Hallo,
ich habe eine etwas Blöde frage an euch.
Ich hatte eine Diskussion bei der es um einen Transformator geht.
Um genau zu sein um den Strom den ein Trafo mit und ohne Gleichrichter
liefern kann.
Wenn ich einen Transformator habe bei dem die Sekundärspule eine
Spannung von 12V mit einem Strom von 191mA liefert, dann kann ich dem
Trafo wenn ich ihn für einen Wechselstromverbraucher verwende (also ohne
eine Gleichrichterschaltung) einen Strom von 191mA entnehmen.
Natürlich kann man kurzzeitig auch einen höheren Strom entnehmen, um das
geht es jetzt aber nicht.
Wenn ich nun einen Gleichrichter mit Siebelko an den Trafo anschließen
würde, dann wäre die Spannung am Kondensator nicht 12Volt, sondern
12*1,41 = ca.17Volt.
Die Spannung ist höher, da ja der Kondensator sich auf die Amplitude der
Spannung auflädt die der Trafo liefert. Die 12V die am Trafo angegeben
sind, sind ja Effektiv.
Nun haben wir darüber Disskutiert, wie es mit dem Strom aussieht.
Wie bereits weiter oben im Text erwähnt, kann ich wenn ich den Trafo mit
einem Wechselstromverbraucher belaste 191mA entnehmen.
Wenn ich den Trafo mit einer Gleichrichterschaltung verwende, dann kann
ich nach dem Gleichrichter ebenfalls nur einen Gleichstrom von 191mA
entnehmen.
Mein Kollege meint, das die Stromangabe auch ein Effektivwert sei und
das man mit einer Gleichrichterschaltung mehr Strom zur verfügung hat??
Das Stimmt doch nicht, oder??
Man hat durch den Kondensator einen kleinen Strombuffer und kann
kurzzeitig einen größeren Strom entnehmen, aber aus dem Trafo kann ich
ebenfalls nur 191mA entnehmen (unabhängig von der Möglichkeit den Trafo
kurzzeitig stärker Belasten zu können). Egal ob der Verbraucher nun mit
einer Gleichrichterschaltung oder direkt als Wechselstromverbraucher am
Trafo betrieben wird. Ich kann immer nur 191mA entnehmen??
Der Meinung bin ich.
Eine Betrachtung der Leistungen ist hier sinnvoller.
Die "Effektivwerte" geben ja gerade die Spannung und den Strom an, der
die gleiche Wirkung hat, also die gleiche Arbeit verrichtet wie die
Wechselspannung mit einem gewissen Maximalwert bzw. der Wechselstrom mit
einem gewissen Maximalwert (der Amplitude).
Nimmt man mal den Faktor Zeit aus der Arbeit heraus, so bleibt die
Leistung.
12V mit 191mA sind (rund gerechnet) etwa 2,4W.
Daran ändert auch der Gleichrichter nichts. Die unbelastete Spannung
mag wohl 12V * Wurzel aus 2 sein, aber mehr Leistung wird's dadurch
nicht.
Dazu kommt, das die Gleichrichterschaltung ja selbst auch einen
Innenwiderstand hat.
Versuchst Du also die 2,4W nach dem Gleichrichter zu ziehen, wird die
Spannung auf etwas weniger als 12V sinken.
Es hindert Dich niemand mehr Strom zu entnehmen, aber das wird zur Folge
haben, dass die Spannung nach dem Gleichrichter und die nach dem Trafo
absinkt. Sogar unter die 12V eff. nach dem Trafo.
Mal etwas launig ausgedrückt: Der Gleichrichter ist keine
Zauberschachtel, die noch Leistung hinzufügt. :-)
Die Wicklung wird durch den RMS-Strom heiß, also muss dieser bei der
Belastbarkeit berücksichtigt werden.
Durch die stoßweise Belastung durch den Kondensator wird der RMS-Strom
in der Trafowicklung ungünstig hoch. Siehe Beispiel im Anhang, mit
PSUD2¹ simuliert. Man achte auf die RMS-Spalte des Trafostroms.
¹ Ein eigentlich aus der Röhrenbastlerecke stammendes
Simpel-Simulationstool. http://www.duncanamps.com/psud2/download.html
Die Kupferverluste des Transformators sind proportional zum Effektivwert
des Stroms.
Die Eisenverluste hängen bei grösseren Transformatoren überwiegend von
der Anschlussspannung ab.
Beide zusammen ergeben die Belastung des Transformators.
Der auf dem Typenschild angegebene Strom ist der Effektivwert.
Wird der ohne nachgeschalteten Ladekondensator gleichgerichtet, erhält
man (einphasige Brückenschaltung, ideale Gleichrichter), von diesem
Wechselstrom nur √(8)/Pi≈90% als Gleichstrom.
Schaltet man einen Ladekondensator nach, wird der Effektivwert des
Stronmes im Transformator grösser, d.h. man kann (noch) weniger
Gleichstrom entnehmen.
Je nach Grösse des Ladeelkos muss der Trafo z.B. 1,5-mal soviel Strom
"können", wie man an Gleichstrom entnehmen will.
Blöd dabei:
Will man geringe Welligkeit des DC-Stroms, benötigt man einen grossen
Ladeelko, dann ist aber der Effektivstrom wiederum besonders hoch ...
Das is doch etwas komplizierter als man denkt.
Etwas schwierig geschrieben, hab aber nix besseres gefunden.
http://www.meg-glaser.biz/biz/geo/txt/dcdc.html
Am besten alles lesen.
Ansonsten, wie schon geschrieben, nur mal die Leistung betrachten.
Da kann niemals soviel Gleichstrom nach der Siebung entnommen werden,
wie der Trafo das Wächselstrommäsig verträgt!
Der Trafo liefert ob mit oder ohne Gleichrichtung das
Gleiche - 12 V 191 mA.
Es ist richtig, daß nach der Gleichrichtung mit Ladekondensator
die Spannung höher wird. Der nach einer Gleichrichtung vom Verbraucher
entnehmbare Strom sinkt dagegen, da gleichzeitig der Kondensator wieder
geladen werden muss.
