Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frage zu Leistungsdrossel


von Stefan B. (Gast)


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Hallo,

ich habe eine Frage zu Induktivitäten. Für ein Projekt mit 
Temperaturregeleung soll ein Peltierelement mittels Vollbrücke stufenlos 
geregelt werden. Da es aus mehreren Gründen sehr schlecht ist ein 
Peltierelemnt mit starkem Stromrippel zu betreiben würde ich sehr gerne 
eine Drossel zur Stromglättung verbauen.
Die PWM Frequenz beträgt circa 50-100kHz und der maximale Strom durch 
die Drossel und das Peltierelement 12A. Meine Simulationen haben 
ergeben, dass ich mit einer Induktivität von 100uH einen noch 
akzeptablen Stromrippel von 2.3A hinbekomme.
Leider ist es sehr schwer solche Spulen zu finden, es sei denn diese 
sind explizit als Netzdrossel spezifiziert.
Um ein Beispiel zu nennen:
https://www.conrad.de/de/netzdrossel-tht-1510-2-mh-13-m-133-a-wuerth-elektronik-744831020133-1-st-1514499.html
Wenn man sich das Datenblatt ansieht, hat diese bei 100kHz im 
Differential mode eine vernachlässigbare Dämpfung, der DC - Widerstand 
ist noch im grünen Bereich (26mOhm) und auch sonst springt nichts ins 
Auge, was dagegen sprechen würde.
Daher meine Frage, wo ist der Hacken oder, noch besser, spricht etwas 
dagegen diese in meiner Anwendung zu verwenden?

Viele dankbare Grüße,
Stefan

von Falk B. (falk)


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@Stefan B. (Gast)

>Die PWM Frequenz beträgt circa 50-100kHz und der maximale Strom durch
>die Drossel und das Peltierelement 12A. Meine Simulationen haben
>ergeben, dass ich mit einer Induktivität von 100uH einen noch
>akzeptablen Stromrippel von 2.3A hinbekomme.

Könnte passen.

>Leider ist es sehr schwer solche Spulen zu finden, es sei denn diese
>sind explizit als Netzdrossel spezifiziert.
>Um ein Beispiel zu nennen:
>https://www.conrad.de/de/netzdrossel-tht-1510-2-mh...

Das sit eine GLEICHTAKTdrossel, KEINE Speicherdrossel. Siehe Spule.

>Daher meine Frage, wo ist der Hacken oder, noch besser, spricht etwas
>dagegen diese in meiner Anwendung zu verwenden?

Sie ist vollkommen ungeeignet wie sie erstens bei wenigen mA 
Gegentaktstrom in Sättigung geht und der Kern relativ verlustbehaftet 
ist.

Kauf die einen passenen Kern + Wickelkörper und wickel dir selber eine 
Drossel.

von Bernd K. (bmk)


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Darisus bietet Speicherdrosseln an, Beispiel:

https://www.darisusgmbh.de/shop/product_info.php/info/p8199_DPU100A10-----Drossel-100uH--10A.html

Vielleicht reicht ja 10A

von Jörg M. (derlang)


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von THOR (Gast)


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https://www.reichelt.de/bis-82-H/L-PISR-4-7-/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=73062&GROUPID=7226&artnr=L-PISR+4%2C7%C2%B5&SEARCH=PISR%2B100u

Entweder sowas (ggf. mehrere in Reihe schalten) und/oder mit der PWM 
Frequenz hochgehen.

Alternativ Ringkern + selbst wickeln wie bereits vorgeschlagen.

Sowas:
https://www.reichelt.de/Amidon-Eisenpulver-Ringkerne/T-106-26/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=32305&GROUPID=3186&artnr=T+106-26&SEARCH=T106

Und dann mit dem mini-Ringkernrechner gucken ob Erwärmung und 
Flussdichte passen.

Bei 100kHz reicht Kupferlackdraht.

von Homo Habilis (Gast)


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Die 4,7µH - Variante der PISR sättigt aber schon bei 12A. Bis 15A (also 
ausreichend, da I + 1/2 delta-I = 14,3A) gingen die 3,3µH PISR. Aber für 
100µH müßte man 30 Stück in Reihe schalten...

THOR schrieb:
> Sowas:
> 
https://www.reichelt.de/Amidon-Eisenpulver-Ringkerne/T-106-26/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=32305&GROUPID=3186&artnr=T+106-26&SEARCH=T106

Auch viel zu klein für 100µH bei 15A. Hast Du einen größeren 
Pulver-Ringkern, oder einen alten E- oder ETD-Kern aus einem 
PC-Netzteil? Mit (also minimal ab) E42 oder ER42 bzw. ETD49 (oder besser 
größer) ab 3mm Luftspalt sollte das gehen.

