Spice Luftspalt im trafo

Hallo Helmut,

Also ein Transformator ohne Luftspalt verhält sich genauso wie ein Trafo 
mit Luftspalt, solange dieser nicht in die Sättigung gefahren wird? ABer 
einen unterschied muss es doch geben, sonst würde man keine Trafos mit 
Luftspalt nehmen.

Eine Frage hätte ich noch, wie mache ich das Übersetzungsverhältnis in 
spice? Mit K L1 L2 1 kann ich das nicht einstelle, wohl eher durch das 
Verhältnis der Haupt und Sekundärinduktivität?

mfg

drainfreund schrieb:
>ICh weiß das
>der Trafo einen Luftspalt besitzen muss, um dden Aufbau des magnetische
>Feldes zu verlangsamen und somit die Energie besser halten zu können.

Nein, da irrst du dich, der Luftspalt soll die magnetische
Sättigung des Kerns, bei schon geringen Strömen, verhindern.

Günter Lenz schrieb:
> drainfreund schrieb:
>>ICh weiß das
>>der Trafo einen Luftspalt besitzen muss, um dden Aufbau des magnetische
>>Feldes zu verlangsamen und somit die Energie besser halten zu können.
>
> Nein, da irrst du dich, der Luftspalt soll die magnetische
> Sättigung des Kerns, bei schon geringen Strömen, verhindern.

Mark S. schrieb:
> Nein,der Luftspalt dient dem Speichern magnetischer Energie.

Ein Sperrwandler funktioniert, indem man während der Flußphase 
(Transistor "ein") - resultierend aus der dabei anliegenden Spannung - 
durch den in der Primärwicklung des "Speichertrafos" (1) ansteigenden 
Strom ein ebenfalls intensiver werdendes Magnetfeld hervorruft. In 
diesem ist Energie gespeichert, die erst während der Sperrphase (Trans. 
"aus") durch die Sekundärwicklung abgegeben wird.

((1): eigentlich nur No. 1 von zwei gekoppelten Induktivitäten/Drosseln, 
ein "echter" (Spannungs-)Transformator überträgt die Energie für 
gewöhnlich in der Flußphase, also annähernd ohne zeitl. Verzögerung, und 
hat daher das feste (Spannungs-)Übersetzungsverhältnis n1:n2 
entsprechend der Anzahl der Primär- und Sekundärwindungen - ein 
Speichertrafo hat das nicht so ganz...)

Das war die "Einleitung"... Und damit Ihr seht, daß Ihr beide recht 
habt, nur nicht jeder in gleichem Maße, jetzt weiter:

Sowohl "einfache" Drosseln als auch Speichertrafos mit Kernen aus 
hochpermeablen, Flußdichte-begrenzten Materialien benötigen den 
Luftspalt, um ihre Funktion voll erfüllen zu können.

1.a)Bei einf. Drosseln ist der Hauptzweck die Vermeidung/Begrenzung der 
Kernsättigung und deren Effekte (Absinken der Induktivität, evtl. nahe 
null). Sonst wird die Drossel ja wirkungslos.

1.b)Aber auch die Drossel kann ohne des Luftspalts Speicherwirkung (im 
Kern selbst läßt sich nur wenig Energie speichern) ihren Zweck manchmal 
nicht voll erfüllen... (je nach Verwendung)

2.a)Beim Speichertrafo aber ist diese Speicherwirkung der Hauptzweck - 
sonst gäbe es keine Sperrwandler.

2.b)Und erst in zweiter Linie freut man sich, daß der Luftspalt noch 
dazu die Kernsättigung nahezu vermeidet. Oder, beim RCC 
[Ringing-Choke-Converter - auch eine Art Sperrwandler, und zwar einer, 
der ohne Kernsättigung nicht existierte] geplant verzögert.

Aber grundsätzlich stimmen beide Aussagen.

Also, Friede? ^^

Zusatz:

Im geschlossenen Kern läßt sich kaum Energie speichern, gerade weil er 
den Aufbau des Magnetfeldes so sehr erleichtert.

Man kann es aber auch so betrachten, daß ohne den Luftspalt (der einen 
Widerstand im ansonsten geschlossenen magnetischen Kreis darstellt) zwar 
eine Energiespeicherung nur schlecht möglich wäre, aber ohne das 
Verhindern der zu frühen Sättigung alles andere nicht funktionierte. 
Hm...

Ich stimme den Ausführungen von  "Homo Habilis" voll zu.
Eine interessante Frage wäre noch, ob die Sättigung
im Kern Wärme erzeugt? Ich würde mal behaupten, ja.
Offiziell habe ich darüber noch nirgens etwas gelesen.
Ich hatte mal einen 600W Trafo, der hatte Primär einen
Anschluß für 220V und 380V. Bei 220V an der 220V Klemme
wurde der Eisenkern im leerlauf sehr Warm, aber die
Wicklung selbst nicht. Da war der Hersteller mit den
Windungen auf der Primärwicklung etwas zu sparsam.
Also der Kern war in die Sättigung. Bei 220V an die
380V Klemme blieb der Eisenkern kalt.

Mark S. schrieb:
> Synonym zum boundary mode flyback.

Ach so... (Schäm.) Werde ich später genauer recherchieren.

Günter Lenz schrieb:
> Eine interessante Frage wäre noch, ob die Sättigung
> im Kern Wärme erzeugt? Ich würde mal behaupten, ja.
> Offiziell habe ich darüber noch nirgens etwas gelesen.
> Ich hatte mal einen 600W Trafo, der hatte Primär einen
> Anschluß für 220V und 380V. Bei 220V an der 220V Klemme
> wurde der Eisenkern im leerlauf sehr Warm, aber die
> Wicklung selbst nicht. Da war der Hersteller mit den
> Windungen auf der Primärwicklung etwas zu sparsam.
> Also der Kern war in die Sättigung. Bei 220V an die
> 380V Klemme blieb der Eisenkern kalt.