Kurzgefasst: Ideal betrachtet bleibt in beiden Varianten die entnehmbare
Leistung gleich.
Sag ich doch, das der Strom immer der gleiche ist.
Das mit den Innenwiderstand beim Gleichrichter weiß ich, bin jetzt aber
nicht darauf eingeganen, da es gerade nicht so relevant ist.
Ich war mir ganz sicher das ich Recht habe, das der Strom mit einem
Gleichrichter nicht mehr wird, woher auch.
Wollte mir von euch das nur nochmal Bestätigen lassen.
MfG und DANKE!
Helpme91 schrieb:> Nun haben wir darüber Disskutiert, wie es mit dem Strom aussieht.
Strom ist relativ, es geht um die dauernd mögliche Belastung ohne daß
der Trafo überhitzt, die Hitzequelle sind vor allem ohm'sche Verluste im
Draht der Primär- und Sekundärwicklung um Ummagnetisierungsverluste im
Trafokern aus Eisenblech.
Natürlich sinkt der entnehmnare Strom bei Gleichspannung auf zumindest
0.707, sonst würde deine Schaltung Energie hinzuerfinden.
In der Prakis ist er sogar weniger belastbar, weil die
Gleichrichterschaltung den Strom nur in Spitzen entnimmt um den Siebelko
aufzuladen, also z.B. 20% der Zeit fliesst Strom, dafür das 5-fache. Da
der Drahtwiderstand aber mit I*I*R zu Verlusten führt, darf der Strom
dann nur geringer sein. Je nach Trafo (Kupfer) darf man nach dem
Gleichrichter also nur 191mA/1.8 bis 191mA/1.6 entnehmen um einen
gleich-heissen Trafo zu bekommen.
Wer es ganz genau wissen will (Trafohersteller) simuliert ber Spice oder
misst nach per Wärmebildkamera.
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9
Helpme91 schrieb:> Sag ich doch, das der Strom immer der gleiche ist.
Aber in dem Sinne, in dem Du das meinst, ist auch die Spannung immer die
selbe.
> [...]> Ich war mir ganz sicher das ich Recht habe, das der Strom mit einem> Gleichrichter nicht mehr wird, woher auch.
Und warum bist Du da sicher? In welcher Beziehung stehen der
Effektivwert des Stromes und seine Augenblickswerte?
> Wollte mir von euch das nur nochmal Bestätigen lassen.
Aber die Bestätigung nützt Dir nichts, wenn sie nur eine Aussage und
nicht eine Erklärung bestätigt.
Eine Erklärung liegt von Dir aber nicht vor. Meine Erklärung z.B. beruht
letztlich auf dem Energieerhaltungssatz. Aber kannst Du die Verbindung
herstellen.
Es fällt mir auf, dass Du (auch in anderen Threads) eine Erklärung
niemals mit eigenen Worten wiedergibst. Das aber gäbe Dir die
Sicherheit, dass Du auch "verstanden" hast, was Du da gelesen hast.
Helpme91 schrieb:> Strom den ein Trafo mit und ohne Gleichrichter liefern kann.> Wenn ich einen Transformator habe bei dem die Sekundärspule eine> Spannung von 12V mit einem Strom von 191mA liefert, dann kann ich dem> Trafo wenn ich ihn für einen Wechselstromverbraucher verwende (also ohne> eine Gleichrichterschaltung) einen Strom von 191mA entnehmen.> Wenn ich nun einen Gleichrichter mit Siebelko an den Trafo anschließen> würde, dann wäre die Spannung am Kondensator nicht 12Volt, sondern> 12*1,41 = ca.17Volt.
Das heisst schon mal, das der Strom um den gleichen Faktor kleiner
sein muss, da ein Gleichrichter nun mal kein Perpeteum Mobile ist.
Im Endeffekt geht es aber meist darum, wieviel Effektivwechselstrom
muss der Trafo liefern, um am Ausgang einen gewissen Gleichstrom
entnehmen zu können, Da gibt es da Problem, das der in die Gleich-
richtung fliessende Strom nicht mehr sinusförmig, sondern impuls-
förmig ist. Dadurch steigt der Effektivstrom weiter an, sodas
er durchaus doppelt so gross sein kann, wie der Gleichstrom am
Ausgang.
Bei gleichem Lastwiderstand (!!) kannst Du mehr Leistung nach einer
Gleichrichtung entnehmen.
Dass dabei der Trafo wesentlich stärker als ohne Gleichrichtung belastet
wird ist richtig, dass man nicht mehr Leistung durch Gleichrichtung
entnehmen kann ist falsch. Wielange der Trafo das aushält, ist ein
anderes Thema hängt dann von der Erwärmung des Trafos ab.
Etrick schrieb:> Bei gleichem Lastwiderstand (!!) kannst Du mehr Leistung nach einer> Gleichrichtung entnehmen.>> Dass dabei der Trafo wesentlich stärker als ohne Gleichrichtung belastet> wird ist richtig, dass man nicht mehr Leistung durch Gleichrichtung> entnehmen kann ist falsch. Wielange der Trafo das aushält, ist ein> anderes Thema hängt dann von der Erwärmung des Trafos ab.
Ich spreche mich hier öfter gegen die Verwendung unangemessen starker
Worte aus. Aber hier muss man doch sagen: <vom Autor redigiert>.
Zumindest solltest Du noch eine Erklärung Deiner Behauptung bringen.
Aber ich halte sie ohnehin für unzutreffend. Die Erklärung habe ich oben
gegeben.
Man kann nicht Leistung entnehmen die nicht vorher an anderer Stelle
eingeben wurde.
Wenn ich die Angabe des Trafos für die entnehmbare Leistung auf der
Sekundärseite als gegeben nehme, dann bewirkt ein Gleichrichter nicht,
dass ich von dessen Ausgang, bei gleichbleibender Ausgangsleistung des
Trafos, mehr Leistung entnehmen kann. Das ist schlicht falsch.
