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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transformator


Autor: Faithless 53 (martinb1984)
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Hallo,

hab mal wieder ein Problem. Vielleicht könnt ihr mir dabei helfen.
Hab mir einen Trafo ausgerechnet und gewickelt sowie dazu einen 
Kondensator berechnet um einen Schwingkreis zu erhalten.
Ich möchte den Trafo mit einem Rechtecksignal ansteuern. Um den Trafo 
nicht gleich in der Schaltung zu verbauen, wollte ich ihn zuerst an 
einem Frequenzgenerator testen, also hab ich Trafo und Kondensator auf 
einem Steckbrett verbaut und an den Generator angeschlossen.
Leider bekomme ich aber keinen Sinus am Ausgang des Trafos heraus wenn 
ich diesen mit einem Rechtecksignal ansteuere.
Laut Simulation sollten meine Rechnungen aber Stimmen.

Bei Ansteuerung mit einem Sinus bekomme ich meine gewünschte 
hochtransformierte Spannung.

Hab ihr irgendwelche Erfahrungen bzw. könnt ihr mir sagen an was das 
liegen könnte?

Danke schon mal für eure Hilfe!

Martin

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ein idealer Trafo liefert am Ausgang das gleiche Signal wie am Eingang, 
nur mit entsprechend unterschiedlicher Amplitude.
Falls das nicht so ist, dann spielen parasitäre Effekte wie 
Drahtwiderstand, Streuinduktivität und Wicklungskapazitäten eine Rolle, 
die ein Tiefpass oder Bandpassverhalten haben. Und die kann man nicht 
einfach so planen (zumindest nicht ohne viel Aufwand).

Zeig am besten mal die Werte der Simulation und ein Foto vom Aufbau bzw. 
Messergebnisse davon.

Autor: HildeK (Gast)
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@Benedikt K.
Martin Br schrieb:
>sowie dazu einen
>Kondensator berechnet um einen Schwingkreis zu erhalten
Ich vermute mal, er will mit der Trafoinduktivität und dem C die 
Grundwelle ausfiltern. Das wird so ideal nicht gehen, deshalb gibt es 
keinen reinen Sinus am Ausgang. Außerdem wissen wir nichts über die 
Frequenz, den Trafotyp und dessen Parameter usw. sowie nichts über das 
ihm nicht genehme Ausgangssignal.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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HildeK wrote:
> @Benedikt K.
> Martin Br schrieb:
>>sowie dazu einen
>>Kondensator berechnet um einen Schwingkreis zu erhalten
> Ich vermute mal, er will mit der Trafoinduktivität und dem C die
> Grundwelle ausfiltern.

Ja, wobei das aber nicht nur die Induktivität der Wicklungen ist die 
wirksam ist, sondern auch die Streuinduktivität. Und die gezielt zu 
dimensionieren ist nicht einfach. Letzendlich ergibt sich zusammen mit 
dem C am Ausgang eine recht komplexe Kombination aus Reihen und 
Serienschwingkreis.

Bei einem idealen Trafo kann man nämlich noch soviele Cs am Ausgang 
anschließen, es wird trotzdem die gleiche Kurvenform wie am Eingang 
rauskommen.

Autor: Trafowickler ( ursprünglicher ) (Gast)
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Wenn die Simulation nichts vernünftiges liefert, sind das 
Ersatzschaltbild und/oder die Elemente falsch.

Wie vorstehend schon gesagt, muss die Gesamtschaltung betrachtet werden, 
inkl. Quellen- und Abschlussimpedanz.

( Meine Vermutung: Die Hauptinduktivität wurde allein als 
schwingkreis-bestimmend angesetzt und die Streuinduktivität nicht 
berücksichtigt; kann kaum funktionieren ? )

Autor: Faithless 53 (martinb1984)
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Vielleicht noch ein paar Fakten zu meiner Frage!

Also ich habe einen Trafo gewählt mit einem Eisenquerschnitt von 58 mm^2 
und einer magnetischen Flussdichte von 490mT. Der Kern ist ein N87.
Als Eingangsspannung habe ich Ueff=15V als Ausgangsspannung möchte ich 
Ueff=85V.
Frequenz am Eingang/Ausgang fres=38,65 kHz. Ausgangsseitig habe ich bei 
Resonanzfreuequenz eine reine Ohmsche Last.
Mein Ziel ist es durch Ansteuerung des Reihenschwingkreises mit einem 
Rechtecksignal und einer Frequenz von 38,65 kHz, am Ausgang des Trafo 
eine Sinusspannung mit der selbigen Frequenz zu erhalten.

ü=Uein/Uaus                                -->ü=6
Nprim= (Uein*tein)/(Afe*B)=2,34   -->gewählt Nprim=6  -->Lprim=77,4uH
Nsek=ü*Nprim=14,04                   -->gewählt Nesk=36  -->Lesk=3.03 mH

Formel für den Reihenschwingkreis:

fr=1/(2*pi*square(L*C)) --> C=1/((2*pi*fr)^2*L)    -->219nF

tein=Einschaltzeit
Afe=Eisenquerschnitt
B=mag. Flussdichte
fr=Resonanzfreuqenz (38,65kHz)

Vielleicht hilft euch das weiter!

