Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Trafo mit zwei Ausgängen - wohin die Sicherung?


von Np R. (samweis)


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Hallo zusammen,

ein Trafo Gerth 304.12-2 mit 2x6V, 2x150mA soll mir sowohl 5V (max. 
40mA) als auch 12V (max. 70mA) liefern.
Dazu schalte ich an beide Ausgänge je einen Brückengleichrichter, 
verbinde die +7V (nach Gleichrichtung) des einen mit 0V des anderen, 
sollte also 0V, 7V und 14V geben, mit denen ich jeweils Regler füttern 
kann.

Nun nutze ich das Ding ja recht asymmetrisch und Sicherungen habe ich 
sowieso hier herumliegen - aber wohin damit?
Eine an +14V und eine an 0V?
Oder nur eine an 0V, weil da "sowieso alles durch muss"?

Ja, ich weiß, der Trafo ist kurzschlussfest, also alles kein Problem.
- Aber irgendwann stellt sich das Problem sicher auch einmal mit einem 
größeren Trafo.

Bei zwei getrennten Kreisen würde ich eine an 7V und eine an 14V setzen, 
aber nach dem Zusammenschalten scheint mir hier die an 7V nicht so 
richtig sinnvoll...

Über "sachdienliche Hinweise" würde ich mich freuen.

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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Eine auf die Primärseite,  vor jeden Gleichrichter eine, und jeweils 
eine in die 6V und die 12V Schiene.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Winfried J. schrieb:
> Eine auf die Primärseite

Ja.

> vor jeden Gleichrichter eine

Nein.

> und jeweils eine in die 6V und die 12V Schiene.

Nein.

Und es reicht natürlich eine Graetz-Brücke. Sekundärwicklungen 
phasenrichtig in Reihe, die äußeren Leitungen an die Brücke. Dann sind 
+7V und -7V (im Leerlauf eher 12V) zum Mittelpunkt meßbar. Also genauso 
wie man sonst ein +/- Dualnetzteil aufbauen würde.

Ladekondensatoren passend dazu und dahinter Dreibein-Spannungsregler.


XL

von Np R. (samweis)


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Hallo Winfried,

und Danke für Deine Antwort - auch wenn sie mich etwas überrascht ;-)

Primärseite - OK. Ist bei einem nicht-kurzschlussfesten wohl ein Muß.

Aber warum vor den Gleichrichtern?
Oder andersherum: Wenn ich vor den Gleichrichtern bereits Sicherungen 
habe, warum dann danach noch einmal?

Meine Überlegung war:
1. Wenn eine der Schaltungen wider Erwarten (oder durch Defekt, 
Fehlfunktion) zuviel Strom zieht, dann reicht eigentlich eine Sicherung 
an 0V, "GND".
2. Falls es zu einem Kurzschluss 12V->6V käme (und dabei gleichzeitig 
die 0V Leitung unterbrochen wäre), müsste noch eine an 12V. Wobei das 
schon sehr hypothetisch wäre.

Was war an der Überlegung falsch?

von Np R. (samweis)


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Hallo Axel,

da bin ich ja erleichtert - eine Antwort, die ich verstehe ;-)

Irgendwie hat mich die 0-14V Betrachtung etwas irritiert. Aber -7V bis 
+7V sind auch 14V - alles eine Frage des Bezugspunkts. Gut, dann kann 
ich mir noch die 10 cent (und den Platz) für eine der Brücken sparen.

Aber sollte ich nicht (bei einem größeren, nicht-kurzschlussfesten 
Trafo) doch sekundärseitig noch eine Sicherung schalten?
Wenn ein Kreis sehr stark belastet würde, aber der andere gar nicht, 
dann merkt doch die primärseitige Sicherung nichts davon. Trotzdem kann 
es dem Trafo dabei etwas warm werden... Oder?

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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Auch eine Gleichrichterdiode ist ein BE welches z.B. durch netzseitige 
Schaltspikes durchlegieren kann. Die Folge ist ein Kurzschluss während 
einer Halbwelle, welcher die Sekundärseite phasenasymetrisch belasten 
kann.