Etrick schrieb:> Bei gleichem Lastwiderstand (!!) kannst Du mehr Leistung nach einer> Gleichrichtung entnehmen.>> Dass dabei der Trafo wesentlich stärker als ohne Gleichrichtung belastet> wird ist richtig, dass man nicht mehr Leistung durch Gleichrichtung> entnehmen kann ist falsch. Wielange der Trafo das aushält, ist ein> anderes Thema hängt dann von der Erwärmung des Trafos ab.
Was für ein schwachsinniger Beitrag.
Lügenmärchen am Vatertag, wohl bei 4 Promille.
Das Limit eines Trafos ist dessen Erwärmung. Toleriert man nach
Gleichrichtung eine schnellere und höhere Erwärmung (beispielsweise weil
man Abkühlphasen eingeplant hat), dann kann man dieselbe Überlastung
auch ohen Gleichrichter machen.
Und, oh Wunder, durch Gleichrichtung holt man keineswegs mehr Leistung
aus dem Trafo (im Gegenteil, Verlust an den Gleichrichterdioden).
Also nächstes Mal einfach die schon gegebenen Antworten lesen, dann
hättest du merken können, was für einen Schwachsinn du dir hier
zusammengereimt hast.
Michael B. schrieb:> Das Limit eines Trafos ist dessen Erwärmung. Toleriert man nach> Gleichrichtung eine schnellere und höhere Erwärmung (beispielsweise weil> man Abkühlphasen eingeplant hat), dann kann man dieselbe Überlastung> auch ohen Gleichrichter machen.
Zu diesen Zweck gabs bei Pollin mal extra Trafos mit der Aufschrift
50% ED(Einschaltdauer).
Einige hier haben beschränktes Halbwissen. Es ist nicht gefragt worden,
ob bei Belastung eines Trafos mit Gleichrichter dessen Nenndaten
möglicherweise überschritten werden, sondern ob man ihm dann mehr Strom
entnehmen kann.
Und das geht zweifelsfrei. Ob man den Trafo damit zerstören kann, ist im
konkreten Einzelfall nachzurechnen.
Ich gebe keine unbezahlte Nachhilfe, die "Schlauen", die es besser
wissen, könnten aber mal überlegen WARUM der Trafo durch
Gleichrichterlast/Elko stärker belastet wird (und wenn überlegen nicht
reicht: googeln).
Etrick schrieb:> Einige hier haben beschränktes Halbwissen.
Das mag sein. Ich lerne gerne dazu. Und dazu ich nehme auch gerne meine
launige Bemerkung mit dem redigierten starken Wort zurück.
> Es ist nicht gefragt worden,> ob bei Belastung eines Trafos mit Gleichrichter dessen Nenndaten> möglicherweise überschritten werden,
Das hat auch niemand gesagt. Kannst Du da bitte mal ein Zitat bringen?
Vielleicht habe ich was übersehen.
> sondern ob man ihm dann mehr Strom> entnehmen kann.
Ja. Und da scheint mir eine Schwierigkeit zu liegen. Ich habe die Frage
so gedeutet, dass mehr Strom und auch mehr Leistung entnommen werden
kann, wobei die Belastung des Trafos gleichbleibt. Das muss nicht die
einzige Deutung sein. Man könnte das auch so verstehen, dass mehr Strom
aber gleiche oder geringere Leistung gemeint war. Das schien mir nur so
trivial, dass ich es ausschloss. Aber, wie gesagt, die Fragestellung ist
in dieser Beziehung unklar.
> Und das geht zweifelsfrei. Ob man den Trafo damit zerstören kann, ist im> konkreten Einzelfall nachzurechnen.
Das scheint mir nicht nötig zu sein. Es ging meiner Meinung nach, nicht
darum.
> Ich gebe keine unbezahlte Nachhilfe, die "Schlauen", die es besser> wissen, könnten aber mal überlegen WARUM der Trafo durch> Gleichrichterlast/Elko stärker belastet wird (und wenn überlegen nicht> reicht: googeln).
Naja. Wir diskutieren und lernen hier voneinander. Mit Nachhilfe hat das
erst einmal nichts zu tun - falls Du mich nicht für völlig unwissend
hälst sondern nur für halbwissend.
Dennoch: Dein Satz ist unvollständig wenn Du sagst, "stärker als" aber
den damit verglichenen Fall weglässt. Meinst Du den Fall, dass nichts an
dem Trafo hängt als die selbe ohmsche Last?
Ich habe da mal in mein altes Tabellenbuch geschaut.
Benz, Heinz, Starke
Tabellenbuch der Nachrichtentechnik
5. Auflage 1987
Auf Seite 213 sehe ich da, dass nach Gleichrichtung
(Brückengleichrichter) das Verhältnis von Effektivspannung zu
Gleichspannung gleich 1,11 ist. Also die Gleichspannung etwas niedriger
als die Effektivspannung. Das scheint mir plausibel, denn der
Ladekondensator wird ja durch die Last immer wieder entladen. Für den
Strom gilt, dass das Verhältnis 1 ist.
In der Summe ist also die Leistung geringer.
Vielleicht verlinkst Du einen Artikel in dem Dein Standpunkt belegt
wird.
Etrick schrieb:> Einige hier haben beschränktes Halbwissen.
Er heisst ETrick.
> Ich gebe keine unbezahlte Nachhilfe,
Das wäre ja auch lachhaft, du bist es, der Nachhilfe bräuchte (aber
nicht bezahlen kann).
Ich habe jetzt nicht alles oben gelesen, sorry.
Aber jedes Bauteil das ich hinter dem Trafo verbaue hat eben Verluste.
Somit kann nur weniger Energie entnommen werden.
Egal ob Gleichrichter, Kondensator, Sicherung oder sonstiges.
Mawin, Du schreibst für DSE Fuck? Daher stammt nämlich die falsche
Betrachtung.
