
>IEingang ist .5A

Die Aussage 0,5A ist schon mal Blödsinn.. Oder woher willst du das 
wissen?

Wie sieht der genaue Stromverlauf aus?

Autor: Jürgen Franz (unterstrom)
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blade wrote:
> Als nächstes habe ich mir überlegt: da mein Übertragungsverhältnis ü=2.4
> --> dass L2=L1*ü^2 in diesem Fall L2= 60mH*5.8 = 348mH.
> Wird dann die Hauptinduktivität als die beiden parallel angesehen und
> nach diesem Gesetzt zusammengerechnet? Lges=L1+L2/(L1*L2)
> oder werden die Induktivitäten einfach addiert?

L2 sehe ich auch so. Bei der Gesamtinduktivität (also das L, das die 
Primärseite sieht) wirds kompliziert, da dann die Koppelinduktivität M 
ins Spiel kommt. Bei deinen ersten Messungen (0,5 A, 30V, ..) ist schon 
ein Teil von M mit dabei, jedoch bringt auch die Sekundärwicklung einen 
Teil mit. Ideal ist: M=sqrt(L1*L2) das wird dann in die 
T-Ersatzschaltung eingesetzt und im Arbeitspunkt ergibt sich dann ein 
L1'. Das ist etwas in der Form: (L1+M) in Reihe zu ((L2-M) parallel M))
Wie das genau geht sprengt den Rahmen hier, da lieber Vorlesung: 
"Grundlagen der Elektrotechnik" besuchen!
U.a. steht im Buch "Analyse linearer Schaltungen" (A. M. Davis), für das 
auf der Werbespalte dieses Forums Werbung gemacht wird, allerhand 
darüber drin ...

> Meine nächste Überlegung war wegen Streuinduktivität: ich hab mir
> überlegt dass je grösser die Streuinduktivität, desto schlechtere
> Flankensteilheit am Ausgangsignal (L2) zu sehen ist. Da diese das di/dt
> begrenzt.
>
> Ist meine Überlegung richtig oder steck da noch ein Fehler?

Die Flankensteilheit hängt eher von parasitären Kapazitäten ab, als von 
der Streuinduktivität.

Jürgen

Autor: Jürgen Franz (unterstrom)
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Matthias Lipinsky wrote:
> Das ist doch nur Raterei.
Nein! Es ist eine Abschätzung! Ob jetzt 30uH oder 100uH rauskommen ist 
in diesem Fall i.O.!

> Die Aussage 0,5A ist schon mal Blödsinn.. Oder woher willst du das
> wissen?
Gegenfrage: woher willst Du wissen, das keine 0.5A fliessen? Kennst Du 
die Anwendung? Ich nehme an, die hat blade gemessen oder sie stammt von 
einem Datenblatt, oder er hat die berechnet, ... . Auf jeden Fall fragt 
er unter DIESEN Vorgaben an und ich rechne dann damit weiter.

Jürgen

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Gegenfrage: woher willst Du wissen, das keine 0.5A fliessen? Kennst Du
>die Anwendung?

Eben nicht. Deshalb frage ich ja.

>gemessen..

Falls er die gemessen hat, stimmen die auch? DMMs zeigen bei 
nicht-sinusförmigen Größen Mist an.


>Auf jeden Fall fragt er unter DIESEN Vorgaben an und ich rechne dann damit 
>weiter.

Und ich bin der Meinung, das diese Angaben nicht reichen.


PS:
Unter der Annahme, das die 0,5A primärseitig fließen, heißt das noch 
lange nicht, dass diese auch in die Induktivitätsberechnung eingehen.
Stichwort: Durchflutungsgleichgewicht!

Weiterhin gibt es keine Information über die Kurvenform, die 
entscheidend ist.

Autor: Jürgen Franz (unterstrom)
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Wenn hier im Forum jemand fragt:
Was passiert wenn ich mir mit einem 500g-Hammer auf den Daumen haue?
Dann fragst Du: Woher weißt Du, das der Hammer 500g schwer ist???

J.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Jürgen Franz wrote:
> Wenn hier im Forum jemand fragt:
> Was passiert wenn ich mir mit einem 500g-Hammer auf den Daumen haue?
> Dann fragst Du: Woher weißt Du, das der Hammer 500g schwer ist???

Die Frage nach den 0,5A macht durchaus einen Sinn, denn die 0,5A können 
entweder der Blindstrom der Induktivität sein, oder der Strom der Last 
die Sekundär seitig angeschlossen ist, oder eine Kombination aus beidem.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Dann fragst Du: Woher weißt Du, das der Hammer 500g schwer ist???

Du solltest dich mal mit den Grundlagen von Trafos beschäftigen!


>Die Frage nach den 0,5A macht durchaus einen Sinn, denn die 0,5A können
>entweder der Blindstrom der Induktivität sein, oder der Strom der Last
>die Sekundär seitig angeschlossen ist, oder eine Kombination aus beidem.

So etwa sieht es nämlich aus!

Autor: Ulrich (Gast)
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Ohne Daten über das Kernmaterial hat man von der Induktivität nicht 
viel. Die induktivität braucht man um sicherzustellen, das der Strom der 
die magentisierung erzeugt, nicht zu groß wird. Bei so hohen Frequenzen 
ist das aber eher selten der Fall, wenn man keinen ganz verkehrten Kern 
(z.B. mit Luftspalt) nimmt.

Für die Frage ob man in die Sättigung kommt, kommt es auf den 
Kernquerschnitt und die Zahl der Windungen an. Aus dem Kernquerschnitt, 
Feldstärke und Frequenz bekommt man eine maximale Spannung pro Windung.
In aller Regel wird man auch hier deutlich unter der Sättigung bleiben, 
es sei denn es muß wirklich sehr kleinen werden.

Zum Teil, gerade bei hohen Frequenzen, wird das maximale nutzbare 
Magentfeld nicht durch die Sättigung, sondern die 
Ummagentisierungsverlusts begrenzt. Auch sind einige Ferrite recht stark 
temperaturabhängig.

Autor: blade (Gast)
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@ Matthias Lipinsky

Die Spannungseingangsform ist rechteckig.

Und du meinst dass siese Angaben nicht ausreichen. Ich würde dann gerne 
wissen welche Angaben man noch braucht um die Abschätzung machen zu 
können.

Meine Frage wäre was bewirkt die Streuinduktivität am Ausgangssignal 
genau das ist es mir noch nicht ganz klar.

Autor: Peter Diener (pdiener) Benutzerseite
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>Ich würde dann gerne wissen welche Angaben man noch braucht
>um die Abschätzung machen zu können.

Das Berechnen der Hauptinduktivität funktioniert mit den angegebenen 
Daten nur, wenn bekannt ist, zu welchen Zeitpunkt und bei welcher 
Belastung die 0,5A gemessen wurden.

Bei Rechteckspannung primär sieht es so aus, dass im Leerlauffall ein 
Dreieckförmiger Strom fließt. Im Belastungsfall ist dieser mit dem 
transformierten Laststrom überlagert. Deswegen die Frage wo und wann die 
0,5A gemessen wurden.

Die Streuinduktivität sorgt für einen induktiven Längsspannungsabfall im 
Trafo, d.h. je größer sie ist, desto geringer ist die Ausgangsspannung 
je stärker der Trafo belastet wird.

Grüße,

Peter

Autor: sunshine (Gast)
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Ich hätte eine Frage, was bedeutet Übertragungsverhältnis Ü?

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