Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transformator simulieren


von Martin M. (tt-one)


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Hallo,

ich versuche seit einiger Zeit einen Transformator möglichst real 
(Streuinduktivitäten, Verluste,...) mit Micro-Cap nachzubilden bzw. in 
meine Schaltung einzubinden. Ich habe auch die Möglichkeit den 
Transformator zu vermessen...

Hat jemand von euch Erfahrung mit dem Gebiet? Könnt Ihr mir Literatur 
empfehlen oder kennt ihr einen Guide im Internet zu diesem Thema?

Danke und Grüße!

von Ein Elektroniker (Gast)


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Martin Müller schrieb:

> Ich habe auch die Möglichkeit den
> Transformator zu vermessen...

Mach das doch einfach mal, und berichte hier wieder.

> Hat jemand von euch Erfahrung mit dem Gebiet?

Ein wenig, aus Klausuren und dem GET-Labor. Es ist aber schon länger 
her.

Der Primärkreis wurde als Ersatzschaltbild meistens einfach als 
Reihenschaltung von R und L angenommen, der Sekundärkreis eine 
Parallelschaltung aus R und L. Irgendwann fand das wohl einer mal, daß 
das halbwegs passend wäre.

Eine Lastkurve machte ich im GET-Labor mal, Zi über Ra, die 
Ausgangsspannung als Parameter, das wurde eine schöne Viertelellipse. 
Aha, eine Ellipse ist da auch drin. Hab ich sonstwo in Literatur zum 
Trafo nie gesehen.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Hier ein anscheinend realistisches Ersatzmodell eines (Netz-)Trafos:
http://www.energie.ch/messungen-an-transformatoren

Weiß jemand, wie man dieses in eine größere Leistungsklasse umrechnet? 
Wie verhalten sich dann die Einzelkomponenten? Z.B. die Induktivität und 
Widerstände der Wicklungen. Einfach Faktor x oder Wurzel/kubisch??

von Markus (Gast)


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Welche Größe von Trafo?
Literatur hin oder her, wenn es sich nur um ein paar 100W handeln 
sollte, häng nen richtigen Trafo dran und untersuche diesen mit 
unterschiedlichen Lasten natürlich.

von M. K. (sylaina)


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Einen Transformator zu simulieren, möglichst realitätsnah, macht nur 
Sinn wenn der Transformator das Ziel der Betrachtung ist. Das ist aber 
in 99,9% aller Fälle nicht der Fall. Problem beim Transformator ist 
schlicht seine recht plöde "Nichtlinearität".

Soll hier also wirklich der Transformator unter die Lupe genommen 
werden?

von Nachtaktiver (Gast)


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Abdul K. schrieb:
> Hier ein anscheinend realistisches Ersatzmodell eines (Netz-)Trafos:
> http://www.energie.ch/messungen-an-transformatoren
>
> Weiß jemand, wie man dieses in eine größere Leistungsklasse umrechnet?
> Wie verhalten sich dann die Einzelkomponenten? Z.B. die Induktivität und
> Widerstände der Wicklungen. Einfach Faktor x oder Wurzel/kubisch??

Hallo Abdul,
was meinst du mit dem von mir Zitierten Absatz genau? Im Endeffekt ist 
das eine Allgemeingültige Beschreibung des Transformators welche, 
solange man sich nicht zu weit vom Ersatzschaltbild weg bewegt immer 
gelten.

In der Praxis sind dir natürlich gewisse Grenzen gegeben. Du kannst die 
Primärinduktivität nicht beliebig hoch machen, da ansonsten die 
Verlustleistung in der Primärseite beim Stromfluss zu hoch ist. Auch 
kannst du nicht beliebig viel Strom in die Primärseite fließen lassen, 
da ansonsten die Magnetische Flussdichte im Eisen zu groß wird und das 
Kernmaterial sättigt. Wie du also merkst kann man in der Theorie einen 
Trafo vollständig beschreiben - Der Trafobau selbst beruhrt auf viel 
Erfahrungswerten und Erfahrungswerten. Ich habe zwar in einer Vorlesung 
gelernt an einen Trafo herumzurechnen, das bedeutet aber nicht das ich 
aus dem Stehgreif einen Trafo selbst Dimensionieren und bauen kann.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Dort ist das ESB eines 230VA 230V/230V Trafos mit allen Ersatzwerten 
angegeben:
http://www.energie.ch/assets/images/article/Bilder/Skizzen/messung_transformator_ersatzschaltbild.gif

So, wie groß sind die ungefähren Werte nun bei einem 200KVA Trafo? Das 
ist meine Frage.

von Martin M. (tt-one)


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Danke für die Antworten!

Der Transformator ist tatsächlich das Objekt, was charakterisiert werden 
muss. Es handelt sich um einen Hochspannungserzeuger (ü<1)mit loser 
magnetischer Kopplung (großer Luftspalt), deshalb kommt man nicht mal 
näherungsweise mit einem idealen Transformator hin.

Ich habe es auch nach dem Ersatzschaltbild von ehydra ausprobiert. 
Leider finde ich nur einen Weg die beiden Streuinduktivitäten (Addition) 
zusammen zu berechnen. Hat jemand einen Ahnung wie man an die einzelnen 
Werte kommt?

Ein weiterer Ansatz ist ein Fitting (Simulator) der Bauteile nach den 
Messwerten am Transformator zu machen. Aber hab mit Micro-Cap da noch 
keine Erfahrung. Jemand eine Idee?

von B e r n d W. (smiley46)


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Hallo Martin

Schau dir mal das Ersatzschaltbild auf Seite 5 an:
http://217.34.103.131/app/AN20-001.pdf

Es handelt sich hier zwar um einen HF-Transformator, das Modell ist aber 
IMO auf beliebige Transformatoren übertragbar. Der Drahtwiderstand 
sollte als Serienwiderstand einfließen und Der Parallel-Widerstand passt 
dann den Rest der Güte an.

Bei der Streuinduktivität handelt es sich um die Induktivität, welche 
sich nicht im gemeinsamen Feld befindet. Diese wird hier als Luftspule 
mit relativ hoher Güte betrachtet, während die koppelnde Induktivität 
auf den Eisenkern wirkt. Letztere ist deshalb mit den Eisenverlusten 
behaftet.

Bei NF und HF-Übertragern hat das Streufeld einen großen Einfluss auf 
den Frequenzgang des übertragenen Signals, primärseitig auf die untere 
und sekundärseitig auf die obere Grenzfrequenz.

von Klaus R. (klara)


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Martin Müller schrieb:

> ich versuche seit einiger Zeit einen Transformator möglichst real
> (Streuinduktivitäten, Verluste,...) mit Micro-Cap nachzubilden bzw. in
> meine Schaltung einzubinden. Ich habe auch die Möglichkeit den
> Transformator zu vermessen...
>
> Hat jemand von euch Erfahrung mit dem Gebiet? Könnt Ihr mir Literatur
> empfehlen oder kennt ihr einen Guide im Internet zu diesem Thema?

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