Das führt nicht zwangsläufig zu einem primärseitigen Überstrom, da der 
Kern schnell in Sättigung gelangt. Jedoch wird die Sekundärwiklung stark 
überlastet.

 Im Aufzugbau begegne ich häufig Transformatoren mit mehreren 
Spannungsabgriffen sowohl galvanisch gegkoppelten als auch galvanisch 
getrennten Wicklungen. Dort wird das regelmäßig so gehandhabt.

 Die von Axel vorgeschlagene Schaltung bietet sich aufgrund der 
symmetrischen Wicklungen an, spart sie doch auch einen Gleichrichter.
Die lastmäßge Assymetrie jedoch wird sich auf die Phasensymmetri 
auswirken, weshalb derartige Schaltungen eher bei symmetrischer 
Belastung geeignet sind. Zudem gehören auch dort vor beide 
Gleichrichterspeisungen je eine Sicherung, aus oben erläuterten Aspekt 
herraus.

von Np R. (samweis)


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Hallo Winfried,

danke für die Erläuterung. So wird es mir klarer. Wenn ich von einem 
Defekt im Gleichrichter ausgehe, muss ich natürlich vorher absichern.

Aber wenn ich nur einen einzigen Gleichrichter verbaue, und es kommt zu 
einem Kurzschluss im Gleichrichter, dann müsste doch eine Sicherung in 
der Gleichrichterspeisung reichen? Auch beim Kurzschluss gilt doch 
Kirchhoff "rein = raus".

Und dann noch eine an die Mitte/0V.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Winfried J. schrieb:
> Auch eine Gleichrichterdiode ist ein BE welches z.B. durch netzseitige
> Schaltspikes durchlegieren kann. Die Folge ist ein Kurzschluss während
> einer Halbwelle, welcher die Sekundärseite phasenasymetrisch belasten
> kann.

Alles richtig, aber

> Das führt nicht zwangsläufig zu einem primärseitigen Überstrom, da der
> Kern schnell in Sättigung gelangt. Jedoch wird die Sekundärwiklung stark
> überlastet.

Solche kleinen Trafos sind recht weich, der Kurzschlußstrom ist also 
deutlich begrenzt. Die Primärsicherung schützt also in der Tat eher vor 
einem Totalversagen des Trafos als vor einer sekundärseitigen Überlast.

Andererseits ist aus eben diesem Grunde die Schutzwirkung einer 
Sicherung auf der Sekundärseite eher gering. Man muß die Sicherung wegen 
des impulsförmigen Ladestroms ja auch eher großzügig dimensionieren.

Die beste (Ver)sicherung gegen diesen Fehlerfall bietet die im Trafo 
vorhandene (vorhanden sein sollende) Thermosicherung. Und natürlich die 
Hoffnung, daß bei einem Defekt des Gleichrichters die Funktion der 
restlichen Schaltung soweit eingeschränkt ist, daß der Zustand schnell 
bemerkt und behoben wird.


XL

von Harald W. (wilhelms)


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np rn schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> ein Trafo Gerth 304.12-2 mit 2x6V, 2x150mA soll mir sowohl 5V (max.
> 40mA) als auch 12V (max. 70mA) liefern.

Mal abgesehen davon, das der Trafo etwas knapp dimensioniert
ist, könnte man die beiden Wicklungen auch in Reihe schalten,
einen Brückengleichrichter verwenden, und die halbe Spannung
an der Mittelanzapfung entnehmen. So hätte man eine gleich-
mäßige Belastung beider Sek-Wicklungen und es würde m.E.
eine Primärsicherung reichen.
Gruss
Harald

von Np R. (samweis)


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Hallo Harald,

Harald Wilhelms schrieb:
> So hätte man eine gleich-
> mäßige Belastung beider Sek-Wicklungen und es würde m.E.
> eine Primärsicherung reichen.

Inwiefern gleichmäßig? Wenn ich zwischen -7V und +7V 70mA entnehme und 
zwischen -7V und Mitte/0V (oder zw. 0V und +7V) 40mA, dann ist das doch 
etwas asymmetrisch.

