Folgender Aufbau einer Zündanlage: 12 V DC liegen an einem Transformator. Beim Auschalten des Stromes, der durch eine Primärspule eines Trafos fließt entsteht doch eine Induktionsspannung, die wg. der großen Magnetfeldänderung pro Zeiteinheit sehr groß sein kann. So weit so gut. Wie sieht das nun auf der Sekundärseite des Trafos aus? Wenn der DC-Strom durch die Primärspule fließt, gibt es zwar dort ein Magnetfeld, aber in der Sekundärspule gibt es keine Spannung, weil sich das Magnetfeld nicht ändert. Beim Ausschalten gibt es zwar eine Magnetfeldänderung in der Primärspule, aber es fließt ja kein Strom mehr, da der Schalter ja geöffnet wurde. "Langt" diese Magnetfeldänderung, um in der Sekundärspule eine Hochspannung zu erzeugen, die wegen N1/N2 sogar noch höher ist als die Induktionsspannung der Primärspule? Kann ich also Induktionsspannung hochtransformieren? Bild anbei als händische Skizze.
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@J. Ad. (gajk) >So weit so gut. Wie sieht das nun auf der Sekundärseite des Trafos aus? Genau so. >Wenn der DC-Strom durch die Primärspule fließt, gibt es zwar dort ein >Magnetfeld, Das sich linear aufbaut. > aber in der Sekundärspule gibt es keine Spannung, weil sich >das Magnetfeld nicht ändert. Aber sicher, beide Spulen sitzen doch auf dem gleichen Kern. Auch in der Ladephase der Zündspule gibt es am Ausgang eine Spannung, wenn gleich deutlich kleiner als beim Abschaltern. >Beim Ausschalten gibt es zwar eine Magnetfeldänderung in der >Primärspule, Und genau DAS erzeugt die Induktionsspannung. > aber es fließt ja kein Strom mehr, da der Schalter ja >geöffnet wurde. Stimmt, aber der Strom fließt dann im Sekundärkreis, nachdem die Hochspannung den Zündfunken gezündet hat. > "Langt" diese Magnetfeldänderung, um in der >Sekundärspule eine Hochspannung zu erzeugen, Sicher, sonst würde eine Zündspule kaum funktionieren . . . > die wegen N1/N2 sogar noch >höher ist als die Induktionsspannung der Primärspule? Logisch, sonst wäre der Trafo ja sinnlos! >Kann ich also Induktionsspannung hochtransformieren? Was dann sonst?
Falk B. schrieb: > @J. Ad. (gajk) > >>So weit so gut. Wie sieht das nun auf der Sekundärseite des Trafos aus? > > Genau so. > >>Wenn der DC-Strom durch die Primärspule fließt, gibt es zwar dort ein >>Magnetfeld, > > Das sich linear aufbaut. > >> aber in der Sekundärspule gibt es keine Spannung, weil sich >>das Magnetfeld nicht ändert. > > Aber sicher, beide Spulen sitzen doch auf dem gleichen Kern. Auch in der > Ladephase der Zündspule gibt es am Ausgang eine Spannung, wenn gleich > deutlich kleiner als beim Abschaltern. > >>Beim Ausschalten gibt es zwar eine Magnetfeldänderung in der >>Primärspule, > > Und genau DAS erzeugt die Induktionsspannung. > >> aber es fließt ja kein Strom mehr, da der Schalter ja >>geöffnet wurde. > > Stimmt, aber der Strom fließt dann im Sekundärkreis, nachdem die > Hochspannung den Zündfunken gezündet hat. > >> "Langt" diese Magnetfeldänderung, um in der >>Sekundärspule eine Hochspannung zu erzeugen, > > Sicher, sonst würde eine Zündspule kaum funktionieren . . . > >> die wegen N1/N2 sogar noch >>höher ist als die Induktionsspannung der Primärspule? > > Logisch, sonst wäre der Trafo ja sinnlos! > >>Kann ich also Induktionsspannung hochtransformieren? > > Was dann sonst? Danke für die Hinweise! Dennoch ein paar Rückfragen: 1. Liegt an der Sekundärsspule wirklich eine Spannung an, wenn in der Primärspule ein konstanter Strom fließt? (So hatte ich deine Aussage verstanden) 2. eher zum Trafo allgemein: Man sagt ja immer der Trafo transformiere Spannungen. Aber letzten Endes brauche ich doch eine Magnetfeldänderung sprich eine STROM-Änderung (dI/dt), damit ich in der Sekundärspule was induzieren kann. Oder gibt es "stromlose" Trafos? (also ohne I auf der Primärseite. Ander Sekundärseite kann ich ja nur ein Voltmeter anschlließen oder gar nix, dann fließt da kein Strom.) 3. Ich hätte jetzt eher gedacht, dass die Induktionsspannung in der Primärspule (beim Ausschalten der DC-Versorgung) dafür sorgt, dass das B-Feld nicht schlagartig auf Null runtergeht sondern "versucht" sich mit der Induktionsspannung am Leben zu erhalten. So eine Verzögerung wäre dann für den Induktionsvorgang bei der Sekundärseite eher hinderlich, weil dB/dt dann kleiner wird.