Baus auf, häng an einen Trafo eine passende Halogenlampe und miss die
Helligkeit. Dann das selbe mit Gleichrichter und Elko. Probier etwas mit
den Elkowerten und Du hast was dazu gelernt. Gratis, obwohl ich Leuten
die mich doof anmachen sonst keine Tips gebe.
@ thomas b
ja, die Verluste im Trafo wachsen. Aber die aus dem Netz entnommene
Leistung wächst mehr als die Verluste. Das macht man sich bei allen
Netzteilen mit Gleichrichtung zunutze, die nur kurzzeitig voll
ausgelastet werden. Trafos in Hifi Verstärkern brennen durch, wenn man
sie mit Sinustönen über längere Zeit voll aussteuert. Mit Musik werden
sie durch die Gleichrichtung plus Elkos auch bei Vollaussteuerung nur so
kurz überlastet, dass sie das überleben.
Etrick schrieb:> Baus auf, häng an einen Trafo eine passende Halogenlampe und miss die> Helligkeit. Dann das selbe mit Gleichrichter und Elko.
Nun, da mit dem Gleichrichter die Spannung höher ist, wird die
durchbrennen. Das wusste sogar schon der ahnungslose, weil hier fragende
Helpme91, selbst dem konntest du also nichts beibringen.
> Probier etwas mit den Elkowerten und Du hast was dazu gelernt.
Das brauche ich nicht ausprobieren, das hab ich studiert. Ich kenne
sogar die Hintergründe.
> Gratis, obwohl ich Leuten die mich doof anmachen sonst keine Tips gebe.
Alles, was du demonstrierst ist, wie du dich der Lächerlichkeit
preisgibst, in dem du deine Gedankenirrwege zeigst.
Ein Trafo ist nun mal limitiert durch seine Temperatur, er kann so weit
belastet werden bis es ihm lebensdauerverkürzend warm wird. Und an einen
Trafo ohne Gleichrichter und Siebelko kann man Glühlampen mit in der
Summe mehr Watt anschliessen als an einen Trafo mit Brückengleichrichter
und Siebelkos. Natürlich Lampen der passenden Spannung. Die Gründe
wurden genannt, leider verstehst du sie nicht. Das wäre nicht schlimm
wenn du sie lernen würdest, aber du bist lernresistent.
Helpme91 schrieb:> Ich hatte eine Diskussion bei der es um einen Transformator geht.> Um genau zu sein um den Strom den ein Trafo mit und ohne Gleichrichter> liefern kann.
Da die Diskussion in diesem Thread etwas aus dem Ruder gelaufen
ist, noch mal ganz von vorn: Ich nehme an, mit "liefern kann"
meinst Du die Leistung, die der Trafo auf Dauer abgeben kann,
ohne zu überhitzen. In den Datenblättern steht ja dazu die Nenn-
leistung. Diese Leistung kann der Trafo nur dann liefern, wenn
es sich um Wechselstrom in einen ohmschen Widerstand handelt. Bei
allen anderen Arten der Belastung kann der Trafo nur eine kleinere
Last liefern. Am extremsten ist der Unterschied bei einer gesiebten
Gleichspannung. Da kann der Trafo nur 50...60% der Nennleistung
liefern. Die Erklärung ist nicht ganz so einfach, wie es auf den
ersten Blick erscheint. Einige Erklärungsansätze findest du in den
DSE-FAQ im Abschnitt Netzteile.
Nochmal anders beschrieben:
Gegeben: Transformator mit spezifiziertem (Dauer-)strom und
(Dauer-)Scheinleistung (in VA).
Diese Scheinleistung werde komplett in einem Wirkwiderstand R umgesetzt,
kommt also als Wirkleistung heraus.
Grundsätzlich: Die Erwärmung des Transformators bestimmt sein
Leistunglimit, und resultiert aus den
- Eisenverlusten, bei grösseren Transformatoren praktisch nur vom
Quadrat der (sinusförmigen!) Netzspannung abhängig, und aus den
- Kupferverlusten (proportional zum Quadrat des Strom-Effektivwerts)
zusammen.
1. Fall: R ist direkt angeschlossen:
Sekundär fliesst Nennstrom bei Nennspannung, es wird Nennleistung
abgeben.
2. Fall: R ist über einen idealen(!) Brückengleichrichter angeschlossen,
OHNE Ladekondensator:
Trafoseitig verhält es sich genau wie beim 1. Fall.
Der Widerstand R sieht zwar eine arithmetische Gleichspannung, die um
den Formfaktor Pi/√(8)≈1,11 niedriger ist, als die Wechselspannung, aber
die auf "eine Seite umgeklappte" Sinuskuppen liegen auf dieser
Gleichspannung mit drauf.
Der Effektivwert bleibt derselbe, für den Strom durch den Widerstand
gilt dies natürlich genauso. =>
R bekommt die gleiche Leistung ab.
3. Fall: Zusätzlich zum 2. Fall kommt der als ideal angenommene
Ladekondensator hinzu, jetzt ist das einfache Rechnen vorbei ...
Wie den meisten wohl schon klar ist, lädt sich der (meistens) Elko
zweimal je Periode auf den Spitzenwert der Sinusspannung auf, danach
entlädt er sich, bis die vom Gleichrichter gelieferte Momentanspannung
wieder "gross genug" ist.
Der Widerstand erhält jetzt mehr effektive Spannung, der Trafo wird
schon von daher überlastet. Wieviel genau mehr, lässt sich nicht einfach
ausrechnen, wie oben gesagt.
Der Trafo-Sekundärstrom ist nun nicht mehr sinusförmig; sein
Effektivwert (auch bei gleichgrossem) entnommenen Gleichstrom ist umso
grösser bzw. ungünstiger, je grösser der Kondensator und kleiner die
Welligkeit der Spannung ist. =>
Je "glatter" die Spannung sein soll, desto grösser muss der Kondensator
sein, desto wärmer bzuw. stärker belastet werden Transformator und
Gleichrichter ...
Kurz und gut:
Der Trafo mit Gleichrichter/Ladekondensator muss für gleiche Erwärmung
für grösseren Nennstrom spezifiziert sein, z.B. für 1,5-mal so grossen.