Das könnte von der Formulierung abhängen... ^^ "Die Sättigung" 
allgemein, also auch (!) bei Gleichspannung? Doch eher nicht, oder?

Bei Wechselspannung aber (worum es hier gehen dürfte) sieht´s anders 
aus. Vor allem unbelastet/im Leerlauf entstehen doch meines Wissens 
sogar etwas höhere Flußdichten, und daher mehr reine Kernverluste, als 
bei Belastung.

Der Kern durchläuft wiederholt die gesamte Hysteresekurve, und gerät bei 
sparsamer/schlechter Auslegung (zu wenige Windungen und/oder zu kleiner 
Kernquerschnitt, also zu kleine Primär- bzw. 
Magnetisierungsinduktivität) auch schon mal etwas zu weit in den 
Sättigungsbereich - was die Kernverluste weiter steigert.

Schriften? Leider kann ich nicht mit Literatur speziell dazu dienen, 
aber man kann doch die Hysteresekurve auch als Verluste-Abbild ansehen 
(auch mal irgendwo gelesen) - d.h., die Sättigung verbreitert dann ja 
extrem dieses "S", und so stellen sich die erhöhten Kernverluste dann 
dar - denke ich.

Günter, obwohl magnetische Bauteile nicht mein schwächstes Gebiet sind, 
überforderst Du mich leider ein wenig - ich bin kein Fachmann. 
Vielleicht meldet sich ja noch jemand mit passender Ausbildung zu Wort.

Verzeihung, hatte anderen Tab von gestern noch geöffnet gehabt - dort 
als "Ultrakreativa" geschrieben (Als Antwort auf eine Frage, in der 5 
mal das Wort "Sch..." vorkam) - und das hat sich beim Öffnen dieses 
Threads ins Namensfeld "autokopiert". Und ich übersah´s... Sorry.

Außerdem: Mit "verbreitert" meine ich eigentlich eine starke 
Verlängerung der "Spitzen". Nicht eine echte Verbreiterung der Fläche.

Gut Nacht...^^

Grr. Und ich meinte konstante Gleichspannung. Ich sollte müde nicht mehr 
schreiben. Da übersieht man so viel.

Günter Lenz schrieb:
> Ich stimme den Ausführungen von  "Homo Habilis" voll zu.
> Eine interessante Frage wäre noch, ob die Sättigung
> im Kern Wärme erzeugt? Ich würde mal behaupten, ja.
> Offiziell habe ich darüber noch nirgens etwas gelesen.
> Ich hatte mal einen 600W Trafo, der hatte Primär einen
> Anschluß für 220V und 380V. Bei 220V an der 220V Klemme
> wurde der Eisenkern im leerlauf sehr Warm, aber die
> Wicklung selbst nicht. Da war der Hersteller mit den
> Windungen auf der Primärwicklung etwas zu sparsam.
> Also der Kern war in die Sättigung. Bei 220V an die
> 380V Klemme blieb der Eisenkern kalt.

Da glaub ich eher an einen zu hohen Magnetisierungsstrom, als dass der 
Kern das fabriziert.

Dazu kann man ins B-H-Diagramm kucken:
Im Prinzip hängen die Kernverluste von der umlaufenen Fläche in diesem 
Diagramm ab. Nur weil man in Sättigung geht, wird die nicht unbedingt 
sehr viel größer.

Nehmen wir mal das da:
http://www.ferroxcube.com/FerroxcubeCorporateReception/datasheet/3c90.pdf
Man sieht, dass die Fläche bei Sättigung sogar schmaler wird, daher 
werden die Verluste natürlich schon ansteigen, aber nicht mehr gewaltig. 
Ich denke nicht, dass das ein Probem ist.

Eher ein Problem bei einem Flyback ist, dass bei beginnender Sättigung 
der Strom durch die Decke schießt. Da kommts dann auf den Wandler an, 
was der dann tut. Wenn der den Strom nicht überwacht, dann wird es 
problematisch.
Oft ist die Sättigung glücklicherweise oft recht sanft, so dass die 
Wandler noch Zeit haben abzudrehen.

Wenn man das mit den Kernverlusten genau wissen will:
http://www.mag-inc.com/design/design-guides/powder-core-loss-calculation
Mir ist das jetzt zu kompliziert, schließlich ist Sonntag :-)

Um zur Eingangsfrage zurückzukehren. Ich habe das so gemacht, dass ich 
den Kopplungsfaktor der Spulen in LTSpice auf 0,95 gesetzt habe. Hat 
später ganz gut mit der Wirklichkeit übereingestimmt. Die zeitlichen 
Verläufe von Strom und Spannung passen sehr gut mit der Simulation 
überein. Das Übersetzungsverhältnis war etwas zu klein, was ich auf 
Wirbelstromverluste in Kern und Umgebung der Primärspule zurückführe.

Hallo,

Ich danke euch für die vielen Antworten. Ich hätte nicht gedacht, dass 
der Luftspalt in verbindung zu einer Spice simulation eine solche 
Diskussion auslösen könnte :)

Ich würde mir gern selbst eines solchen Wandler diskret aufbauen, bis 
100W. Ich möchte möglichst keine fertigen sachen verwenden wollen und 
somit auch meine Transformator mit Luftspalt selber bauen. Kennt jemand 
eine Anlaufstelle/Bestellseite, bei der man eine Kern mit Luftspalt für 
die Leistungsklasse bis einige 100W bestellen kann?

mfg

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