@J. Ad. (gajk) >1. Liegt an der Sekundärsspule wirklich eine Spannung an, wenn in der >Primärspule ein konstanter Strom fließt? In der Primärspule fließt im normalen Betrieb aber nie ein konstanter Strom ;-) Der Strom steigt nach dem Einschalten linear an. I = U * t / L >2. eher zum Trafo allgemein: Man sagt ja immer der Trafo transformiere >Spannungen. Das tut er auch. > Aber letzten Endes brauche ich doch eine Magnetfeldänderung >sprich eine STROM-Änderung (dI/dt), damit ich in der Sekundärspule was >induzieren kann. Ja. > Oder gibt es "stromlose" Trafos? (also ohne I auf der >Primärseite. Nein. > Ander Sekundärseite kann ich ja nur ein Voltmeter >anschlließen oder gar nix, dann fließt da kein Strom.) Man muss zwischem dem Laststrom und dem Magnetisierungsstrom unterscheiden. Wenn man die Primärwicklung an eine Spannung legt, beginnt ein Magnetisierungsstrom zu fließen. Dazu ist kein sekundärer Laststrom nötig. >3. Ich hätte jetzt eher gedacht, dass die Induktionsspannung in der >Primärspule (beim Ausschalten der DC-Versorgung) dafür sorgt, dass das >B-Feld nicht schlagartig auf Null runtergeht sondern "versucht" sich mit >der Induktionsspannung am Leben zu erhalten. Nein. Der Strom wird aufrechterhalten, die Induktionsspannung hat das umgekehrte Vorzeichen zur Spannung vor dem Abschalten. U = -di/dt * L > So eine Verzögerung wäre >dann für den Induktionsvorgang bei der Sekundärseite eher hinderlich, >weil dB/dt dann kleiner wird. Diese Verzögerung gibt es so nicht.
J. A. schrieb: > 1. Liegt an der Sekundärsspule wirklich eine Spannung an, wenn in der > Primärspule ein konstanter Strom fließt? Nö. Induktion basiert auf Änderungen des Magnetfeldes. Ein konstanter Strom erzeugt kein Wechselfeld.
Die Frage ist also, ob die Spannung an der Sekundärseite a) durch die hohe Induktionsspannung auf der Primärseite oder b) durch die Änderung des Magnetfeldes der Primärspule entsteht.
> Der Strom steigt nach dem Einschalten linear an. > I = U * t / L Ganz am Anfang; etwas später wird daraus: I = U/R(1-exp(-t*L/R)) mit R=Widerstand der Primärwicklung
@J. Ad. (gajk) >Die Frage ist also, ob die Spannung an der Sekundärseite >a) durch die hohe Induktionsspannung auf der Primärseite Nein. >b) durch die Änderung des Magnetfeldes der Primärspule Ja. Induktionsspannung entsteht durch ein veränderliches Magnetfeld.