---
Noch eine Erfahrung bezüglich der leidigen "1000µF/A":
Vor ewiger Zeit baute ich mir ein geregeltes Netzteil 30V 2A mit Teilen
aus der Bastelkiste: Trafo 220V/26V ca. 2A, Ladeelko 2200µF (und knappe)
40 V.
Läuft immer noch, der grosse Ripple bei grossem Strom wird ausgeregelt,
solange die Ausgangsspannung nicht zu gross ist, bei 2A sind eben keine
30V mehr möglich.
Elektrofan schrieb:> Noch eine Erfahrung bezüglich der leidigen "1000µF/A":> Vor ewiger Zeit baute ich mir ein geregeltes Netzteil 30V 2A mit Teilen> aus der Bastelkiste: Trafo 220V/26V ca. 2A, Ladeelko 2200µF (und knappe)> 40 V.> Läuft immer noch, der grosse Ripple bei grossem Strom wird ausgeregelt,> solange die Ausgangsspannung nicht zu gross ist, bei 2A sind eben keine> 30V mehr möglich.
Tja, hättest du 10000uF/A/Vripple genommen, wären auch bei 30V noch 2A
möglich.
Aber lieber hängen die Leuten an uralten und falschen Faustformeln.
26V ergibt zwar vielleicht 36V Spitze, aber keine 40V, ausser im
unbelasteten Leerlauf bei zufälliger Netzüberspannung.
36.8V Spitze heisst nicht, daß sich der Siebelko auf 36V auslädt,
sondern eher 35V.
Wenn dann das Netzteil 30V am Ausgang schafft, ist es schon mal gut,
hilft aber nicht: Die Netzspannung darf -10% Toleranz haben, dann werden
aus 35V so wenig, daß das Netzteil nicht mal mehr 30V unbelastet
liefert.
Was bei erlaubter -10% Netzunterspannung und Belastung auf 2A passiert,
dürfte klar sein: Ein Ausfall der Regelung, als Labornetzteil
unbrauchbar.
Aber Hauptsache man musste nichts lernen und seine jahrzehnteveralteten
Faustformel nicht ändern.
Armes Deutschland. Mathematik tut eigentlich nicht weh, aber manche
Leute scheuen sie wie ein Griff in Brennesseln.
Durch die impulsförmige Stromentnahme genau im Maximum der Spannung sind
die Verluste in der Kupferwicklung größer als bei Wechselstromentnahme.
Ich darf auch mal eine "Autorität" zitieren, nämlich Heinz Richter
"Elektronische Bauelemente" 1971:
"Die Berechnung von Netztransformatoren ist verhältnismäßig einfach;
gewöhnlich begnügt man sich in der Servicetechnik mit
Überschlagsformeln; will man genau rechnen, so arbeitet man mit
Tabellen, die man in Handbüchern für die Transformatorberechnung findet.
Aus der Gleichstromleistung ergibt sich die Wechselstrombelastung für
die den Gleichrichter speisende Wicklung, die Formfaktoren der Ströme
haben Einfluß auf die Verhältnisse.
Für den Einweggleichrichter darf man mit einer Wechselstrombelastung vom
2,8fachen der Gleichstromleistung rechnen, beim Zweiweggleichrichter mit
dem 1,8fachen der Gleichstromleistung und beim Graetz-Gleichrichter bzw.
Delon-Gleichrichter mit dem 1,4fachen der Gleichstromleistung."
es folgen noch Faustformeln für die Wahl der Trafobleche und Trafogröße.
Elektrofan erklärts ausführlich.
Und die anderen, insbesondere Mawin, der Superstudent, lenken langsam
ein.
Wer nicht zu den Streitparteien gehört kann in meinen Beiträgen von
Anfang an lesen, dass ich die Überlastung durch den möglichen größeren
Strom angesprochen habe - auch wenn in der Ausgangsfrage nicht nach der
Dauer der Stromentnahme gefragt war...
Andere haben bestritten, dass überhaupt ein größerer Strom möglich ist.
ad acta
Etrick schrieb:> Und die anderen, insbesondere Mawin, der Superstudent, lenken langsam> ein.
Welche Drogen hast du genommen ? Jalluszinogene ? Badesalz ?
Etrick schrieb:> Elektrofan erklärts ausführlich.>> Und die anderen, insbesondere Mawin, der Superstudent, lenken langsam> ein.>> Wer nicht zu den Streitparteien gehört kann in meinen Beiträgen von> Anfang an lesen, dass ich die Überlastung durch den möglichen größeren> Strom angesprochen habe - auch wenn in der Ausgangsfrage nicht nach der> Dauer der Stromentnahme gefragt war...>> Andere haben bestritten, dass überhaupt ein größerer Strom möglich ist.>>>> ad acta
Ich fürchte nicht. Das man nicht widerspricht, heisst nicht, das man Dir
recht gibt.
Wenn Du eine Überlastung durch den höheren Strom einräumst, wozu sollte
man dann einen höheren Strom ziehen? Man will ja keine Überlastung. Das
ein Trafo sowas für gewisse Zeit verträgt ist ein ganz anderer Punkt.
Ich halte es nach wie vor für strittig, ob die Frage so zu deuten war,
wie Du es tust.
Wenn ich nämlich den gleichen Lastwiderstand einmal direkt an den Trafo
anschliesse und einmal an eine Gleichrichter/Ladekondensator Kombination
anschliesse, dann ist zwar der Strom höher, aber es steigt auch die
Leistung.
Heisst also: "kann man?", "fliesst ein höherer Strom bei gleichem
Lastwiderstand" - was man bejahen kann, oder "fliesst ein höherer Strom
bei gleicher Last und gleicher Eingangsleistung", was man verneinen
muss.
MaWin schrieb:> Etrick schrieb:>> Und die anderen, insbesondere Mawin, der Superstudent, lenken langsam>> ein.>> Welche Drogen hast du genommen ? Jalluszinogene ? Badesalz ?
