Hallo, ich möchte einen Impulsübertrager berechnen. Nun findet man zu den Dingern verschiedene Angaben. Folgendes ist z.B. für einen 1:1 Übertrager angegeben: Primärinduktivität: 3mH Primärwiderstand: 1,2 Ohm Sekundärwiderstand: 1 Ohm Streuinduktivität: 22µH ET-Konstante/Spannungs-Zeitfläche: 200Vµs Koppelkapazität: 23pF Angenommen an die Primärseite wird nun eine steigende Flanke von 0V auf 5V angelegt. Dann nehme ich an, dass auf der Gegenseite auch ein 5V-Impuls erscheint. Ich frage mich nur jetzt, wie man diese Spannung berechnet, wie lang der Impuls andauert und welchen Strom ich dabei entnehmen kann. Ich nehme an, die Impulsdauer ist abhängig von der Primärinduktivität (je größer, desto länger dauert der Spannungsanstieg und umso länger wird Spannung induziert). Bei einem 5V-Impuls und 1 Ohm Sekundärwiderstand würde ich auf einen Kurzschlussstrom von 5A tippen!? Somit dürfte der Strom nicht von der Induktivität abhängig sein, oder? Kann ich die Streuinduktivität einfach von der Primärinduktivität abziehen, um auf die Sekundärinduktivität zu kommen? Was ist die Koppelkapazität, bzw. wobei macht diese sich negativ bemerkbar? Vielen Dank für Antworten! Da ich nicht genau weiß, was die einzelnen Werte denn nun eigentlich angeben, bin ich mir auch nicht sicher, in welchen Formeln ich diese verwenden kann. Ein paar Formeln mit dem Hinweis, welcher der gegebenen Werte für was steht, oder ein Link wären super. Viele Grüße Randy
Randy N. schrieb: Alles kann ich dir auch nicht beantworten, aber ich werde mal einen Anfang machen. > Angenommen an die Primärseite wird nun eine steigende Flanke von 0V auf > 5V angelegt. Dann nehme ich an, dass auf der Gegenseite auch ein > 5V-Impuls erscheint. Im Prinzip ja. Durch die Verluste wird er nicht ganz 5 V werden. Außerdem ,sieht' die Sekundärseite erst dann eine Spannung, wenn sich ein Magnetfeld aufgebaut hat. Das wiederum benötigt einen fließenden Primärstrom, und der fließt nach dem Anlegen der Spannung erst langsam los (durch die Primärinduktivität). > IBei einem 5V-Impuls und 1 Ohm > Sekundärwiderstand würde ich auf einen Kurzschlussstrom von 5A tippen!? Es wird weniger werden. Allerdings kannst du das Ohmsche Gesetz für den maximalen Primär- strom zu Rate ziehen, der nach endlicher Zeit fließen wird. > Kann ich die Streuinduktivität einfach von der Primärinduktivität > abziehen, um auf die Sekundärinduktivität zu kommen? Nein. Bei einem idealen Trafo hättest du primärseitig keine Induktivität mehr, wenn die Sekundärseite kurzgeschlossen wird (da dem Magnetfeld ja sämtliche Energie entzogen wird). Real hat der Trafo jedoch Streuverluste, und du ,siehst' bei einem sekundären Kurzschluss primär noch die Streuinduktivität. Damit kannst du dir die maximal mögliche Stromanstiegsgeschwindigkeit auf der Primärseite ermitteln. > Was ist die Koppelkapazität, bzw. wobei macht diese sich negativ > bemerkbar? Kapazitives Übersprechen. Ob das nun negativ ist oder nicht, hängt wohl von deinem Anwendungsfall ab. ;-) Eigentlich hast du genügend Daten von dem Teil, als dass du dir das konkrete Verhalten in deinem gedachten Anwendungsfall damit mal in einer Simulation ansehen können solltest. Das bringt dich vielleicht schneller zum Ziel als langes Herumrätseln.
Aha, ok danke. Ich habe jetzt mal versucht, sowas in LTSpice zu simulieren, aber mir fehlt dafür eigentlich die Sekundärinduktivität. Wenn ich mir in LTSpice zwei Spulen anlege, muss ich ja für beide eine Induktivität angeben. Bei anderen Übertragern, die ich in diversen Shops finde, sind manchmal auch gar keine Wicklungswiderstände gegeben, dafür Primär- und Sekundärinduktivität. Aber auch die Wicklungswiderstände muss man in LTSpice ja angeben. Ich nehme an, dass man die fehlenden Werte jeweils aus den anderen berechnen kann, vielleicht irgendwie mit der Spannungs-Zeitfläche. Die Formel:
umgestellt:
sieht hier ja ganz interessant aus. Für U*t könnte ich die Spannungs-Zeitfläche einsetzen. Die Induktivität ist gegeben. Es ergibt sich eine Stromdifferenz. Ich frag mich grade, ob mir das was nützt und ob das man die Werte überhaupt so einsetzen kann... Wenn ich für die Sekundärinduktivität einfach mal 3mH annehme, funktioniert das Ganze in der Simulation schon in etwa so, wie ich mir das vorstelle, aber wenn ich die Induktivitäten und insbesondere die Widerstände ändere, sehe ich keine großen Änderungen in der Simulation, also ich seh einfach keine Abhängigkeit, die mir logisch erscheinen will.
Stichwort: Laplace-Transformation und T-Ersatzschaltbild des Transformators (verlustbehaftet). Damit kannst Du alles berechnen, was Du willst.
