Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Trafonetzteil


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von Michael M. (skyscater)


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Hey,

bin immer noch am planen einer Schrittmotorsteuerung und hab ein paar 
Fragen zum Netzteil.
Da der Schrittmotor im Chopperbetrieb betrieben wird, hab ich vor ein 
ungeregeltes Trafo-Netzteil einzubauen. Der Schrittmotor hat einen 
Nennstrom von 5A und soll mit einer Spannung von ~70V laufen.

Ich les zur Dimenisierung solcher Netzteile immer unterschiedliches, ob 
man jetzt auf die Leistung des Schrittmotors+Verluste oder auf 5A*70V 
dimensionieren soll. Deswegen (und weil ich damit noch keiernerlei 
Erfahrung sammeln konnte) hab ich mich entscheiden das ganze von der 
sicheren Seite anzugehen und auf ~ 5A*70V=350W zu dimensionieren.
Rausgekommen ist dabei die Zeichnung im Anhang.

Wo ich mir unsicher bin ist, ob eine Einschaltstrombegrenzung nötige 
ist, die größe der Filterkapazität (11mF) ausreicht oder zu groß ist und 
ob das ganze die Spitzenströme die sich beim einschalten aufgrund der 
Kondensatoren ergeben aushält oder direkt abraucht. (Währ da villeicht 
ein Vorwiderstand für die Kondis notwendig. Wobei dieser dann aber auch 
die ganzen 5A abkönnen muss)
Da der Trafo ja das einzige ist, das beim Einschalten den Strom begrenzt 
hab ich versucht den Innenwiderstand herauszufinden:
Es ist ein Trafo mit 25V pro Wicklung und einem Nennstrom von 6A, die 
Leerlaufspannung ist mit 26,85V angegeben. Woraus sich der 
Innenwiderstand berechnen lassen müsste:
R=U/I=(26,85-25)/6=0,308Ohm Mal 2, da beider Wicklungen in Serie 
geschalten werden ergibt: 0,616Ohm
Das ist recht klein. Reicht das zur Begrenzung des Einschaltstroms bei 
den Kapazitäten, bzw. sind ist die Rechnung überhaupt richtig?

Die verpolt eingebaute Diode über der Ausgangssicherung soll die 
Sicherung vor den durch die Spulen verursachten rückfließenden Strömen 
schützen.
Die Kondensatoren haben neben dem glätten der Spannung noch die wichtige 
Aufgabe die Schaltung vor Überspannung zu schützen, indem sie die 
Energie beim ausschalten der Spulen aufnehmen. Sind da die Kapazitäten 
ausreichend?

Würd mich freuen wenn Ihr euch die Schaltung anschauen könntet und mir 
den einen oder anderen Tipp mit auf den Weg gebt.

mfg. Michi

von Manfred G. (magroma)


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Ist das ein Ringkerntrafo?
Ich denke die Relaissteuerung kannst du weglassen und 3 Elkos am Ausgang 
reichen auch.

von MaWin (Gast)


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Michael Mokricky schrieb:
> Deswegen (und weil ich damit noch keiernerlei
> Erfahrung sammeln konnte) hab ich mich entscheiden das ganze von der
> sicheren Seite anzugehen

Einfach richtig rechnen:

Das nötige Netzteil zur Versorgung eines stromgeregelten Schrittmotors 
im
Mikroschrittbetrieb berechnet sich durch folgende Rechenschritte:

Maximaler effektiver Motorstrom I, Innenwiderstand der Motorwicklung R,
Widerstand des oberen und unteren Schalttransistors der Endstufe 
(angenommen
synchrone Gleichrichtung, also derselbe Spannungsabfall in der 
Freilaufzeit),
Faktor F (im Vollschrittbetrieb 2, im Mikroschrittbetrieb 1.4),
erzeugtes Drehmoment M in Nm laut Motordiagramm bei Drehzahl n in upm.

 P(Netzteil) = (R(Motor) + R(Endstufe)) * I^2 * F + M*2*3.14*n/60

Beispielsweise Nanotec Nema23 ST5709X2508 mit 3.5A 0.42Ohm und 0.5Nm bei
300upm im Mikroschrittbetrieb an einem TB6560 mit 0.4 Ohm und 0.5 Ohm:

 (0.42 + 0.4+0.5) * 3.5*3.5 * 1.4 + 0.5*2*3.14*300/60 = 38.33W

 http://de.nanotec.com/support/faq/ (Plug & Drive Motore und 
Motorcontroller:Welches Netzteil ist erforderlich ?)

von ArnoR (Gast)


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Was soll denn die Schaltung für die LED? DZ1 und R6 sind überflüssig, 
Die LED kommt an Stelle von DZ1, R4 anpassen.

von Ulrich (Gast)


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Die Sicherung muss zwischen Trafo und Gleichrichter - ein möglicher 
Ausfall des Gleichrichters kann so auch abgefangen werden. Außerdem sind 
die einfachen Sicherungen bei Gleichstrom nicht so zuverlässig (fehlende 
Funkenlöschung). Die Sicherung kann je nach Trafo auch größer werden - 
für 5 A Gleichstrom muss man schon mit etwa 8-12 A an Wechselstrom 
rechnen. Entsprechend muss der Trafo auch größer ausgelegt sein, wenn 
man wirklich 5 A bei 70 V haben will - also eher 500 VA.