J. A. schrieb: > Die Frage ist also, ob die Spannung an der Sekundärseite > a) durch die hohe Induktionsspannung auf der Primärseite > oder > b) durch die Änderung des Magnetfeldes der Primärspule > entsteht. Die Änderung des Magnetfeldes erzeugt Induktionsspannung, das ist also kein 'oder', sondern ein 'weil'. In der Primärspule weniger Spannung, weil da weniger Windungen drauf sind, in der Sekundärspule mehr, weil sie mehr Windungen hat.
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@ Elektrofan (Gast) >Ganz am Anfang; etwas später wird daraus: >I = U/R(1-exp(-t*L/R)) mit R=Widerstand der Primärwicklung Stimmt, aber an dem Punkt ist die Zündspule kurz vor dem Verdampfen ;-) Spulen in Schaltreglern, Trafos und auch Zündspulen werden bezüglich ihres Stroms nicht durch den ohmschen Widerstand begrenzt sondern durch die Außenbeschaltung. Wenn die fehlt oder versagt, brennen sie durch (Trafokurzschluß am Ausgang, Zündspule an dauerhafter Bordspannung etc.) Bei Relais ist das genau anders herum.
Habe neulich eine Schaltung gesehen, die nur bei Zündschlüssel auf 'Anlassen' den Serienwiderstand an der Zündspule überbrückt, im Normalbetrieb war dann immer ein 2,7 Ohm/17W Widerstand in Reihe mit der Zündspule.
Der externe Widerstand, so vorhanden, kommt natürlich hinzu ...
Falk B. schrieb: > @J. Ad. (gajk) > >>Die Frage ist also, ob die Spannung an der Sekundärseite ... >>b) durch die Änderung des Magnetfeldes der Primärspule > > Ja. Induktionsspannung entsteht durch ein veränderliches Magnetfeld. Wäre dann die induzierte Spannung auf der Sekundärseite genauso hoch, wenn ich die Hochspannung auf der Primärseite beschränken würde? Man könnte ja (theoretisch) den Schalter nicht in Reihe mit der Batterie einbauen sondern parallel. Dann würde beim Schließen der magnetfelderzeugende Strom auch wegfallen und es gäbe ein dI/dt, welches in der Sekndärseite dann für die hohe Spannung sorgt.
@ J. Ad. (gajk) >Wäre dann die induzierte Spannung auf der Sekundärseite genauso hoch, >wenn ich die Hochspannung auf der Primärseite beschränken würde? Nein. Wenn man z.B. eine Freilaufdiode an der Primärspule nutzen würde, wie es beim Relais der Fall ist, wäe die Ausgangsspannung der Sekundärspule gerazu mickrig. > Man >könnte ja (theoretisch) den Schalter nicht in Reihe mit der Batterie >einbauen sondern parallel. Willst du die Batterie kurzschließen? Kein gute Idee ;-) >Dann würde beim Schließen der >magnetfelderzeugende Strom auch wegfallen und es gäbe ein dI/dt, welches >in der Sekndärseite dann für die hohe Spannung sorgt. Nö, denn dann wäre eine Primärspule kurzgeschlossen, so wie bei der Freilaufdiode. Normale Zündspulen arbeiten heute mit ca. 400V Primärspannung beim Abschalten, das muss der Schalttransistor aushalten (heute meist ein IGBT). Es gibt sogar speziell für Zündspulen gebaute IGBTs, welche eine aktive Klemmung eingebaut haben. Sprich, beim Öffnen des IGBTs steigt die Spannung U CE nur bis ca. 400V, dann wird das Gate über eine 400V Z-Diode wieder leicht aufgesteuert. Damit schützt man den IGBT vor Überspannung, wenn die Sekundärseite nicht zündet, wenn z.B. die Zündkerzen fehlen. Die Energie der Zündspule wird dann im IGBT in Wärme umgesetzt. https://www.onsemi.com/pub/Collateral/NGB8207N-D.PDF
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