Wird das gleiche Zeug sein das Trump nimmt.
> Tja, hättest du 10000uF/A/Vripple genommen, wären auch bei 30V noch 2A> möglich.> Aber lieber hängen die Leuten an uralten und falschen Faustformeln.
Nochmal, zum Mitschreiben:
Ich hatte vorhandene Teile aus der Bastelkiste verwendet, das
Schüler-Bafög liess nicht mehr zu ...
Auch vor ca. 40 Jahren wusste ich, dass ein 1mF-Kondensator, mit 1A
entladen, nach 8ms eben 8V weniger Spannung hat.
Dem schmalbrüstigen Transformator schadet der kleinere Kondensator
nicht.
> 26V ergibt zwar vielleicht 36V Spitze, aber keine 40V, ausser im> unbelasteten Leerlauf bei zufälliger Netzüberspannung.
Schon zu 220V-Zeiten gab es über 40V; wie gesagt, der Trafo ist auch
nicht der stärkste ...
> Was bei erlaubter -10% Netzunterspannung und Belastung auf 2A passiert,> dürfte klar sein: Ein Ausfall der Regelung, als Labornetzteil> unbrauchbar.
Keine Sorge, dass Netzteil ging nie in Serie, das CE-Zeichen kam erst 30
Jahre später hinzu, mittels Edding-Stift.
Wenn mal "die Regelung ausfällt", läuft das Ding halt ohne ...
> Mathematik tut eigentlich nicht weh, aber manche> Leute scheuen sie wie ein Griff in Brennesseln.
Deswegen sollte man Mathe immer möglichst früh abwählen. ;-)
Michael Bertrandt (laberkopp) hat es sehr gut beschrieben:
1
In der Prakis ist er sogar weniger belastbar, weil die
2
Gleichrichterschaltung den Strom nur in Spitzen entnimmt
3
um den Siebelko aufzuladen, also z.B. 20% der Zeit fliesst
4
Strom, dafür das 5-fache. Da der Drahtwiderstand aber mit
5
I*I*R zu Verlusten führt, darf der Strom
6
dann nur geringer sein.
Stichwort "reduzierter Stromflusswinkel".
Da die Kupferverluste quadratisch mit dem Strom steigen, hat man die
25-fache Verlustleistung, da aber nur zu 20% der Zeit, sind die Verluste
5-fach.
D.h. je größer und idealer der Kondensator, umso stärker wird der Trafo
(und auch der Gleichrichter und das gesamte Netz) belastet, da der
Stromflusswinkel immer kleiner wird.
Abhilfe schafft eine große Drossel auf der AC-Seite (primär oder
sekundär).
Oder ein magnetisch weicher Trafo (Streufeldtrafo).
Ob nun gleichgerichtet oder nicht, wenn man auf der sicheren Seite sein
will, den Trafo nicht beschädigen und ihn bzgl. Wirkungsgrad effektiv
betreiben möchte, sollte der auf dem Trafo angegebene Strom nicht
überschritten werden. Der Gesamtwiderstand des Verbrauchers bestimmt den
Strom. Alles was nach dem Trafo folgt, kann man zu einem passiven
Zweipol zusammenfassen und diesen Zweipol berechnen (inkl.
Gleichrichter, Kondensatoren, ... und die Last selbst). Somit hat man in
allen Fällen einen Wechselstromverbraucher am Trafo. Auch nach einer
Gleichrichtung sollte man keinen höheren Strom entnehmen.
Die auf dem Trafo angegebenen Werte sind Effektivwerte, sowohl für
Spannung, als auch für den Strom. In der Wechselstromlehre bedeutet der
Effektivwert, dass mit ihm gleicher Gleichspannung und ihm gleichem
Gleichstrom die selbe Leistung entsteht wie mit der/m
Wechselspannung/-strom.
Man sollte also schon dafür sorgen, dass die angegebenen Werte nicht
überschritten werden.
excurso schrieb:> sollte der auf dem Trafo angegebene Strom nicht> überschritten werden. Der Gesamtwiderstand des Verbrauchers bestimmt den> Strom.
Dieser Wechsel-Effektivstrom lässt sich aber nur schwer berechnen,
und selbst Messen ist schwierig, weil man da True-RMS-Meßgeräte
mit hohen zulässigen Crestfaktor braucht. Ein grober Richtwert ist
der schon weiter oben erwähnte Faktor 2. Also der Wechselnennstrom
des Trafos sollte doppelt so hoch sein, wie der gewünschte Gleichstrom.
Etrick schrieb:> Elektrofan erklärts ausführlich.>
aber leider schon ab 3.Fall 2.Absatz falsch.
"Der Widerstand erhält jetzt mehr effektive Spannung, der Trafo wird
schon von daher überlastet."
Der Widerstand "erhält" zwar eine höhere Spannung aber gerade weil sie
höher ist als der aktuelle Sinuswert der Eingangswechselspannung fließt
der zugehörige Strom nicht aus dem Trafo sondern dem "ideal angenommenen
Ladekondensator" wodurch eine implizit damit begründete Überlastung des
Trafos hinfällig ist.
Korrekt ist die Darstellung von z.B. eprofi, laberkopp über den
Stromflußwinkel beim Nachladen des "Ladekondensators".
>> "Der Widerstand erhält jetzt mehr effektive Spannung, der Trafo wird>> schon von daher überlastet."> ... fließt der zugehörige Strom nicht aus dem Trafo sondern dem "ideal> angenommenen Ladekondensator" wodurch eine implizit damit begründete> Überlastung des Trafos hinfällig ist.
Die grössere Spannung wird ja eben aus den "kurzzeitigen"
Ladestromimpulsen in den Ladekondensator erkauft.
Während der Nichtladezeiten des Kondensators liegt immer noch die
insgesamt, im quadratischen Mittel, höhere Spamnung am Widerstand an und
bedingt grössere Stromnachladeintegrale.
Daher sind bei diesem Nachladen die "kurzen" Stromimpulse entsprechend
noch höher, daraus resultiert die höhere Belastung, weil genau diese
"Kurzzeitigkeit" den Effektivwert erhöht.