Wenn der Trafo für 350 VA ausgelegt ist, sollte man etwas für die 
Begrenzung der Strompulse tun, etwa eine Drossel hinter dem 
Gleichrichter. Damit reduziert sich der Effektivwert des Strom, aber 
auch die Spannung bei hoher Belastung. Sofern man die Motoren nur 
langsam hochfährt, wäre das ggf. nicht so schlimm, weil man die hohe 
Spannung vor allem bei hoher Drehzahl braucht - da nimmt der Strom aber 
auch schon etwas ab.

Es hängt vom Trafo ab, ob man die Anlaufstrombegrenzung braucht - bei 
einem Ringkern definitiv, bei einem klassischen Kern eher noch nicht. 
Das Problem ist vor allem magnetische Sättigung, nicht so sehr das 
aufladen der Elkos.

von Michael M. (skyscater)


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Das geht ja schnell :D

Manfred G. schrieb:
> Ist das ein Ringkerntrafo?

Jap

Manfred G. schrieb:
> Ich denke die Relaissteuerung kannst du weglassen und 3 Elkos am Ausgang
> reichen auch.

Naja durchs Relais schalte ich auch einen Entladewidertsnad dazu wenn 
das Gerät nicht läuft, damit ich nicht jedesmal einen Schlag bekomm wenn 
ich was herumwerkel.

MaWin schrieb:
> Einfach richtig rechnen:
>
> Das nötige Netzteil zur Versorgung eines stromgeregelten Schrittmotors
> im
> Mikroschrittbetrieb berechnet sich durch folgende Rechenschritte:
>
> Maximaler effektiver Motorstrom I, Innenwiderstand der Motorwicklung R,
> Widerstand des oberen und unteren Schalttransistors der Endstufe
> (angenommen
> synchrone Gleichrichtung, also derselbe Spannungsabfall in der
> Freilaufzeit),
> Faktor F (im Vollschrittbetrieb 2, im Mikroschrittbetrieb 1.4),
> erzeugtes Drehmoment M in Nm laut Motordiagramm bei Drehzahl n in upm.
>
>  P(Netzteil) = (R(Motor) + R(Endstufe)) * I^2 * F + M*2*3.14*n/60
>
> Beispielsweise Nanotec Nema23 ST5709X2508 mit 3.5A 0.42Ohm und 0.5Nm bei
> 300upm im Mikroschrittbetrieb an einem TB6560 mit 0.4 Ohm und 0.5 Ohm:
>
>  (0.42 + 0.4+0.5) * 3.5*3.5 * 1.4 + 0.5*2*3.14*300/60 = 38.33W
>
>  http://de.nanotec.com/support/faq/ (Plug & Drive Motore und
> Motorcontroller:Welches Netzteil ist erforderlich ?)

In die Richtung hab ichs bereits gerechnet. Käme damit auf maximal 200W. 
(Recht hohes Drehmoment).
Da sollt ein Trafo mit 300W keine Probleme mit haben, denk ich.

ArnoR schrieb:
> Was soll denn die Schaltung für die LED? DZ1 und R6 sind überflüssig,
> Die LED kommt an Stelle von DZ1, R4 anpassen.

Die Idee dahinter war, dass einerseits die Spannung nicht konstant ist 
und andererseits die LED noch leuchtet bis die Spannung nach dem 
Ausschalten unter 10V gesunken ist.

Ulrich schrieb:
> Die Sicherung muss zwischen Trafo und Gleichrichter - ein möglicher
> Ausfall des Gleichrichters kann so auch abgefangen werden. Außerdem sind
> die einfachen Sicherungen bei Gleichstrom nicht so zuverlässig (fehlende
> Funkenlöschung). Die Sicherung kann je nach Trafo auch größer werden -
> für 5 A Gleichstrom muss man schon mit etwa 8-12 A an Wechselstrom
> rechnen. Entsprechend muss der Trafo auch größer ausgelegt sein, wenn
> man wirklich 5 A bei 70 V haben will - also eher 500 VA.

Naja durch die großen Kapazitäten würde der Strom bei zB. einem 
Kurzschluss in der Anwenderschaltung doch erst von den Kapazitäten 
kommen und die Sicherung erst viel später auslösen oder?

Ulrich schrieb:
> Es hängt vom Trafo ab, ob man die Anlaufstrombegrenzung braucht - bei
> einem Ringkern definitiv, bei einem klassischen Kern eher noch nicht.
> Das Problem ist vor allem magnetische Sättigung, nicht so sehr das
> aufladen der Elkos.

Ich schätz, da er einen geringen Innenwiderstand hat?

Das was mich noch ein wenig beschäftigt ist der durch die großen 
Kapazitäten bedingte Einschaltstrom. Wird der auch durch den NTC auch 
soweit begrenzt?

mfg. Michi

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