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Martin Br wrote:
> Mein Ziel ist es durch Ansteuerung des Reihenschwingkreises mit einem
> Rechtecksignal und einer Frequenz von 38,65 kHz, am Ausgang des Trafo
> eine Sinusspannung mit der selbigen Frequenz zu erhalten.

Der Kondensator liegt also in Reihe zur Primärwicklung?

Prinzipiell ist das ok, im Falle einer Resonanz beträgt die Spannung 
aber nicht 15Veff, sondern unendlich (zumindest theoretisch). Praktisch 
wird der Kern in die Sättigung gehen und die Spannung begrenzen.
Desweiteren ist das ganze sehr Last abhängig.
Was soll das ganze werden? Ein Resonanzwandler?

Autor: Faithless 53 (martinb1984)
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Ja, der Kondensator liegt in Reihe zur Primärwicklung. Der Trafo 
funktioniert ja einwandfrei mit einer Sinusansteuerung, bloß mit einem 
Rechtecksignal bekomme ich keinen Sinus hin, also stimmt ja irgendwas 
mit meinem Reihenschwingkreis nicht.

Autor: Zorc (Gast)
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1)Man kann einen Schwingkreis auch auf einer nicht-Resonanzfrequenz 
anregen und kriegt irgendwas. Daher verschwinden die Oberwellen nicht 
automatisch.
2)Ein Trafo hat auch Windungskapazitaeten, da werden Oberwellen 
bevorzugt
3) Ein Resonanzkreis mit einem Ferrit ist abenteuerlich. Da kann man 
richtig reinfallen.

Ich wuerd ein LCFilter vor dem Trafo plazieren, sodass der nur Sinus 
sieht.

Autor: Faithless 53 (martinb1984)
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> 3) Ein Resonanzkreis mit einem Ferrit ist abenteuerlich. Da kann man
> richtig reinfallen.

Kannst du mir das näher Erleutern warum ein resonanzkreis mit Ferrit 
abenteuerlich ist?

> Ich wuerd ein LCFilter vor dem Trafo plazieren, sodass der nur Sinus
> sieht.

Das heißt bevor ich das Signal auf den trafo gebe, dieses schon vorher 
in ein Sinus "transformieren"?

Autor: Trafowickler ( ursprünglicher ) (Gast)
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Wie ich annahm:

Reihenkreis von Kondensator und HAUPTinduktivität.

Bei höheren Frequenzen als den hier 39 kHz ist der kapazitive Widerstand 
entsprechend kleiner, dann lässt die Anordnung halt auch die 
Harmonischen durch, so ähnlich wie breitbandige NF-Trafos.

Dann ist der Sinus halt im Eimer.

Autor: Zorc (Gast)
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>> 3) Ein Resonanzkreis mit einem Ferrit ist abenteuerlich. Da kann man
>> richtig reinfallen.
>>
>Kannst du mir das näher Erleutern warum ein resonanzkreis mit Ferrit
>abenteuerlich ist?

Wir reden nicht von filtern, sondern von Leistngsuebertragung. Man 
moechte eine Resonanz- Ueberhoehung der Spannung von Q zusaetzlich zum 
Transformationsverhaeltnis erreichen ... rechnet mit einem Q von 20 oder 
so. Das kann schief gehen, ploetzlich ist das Q nur noch eins, und der 
Ferrit wird heiss. Oder die sekundaer Spule wird heiss ...

Autor: Faithless 53 (martinb1984)
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Ja das ganze soll ein Resonanzwandler werden.
Was mich überrascht ist das ich momentan einen 1:1 Trafo verbaut habe 
der einwandfrei funktioniert!
Könnt ihr mir Bücher empfehlen wo ich so Sachen nachlesen kann,speziell 
Resonanzwandler, Trafo usw.

Autor: Jens G. (jensig)
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Das Problem ist sicherlich, daß die Kopplung zw. den Windungen wohl nahe 
1:1 ist, und vermutlich der Frequenzgenerator einen rel. niederohmigen 
Ausgang hat. D.h., der Schwingkreis wird sozusagen einfach überrannt von 
der über die Trafokopplung übertragenen Leistung. Er muß quasi so 
mitschwingen, wie es der Trafo vorgibt. Also entweder die Energie "lose" 
einkoppeln, oder einen Trafo mit "loser" Kopplung nehmen. Z.B. 
Vorwiderstand/Vorkondensator

Autor: Faithless 53 (martinb1984)
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Ok hab das Problem gefunden. Lag anscheinend am Funktionsgenerator, ich 
denke der war zu stark belastet.
In der Schaltung verbaut funktioniert der Trafo mit Rechteckansteuerung.

Danke nochmals für eure Rätschläge!

P.S. Hab noch eine weiter Frage,öffne dazu aber einen neuen Beitrag!

Beitrag "Spannungsspitzen Snubber Circuits"

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