Harald W. schrieb:> Dieser Wechsel-Effektivstrom lässt sich aber nur schwer berechnen…
Ich kann das ganz einfach, nennt sich Integation. Die Schwierigkeit ist,
sich über die Anordnung und Wirkung der Bauteile im Klaren zu sein. Da
aber weder eine Aussage über die Größe/ Art der Last gemacht wurde, noch
wie die Gleichrichtung aufgebaut ist oder welche Spannung zu erzielen
ist, geschweige denn welche Signalform in den Trafo wandert, wird es
eher Kaffeesatzlesen. Ich greife mal zwei Szenarien heraus. Das erste
ist eine Vollwellengleichrichtung mit einer Brückenschaltung bei einer
überwiegend ohmschen Last und einem zu kleinen Siebelko: Die Spannung
über der Last entspricht dem Betrag einer Sinusfunktion mit gegebener
Frequenz zzgl. der Spannungsquelle, die der Siebelko bildet. Bevor der
Siebelko allerdings zur Spannungsquelle werden kann, nimmt er Strom auf
und zwar schlagartig (zu klein dimensioniert) und gibt dann die Leistung
wieder ab. Der Transformator wird hier auf zwei Arten belastet: beide
Halbwellen in die Last und der Impulsstrom zur Aufladung des Siebelkos
(kapazitiver Anteil).
Im zweiten Szenario ist es nur eine Halbwellengleichrichtung mit einem
zu groß dimensionierten Siebelko. Der Transformator wird nach dem
Einschalten einmal ordentlich spitzenmäßig belastet und muss dann nur
noch etwas Strom nachliefern, um den Siebelko wieder nachzuladen. Die
Last nuckelt nur einen kleinen Teil aus dem Kondensator, dessen Spannung
nicht weit genug abfällt, einen großen Impulsstrom ziehen zu können/ zu
müssen.
Welche Szenarien sind noch denkbar: Spannungsverdopplung mit zwei
Halbwellengleichrichtungen und virtueller Masse, reine Impulsbelastung/
Transformator lädt (strombegrenzt, mithin als reine Stromquelle)
Kondensatorbatterie, induktive Last (Anpassungsfall oder Fehlanpassung,
Siebkondensator und Last bilden Schwingkreis) usf.
Ich schließe mich der Leistungsfraktion an: es kann höchstens soviel
rauskommen wie reinging, eher weniger zzgl. Abwärme (Kupferverluste,
Eisenverluste, Gleichrichtungsverluste, letztere bspw. bei 30A und nur
5V mit zwei Si-Dioden beachtlich verglichen mit einer aktiven Diode nach
einem 300kHz-Gegentakt-Schaltregler). Die aktuelle Entwicklung ist bei
einem Wirkungsgrad von 98% angelangt und die nächste Aufgabe der
Steigerung der Leistungs bei weniger Volumen ist auch erledigt.
Bezüglich der Eingangsfrage kann man aber festhalten, daß ein (idealer)
Gleichrichter allein bei einer ohmschen Last R nichts ändert?
Erst wenn man einen Elko parallel zur Last schaltet, ändert sich deren
Stromaufnahme. Phasenweise bildet nun der (niedrige) ESR des Elkos die
Last, ansonsten R. Der Trafo muß effektiv mehr Strom liefern.
Elektrofan schrieb:>>> "Der Widerstand erhält jetzt mehr effektive Spannung, der Trafo wird>>> schon von daher überlastet.">>> ... fließt der zugehörige Strom nicht aus dem Trafo sondern dem "ideal>> angenommenen Ladekondensator" wodurch eine implizit damit begründete>> Überlastung des Trafos hinfällig ist.>> Die grössere Spannung wird ja eben aus den "kurzzeitigen"> Ladestromimpulsen in den Ladekondensator erkauft.> Während der Nichtladezeiten des Kondensators liegt immer noch die> insgesamt, im quadratischen Mittel, höhere Spamnung am Widerstand an und> bedingt grössere Stromnachladeintegrale.> Daher sind bei diesem Nachladen die "kurzen" Stromimpulse entsprechend> noch höher, daraus resultiert die höhere Belastung, weil genau diese> "Kurzzeitigkeit" den Effektivwert erhöht.
Ich habe vermutet, dass der Gedanke im Rückschluß dahinter stand. Aber
zwischen "gedacht" und "argumentiert" klaffte eine Lücke in der
Darstellung...
Harald W. schrieb:> Dieser Wechsel-Effektivstrom lässt sich aber nur schwer berechnen
Wo ist denn hier das Problem? Der max. Effektivstrom steht ja schon auf
dem Trafo! Man muss nur zusehen, dass dieser nicht überschritten wird.
Und mit Effektivwerten kann man so rechnen, als ob man es mit einen
Gleichstromkreis zu tun hat. Dazu sind diese Werte ja auch schließlich
da! Wenn man es so macht, wird sich der Wechselstrom automatisch richtig
einstellen.
Der größte Strom wird eh wie immer im Einschaltmoment fließen. Daher
sollte der Elko entsprechend ausgelegt bzw. sein Strom begrenzt werden.
Ist die Kapazität des Elkos zu groß, kann er den Trafo beschädigen.
>Ein grober Richtwert ist> der schon weiter oben erwähnte Faktor 2. Also der Wechselnennstrom> des Trafos sollte doppelt so hoch sein, wie der gewünschte Gleichstrom.
Naja... Wer seine Bauteile an der Grenze fahren will, der soll es tun...
Die Lebensdauer ist dann fraglich.
excurso schrieb:>>Ein grober Richtwert ist>> der schon weiter oben erwähnte Faktor 2. Also der Wechselnennstrom>> des Trafos sollte doppelt so hoch sein, wie der gewünschte Gleichstrom.>> Naja... Wer seine Bauteile an der Grenze fahren will, der soll es tun...> Die Lebensdauer ist dann fraglich.
...und welchen Faktor würdest Du vorschlagen?