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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@harald

Das hatte Axel schon vorgeschlagen und ich habe erleutert das das zu 
einer Phasenasymetrie führt da 2/3 der Leistung über Grätz und 1/3 über 
Einweggleichrichtung entnommen werden.

@ axel

Kurzlussfest bedeut nicht überlastsicher aber in der Tat mit 
Thermoschutz oder Kaltleiter in der Primäwicklung/geäuse geht das 
bedingt. Mit einem Industietrafo sollte man solche es bitte nicht so 
treiben.


Was ganz anderes sind Netzteile für Audioverstärkerschaltungen mit 
symetrischer Speisung dort ist das Pflicht.

Namaste

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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korrektur:

 die 6 V werden bei Axels  Schaltung über Zweiweggleichrichtung 
entommen Insofern sind die Spulenströme asymetrisch, der magnetfluss in 
Kern kann aber wieder symmetrisch sein, sofern beide Sekundärwicklungen 
auf dem gleichen Schenkelabschnitt liegen, was bei mehrschenkligen 
Kernen oder Mehrkammerkernen sein kann aber nicht muss.

Namaste

von F. F. (foldi)


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Harald Wilhelms schrieb:
> np rn schrieb:
>> Hallo zusammen,
>>
>> ein Trafo Gerth 304.12-2 mit 2x6V, 2x150mA soll mir sowohl 5V (max.
>> 40mA) als auch 12V (max. 70mA) liefern.
>
> Mal abgesehen davon, das der Trafo etwas knapp dimensioniert
> ist, könnte man die beiden Wicklungen auch in Reihe schalten,
> einen Brückengleichrichter verwenden, und die halbe Spannung
> an der Mittelanzapfung entnehmen. So hätte man eine gleich-
> mäßige Belastung beider Sek-Wicklungen und es würde m.E.
> eine Primärsicherung reichen.
> Gruss
> Harald
Hallo Harald!

Deine Antworten sind mir in etlichen Beiträgen schon aufgefallen.
Sachbezogen, kurz, von hoher fachlicher Kompetenz und immer logisch 
richtig.
Toll!!!!
Wie bei vielen anderen Beiträgen, so würde ich das auch hier so machen 
wie du das vorschlägst.

Gruß
Frank

von Np R. (samweis)


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Guten Morgen Winfried,

wenn ich zusammenfasse:
Bei dem kleinen Trafo ist es wahrscheinlich sowieso unkritisch (weil 
sehr weich, so dass die Spannung im Kurzschlussfall schnell 
zusammenbricht).
Außerdem kann auch bei asymmetrischer Entnahme das Spulenfeld immer 
noch symmetrisch sein - muss aber nicht.

Daher sollte man (zumindest bei einem größeren Trafo) sekundärseitig 
vor dem Gleichrichter absichern. Primärseitig sowieso.

Frage: Reicht dann nicht _eine_ Sicherung in _einer_ der 
Gleichrichterspeisungen? Zum Kurzschluss kann es im Gleichrichter doch 
nur zwischen diesen beiden kommen.

Sollte man dann noch an der Mittelanzapfung eine Sicherung haben? Oder 
ist der Hintergrund für Deinen Vorschlag, beide Speisungen des 
Gleichrichters abzusichern, dass man dann auch für Kurzschluss nach 
dem Gleichrichter beide Wicklungen abgesichert hat? Ganz gleich, ob der 
Kurze im 7V oder im 14V Kreis war?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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np rn schrieb:
> Frage: Reicht dann nicht eine_ Sicherung in _einer der
> Gleichrichterspeisungen? Zum Kurzschluss kann es im Gleichrichter doch
> nur zwischen diesen beiden kommen.

Wenn du sekundärseitig absichern willst, dann gehört je eine Sicherung 
in Reihe mit jeder Sekundärwicklung. An welchem Ende du die Sicherung 
anbringst, ist dabei egal.


XL

von Np R. (samweis)


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Hallo Axel,

also so wie Winfried schrieb: vor beide Gleichrichterspeisungen. Damit 
sind beide Sekundärwicklungen abgedeckt und gut is, auch bei einem 
nicht-kurzschlussfesten (oder "bedingt kurzschlussfesten") Trafo.
Im vorliegenden Falle aber eher Kür denn Pflicht.