Mangel konkreter Angabe zur Sekundärinduktivität würde ich diese in erster Näherung gleich der Primärinduktivität setzen, da du ja einen 1:1-Transformator hast (was nur dahingehend nicht ganz stimmt, dass die Gleichstromwiderstände nicht gleich sind). Kannst ja mal mit einer leichten Variation der Sekundärinduktivität simulieren, um die Auswirkungen zu sehen. Ich würde so mit 1:2, 1:1, 2:1 mal spielen. Irgendwo in dem Bereich wird sie sich bewegen, und ich vermute, dass im Lastfall (wenn der Sekundärkreis also nicht leer läuft) da keine nennenswerten Unterschiede im Verhalten zu beobachten sein werden.
@ Randy N. (huskynet) >Angenommen an die Primärseite wird nun eine steigende Flanke von 0V auf >5V angelegt. Dann nehme ich an, dass auf der Gegenseite auch ein >5V-Impuls erscheint. Ja. Nur etwas weniger, wegen des nichtidealen Koppelfaktors. > Ich frage mich nur jetzt, wie man diese Spannung >berechnet, wie lang der Impuls andauert und welchen Strom ich dabei >entnehmen kann. Die maximale Pulsbreite kannst du über dein 200uVs ausrechnen U * t <= 200uVs macht bei 5V max. 40us. Dann geht der Kern in die Sättigung. > Ich nehme an, die Impulsdauer ist abhängig von der >Primärinduktivität (je größer, desto länger dauert der Spannungsanstieg >und umso länger wird Spannung induziert). Naja, mehr oder weniger. > Bei einem 5V-Impuls und 1 Ohm >Sekundärwiderstand würde ich auf einen Kurzschlussstrom von 5A tippen!? wenn das a) eine Quelle schafft b) der Kern dabei nicht sättigt und c) die Windungen niederohmig genug sind. >Somit dürfte der Strom nicht von der Induktivität abhängig sein, oder? Siehe oben. >Kann ich die Streuinduktivität einfach von der Primärinduktivität >abziehen, um auf die Sekundärinduktivität zu kommen? Vollkommen falsch. Die Streuinduktivität liegt in Reihe zum idealen Trafo. Und bei 1:1 übersetzung ist die Sekundärinduktivität = Primärinduktivität >Was ist die Koppelkapazität, bzw. wobei macht diese sich negativ >bemerkbar? Wenn dein Impulstrafo z.B. einen Thyristior ansteuert, dessen Gate auf hohem Potential liegt, dann koppelt über die Streukapazität ein Pulssignal über den Trafo. Das kann im Extremfall dein Schaltung killen, meist bringt es aber "nur" Störungen". @ Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite >Außerdem ,sieht' die Sekundärseite erst dann eine Spannung, wenn >sich ein Magnetfeld aufgebaut hat. Das wiederum benötigt einen >fließenden Primärstrom, und der fließt nach dem Anlegen der Spannung >erst langsam los (durch die Primärinduktivität). Nanana. Du wird einiges durcheinandergewürfelt! Egal wir gross die Primärinduktivität ist, die Spannung auf der Sekundärseite ist "augenblicklich" verfügbar, sie begrent NICHT die obere Grenzfreqeunz des Trafos. Das macht die Streuinduktivität. > IBei einem 5V-Impuls und 1 Ohm > Sekundärwiderstand würde ich auf einen Kurzschlussstrom von 5A tippen!? >Allerdings kannst du das Ohmsche Gesetz für den maximalen Primär- >strom zu Rate ziehen, der nach endlicher Zeit fließen wird. Und das beim Trafo? Hust Das ohmsche Gestz ist hier die allerletzte Instanz. >Eigentlich hast du genügend Daten von dem Teil, als dass du dir das >konkrete Verhalten in deinem gedachten Anwendungsfall damit mal in >einer Simulation ansehen können solltest. Schon, aber es fehlt noch wichtiges, grundlegendes Verständnis. > Das bringt dich vielleicht schneller zum Ziel als langes Herumrätseln. Anders herum. Erstmal muss er sich über bestimmte Wirkungsweisen klar werden. @ Blackfin (Gast) >Stichwort: Laplace-Transformation und T-Ersatzschaltbild des >Transformators (verlustbehaftet). Damit kannst Du alles berechnen, was >Du willst. Und Apfelmus ist Mus aus Äpfeln. Wenn einer Durst hat sagst du ihm sicher "Kauf dir Wasser". . . . MFG Falk
Falk Brunner schrieb: > Egal wir gross die Primärinduktivität ist, die Spannung auf der > Sekundärseite ist "augenblicklich" verfügbar, ... Ja, stimmt natürlich. Habe ich nicht bis zu Ende gedacht. >>Allerdings kannst du das Ohmsche Gesetz für den maximalen Primär- >>strom zu Rate ziehen, der nach endlicher Zeit fließen wird. > Und das beim Trafo? Ja, es ist der Strom, der bei DC-Betrieb am Ende fließen würde (wobei der Impulsübertrager sicher die 4 A nicht als Dauerstrom verträgt). Ohne den Ohmschen Anteil würde ja der Strom bis unendlich weiter wachsen. > Und Apfelmus ist Mus aus Äpfeln. Wenn einer Durst hat sagst du ihm > sicher "Kauf dir Wasser". Nein, eher so: "Wasser ist das Oxid von Wasserstoff, du musst also Wasserstoff verbrennen, um zu Wasser zu gelangen." SCNR :)
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