Harald W. schrieb:> excurso schrieb:>>>>Ein grober Richtwert ist>>> der schon weiter oben erwähnte Faktor 2. Also der Wechselnennstrom>>> des Trafos sollte doppelt so hoch sein, wie der gewünschte Gleichstrom.>>>> Naja... Wer seine Bauteile an der Grenze fahren will, der soll es tun...>> Die Lebensdauer ist dann fraglich.>> ...und welchen Faktor würdest Du vorschlagen?
Wahscheinlich habe ich deine Aussage falsch verstanden.
Jedenfalls ist das Verhältnis in meinen Ausführungen
Schaltungsstrom - 1:1 - Max. Effektivstrom (Trafo Sekundärseite)
also Faktor <=1.
eProfi schrieb:> Abhilfe schafft eine große Drossel auf der AC-Seite (primär oder> sekundär).> Oder ein magnetisch weicher Trafo (Streufeldtrafo).
Dadurch erhält man aber eine weiche DC-Quelle.
Wirkungsvoller ist es die große Induktivität hinter dem Gleichrichter,
also auf der DC-Seite anzuordnen.
Dann erhält man ein sehr hartes Netzteil, das tatsächlich mehr
Gleichstrom liefern kann und darf, als es dem zulässigen Effektivstrom
des Trafos entspricht.
Allerdings beträgt die Höhe der Gleichspannung dann auch nur dem
0,9-fachen der effektiven Wechselspannung.
Siebkondensatoren sind nur erforderlich, falls schnelle Lastschwankungen
auszubügeln sind.
Grund für die 1,1-fach höhere Strombelastbarkeit ist der nunmehr
rechteckige Stromverlauf in den Trafowicklungen, sodaß der Effektivwert
dort betragsmäßig völlig dem entnommenen Gleichstrom entspricht.
Wer's nicht glaubt mag seinen Simulator anwerfen.
Hp M. schrieb:>> Abhilfe schafft eine große Drossel auf der AC-Seite (primär oder>> sekundär).>> Oder ein magnetisch weicher Trafo (Streufeldtrafo).>> Dadurch erhält man aber eine weiche DC-Quelle.>> Wirkungsvoller ist es die große Induktivität hinter dem Gleichrichter,> also auf der DC-Seite anzuordnen.> Dann erhält man ein sehr hartes Netzteil, das tatsächlich mehr> Gleichstrom liefern kann und darf, als es dem zulässigen Effektivstrom> des Trafos entspricht.
Eine passende Induktivität für Kleinspannungsnetzteile wird dann
aber wohl ähnlich gross, wie der Netztrafo sein.
Ein ellenlanger Thread, um doch festzustellen, dass der
Energieerhaltungssatz auch für Transformatoren gilt! Das hätte keiner
erwartet. Gut, dass darüber gesprochen wurde.
Karl schrieb:> Ein ellenlanger Thread, um doch festzustellen, dass der> Energieerhaltungssatz auch für Transformatoren gilt! Das hätte keiner> erwartet. Gut, dass darüber gesprochen wurde.
Bin ganz deiner Meinung :)
> um doch festzustellen, dass der> Energieerhaltungssatz auch für Transformatoren gilt!
Klar gilt der, und wenn sogar soviel Energie zugeführt wird, dass der
Trafo abbrennt, muss die auch bezahlt werden ...
@Andi 05.05.2016 13:33:
Danke, für den Tipp mit dem Simulationsprogramm.
LTspice kann ja auch Effektivwerte berechnen, wusste ich noch nicht:
Im Anhang ist eine Gleichrichterschaltung simuliert.
Es fliessen 2A Gleichstrom, durch die Stromquelle I1 bestimmt.
"Vorne", durch V1, sind es fast 4,5A effektiv.
(Der Gleichanteil resultiert aus der anfänglichen Negativ-Spitze bzw.
Rundungsfehlern in der Simulation.)
Harald W. schrieb:> Eine passende Induktivität für Kleinspannungsnetzteile wird dann> aber wohl ähnlich gross, wie der Netztrafo sein.
In der Tat ist das so.
Wenn du aber ein Netzteil hast, das vielleicht nur 3V 10A zu liefern
hat, wären die Siebkondensatoren auch nicht mehr ganz klein.
Außerdem vertrocknen Drosseln nicht.
Karl schrieb:> Ein ellenlanger Thread, um doch festzustellen, dass der> Energieerhaltungssatz auch für Transformatoren gilt! Das hätte keiner> erwartet. Gut, dass darüber gesprochen wurde.
Daran sehe ich, dass du und dein Claqueur nicht verstanden haben,
worüber hier diskutiert wird.
Es geht nicht um Energieerhalt, sondern um die Belastbarkeit von Trafos.
Hallo,
Ich habe die Aufgabe einen Prüfstand,der eine Gleichspannung von 25 KV
am Ausgang erzeugt.Dabei habe ich mir das Modell"Gleichrichterschaltung"
ausgewählt.Der Ausgangstrom soll geringer sein und die Welligkeit soll
nicht größer als 3% sein.Ich habe mit einer Einweggleichrichtung
versucht,aber habe nichts gutes gefunden.Eine andere Möglichkeit ist die
Greinacher-verdopplungsspannung.Das Problem ist,ich weiß nicht,wie ich
die Prüfspannung, der Widerstand, die Frequenz und die Kapazität
dimensionieren kann..
Vandelhin schrieb:> Ich habe die Aufgabe einen Prüfstand,der eine Gleichspannung von 25 KV> am Ausgang erzeugt.Dabei habe ich mir das Modell"Gleichrichterschaltung"> ausgewählt.
Deine Aufgabe hat praktisch nichts mit dem Ursprungsthread zu tun.
Du solltest einen neuen, aussagekräftigeren Thread eröffnen. Grund-
sätzlich schüttelt man die Entwicklung eines Hochspannungsnetzteils
nicht so ohne weiteres aus dem Ärmel. Du solltest besser ein Fertig-
netzteil kaufen.