Ich danke Euch!

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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Bis dahin soweit o.k.
man kann jetzt noch nach den Gleichrichtern in weiter Kreise aufteilen 
wenn nötig in dem Man die gleichspannungsschienen selektiv absichert.

Zum einen kann man damit die Gleichrichter vor Lastseitigen 
Kurzschlüssen und Übelastungen schützen welche die gesmtlast der 
einzelnen sekundärwicklungen nicht überschreiten, aber auch Abnehmer bzw 
deren zuleitungen vor Überlast jenach Notwendigkeit(geringe 
Leiterquerschnitte teure Bauteile etc.).

wie gesgt es gibt viele möglichkeiten abzusichern was sinnvoll ist ist 
immer Projektabhängig.

Neben dem sinnvollen Bauteilschutz ist in jedem Fall der Brandschutz zu 
gewährleisten schon wenige Watt können bei ungünstiger Konstruktion sehr 
hohe Temperaturen bedingen.

von Harald W. (wilhelms)


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np rn schrieb:

> Ich danke Euch!

Hast Du Deine Netzteilauslegung denn noch mal überprüft? Normaler-
weise brauchst Du mindestens 7V~ für stabilisierte 5V= und 14V~
für 12V= stabilisiert. Die Wechselleistung muss typisch mindestens
doppelt so gross wie die gewünschte Gleichstromleistung sein.
Gruss
Harald

von Np R. (samweis)


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Hallo,

@Winfried: Ja, ist schon klar. Auch ein kleines Flämmchen kann ein 
großes Feuer machen. Außerdem hält nichts ewig - irgendwann passiert 
dann mal das Unerwartete. Der Regler schaltet nicht ab, die KSQ liefert 
doch mehr Strom... Da ist mir passive Sicherheit dann lieber als ein 
paar extra Sicherungen.

@Harald: Danke für die Hinweise. Ich hatte die Schaltung als Prototyp 
schon an einem Netzteil. Es sollte reichen. Bei der Leistungsberechnung 
war ich sehr großzügig. Manche Schaltungen haben ja auch die Eigenart, 
mit der Zeit zu wachsen ;-)
Wenn dann irgendwann doch ein größerer Trafo fällig wird, dann kann ich 
den ja austauschen. In dem Leistungsbereich sind die Formfaktoren ja 
gleich.

von Ulrich (Gast)


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Mit nur einem Gleichrichter hat man etwas mehr Reserve als mit 2 Brücken 
oder einen einfachen Regler, weil im Kreis für einen der Teilspannungen 
(+ oder - 7 V) je nur 1 Diode liegt.  Für jede Teilspannung getrennt 
betrachtet hat man eine doppelte Halbwellen-Gleichrichtung. Entsprechend 
Teilt sich auch der Strom relativ gleichmäßig auf.

Von daher kann es mit dem 2 mal 6 V Trafo reichen, vor allem wenn der 
Regler nicht so viel Dropout hat.

von Np R. (samweis)


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Nun habe ich 2/3 der Schaltung zusammengelötet.

Für den Fall, dass jemand irgendwann über diesen Thread stolpert und 
sich fragt, was denn dabei herausgekommen ist - hier ein "Beispiel aus 
dem Leben" ;-)

Trafo sekundärseitig spezifiziert mit 2x6V/150mA

1. Trafo nur mit Gleichrichter,2x1000µF,+Reglern, unbelastet
am Trafo:
9,4V~ und
19,3V~

nach Gleichrichter:
12,0V= und
24,3V=

2. bei Entnahme 50mA an 6V (also nur eine Wicklung):
7,5V=
20V=
(jeweils am Eingang zu den Reglern)

3. bei Entnahme 80mA an 12V (also über beide Wicklungen):
6V=
12,1V=

4. bei Entnahme 120mA an 12V:
4,9V=
10V=

Kein Anspruch auf große Genauigkeit, nur "quick and dirty" mal eben aus 
Bequemlichkeit mit auf der Platine eingeschlauften Drähten gemessen.
Mit den Werten bei 80mA kann ich gut leben - muss also noch etwas Strom 
sparen.

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