Größer = besser, da weniger Luftspalt nötig, und wegen resultierender 
höherer gescherter Permeabilität weniger Windungen.

(Wenn Kern ohne Luftspalt im Mittelschenkel (also z.B. von 
Gegentakt-Trafo), dann Kernhälften mit 1,5mm Abstand auf allen 3 
Schenkeln montieren - ergibt auch 3mm.)

L-Meter vorhanden? Sonst muß man die Windungszahl auch vorher bestimmen.
(Ungefähr sollte man das sowieso.)

Und ja, es tut auch Lackdraht. Obwohl HF-Litze besser wäre, kann man 
Drosseln bei etwas (ein wenig aber nur) höheren Frequenzen noch sinnvoll 
mit Lackdraht bauen, als Trafos.

Gut, 100kHz sind jetzt nicht sooo viel. Aber ich würde wenigstens 
mehrere dünnere Drähte nehmen, statt einem dicken.

von Boris O. (bohnsorg) Benutzerseite


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Da TME schon weiter oben genannt wurde noch der Nachtrag: die haben auch 
ziemlich große Kerne UND Wickelkörper. Leider nur ohne Luftspalt, muss 
man selbst fitscheln.

von Homo Habilis (Gast)


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Upps, ich habe übrigens 2,3A als "halben Ripple" eingetragen, da oben... 
sorry. ^^

Boris O. schrieb:
> Leider nur ohne Luftspalt

Ausreichend Luftspalt (also "original" im Mittelschenkel, ohne selbst 
durch alle Schenkel einen Luftspalt machen zu müssen - der genau deshalb 
übrigens nur halb so groß sein dürfte) gäb´s beim ETD59 hier:

https://www.spulen.com/ferrit-metallpulverkerne/etd-kerne/etd-59.html

Einen vom Bild links, einen vom Bild rechts. Und im selben Shop gibt´s 
auch das nötige Zubehör: Passender liegender Spulenkörper mit mehreren 
Lötpins, dazu noch zwei Klammern... alles unter:

https://www.spulen.com/spulenkorper-und-zubehor/spulenkorper-fur-etd-kerne.html

...und zwar der vor-vor- und der vor-letzte Artikel (also bei 12 
Artikeln pro Seite dann auf Seite 3). Eine adäquate Lösung...

Bei dem recht großen ETD59 reichen nämlich schon 2mm Luftspalt (Gap), 
damit er viel Strom tragen kann. Und 100µH wären dank des noch ziemlich 
hohen A_L-Wertes bei 2mm Gap (311nH/Wdg.²) schon mit 18 Wdg. zu machen.

Einfach nachrechnen: 100000nH / [311nH / Wdg.²] = ca. 322,5 Wdg.² ; 
Quadratwurzel daraus ist knapp unter 18 ---> aufrunden.

Noch dazu kann man gut und gerne eine höhere Induktivität wählen:

Eigentlich darf man hier (!) beim ETD59 mit 2mm Gap lockerst (!) bis 
zu ca. 25 Windungen gehen (Induktivität dann knapp unter 200µH) - denn 
der Sättigungsstrom wäre dann immer noch über 14A ...

Und da ja der mittlere Strom doch nur 12A sein soll, und der Ripple mit 
200µH nicht mehr 2,3A, sondern noch geringer ist/wäre, wäre die 
Sicherheits- Marge immer noch bei weitem ausreichend.

Man könnte sogar noch ein Stückchen über 200µH hinaus gehen - nur eben 
nicht zu weit. (Wäre I + 1/2 delta I nur exakt 12A, wären sogar über 
250µH drin... theoretisch. Geht natürlich nicht, wenn der mittlere Strom 
12A sein soll.)

Ich meine ja nur, denn ich habe sonst auf die Schnelle keinen anderen 
Kern mit ausreichend Luftspalt gefunden, der so billig zu haben wäre. 
Und außerdem noch die Möglichkeit, zu wickeln, wie Du Lust hast...

...vor allem, weil mit sinkendem Ripple das Pelztierchen effizienter und 
langlebiger wird.

(Man kann auch mehrere Drähte parallel wickeln, und die dann je nach 
Anwendung parallel oder seriell verschalten - um damit irgendwann andere 
Leistungsklassen (bis zu doppelt bei 100µH) zu betreiben. Mit dem selben 
Bauteil.

Zwei parallel ergibt doppelten Strom, zwei seriell ergibt vierfache 
Induktivität. Wie gesagt, gehen auch mehr als zwei - und man könnte 
sogar Anzapfungen machen.)

Oder ... Du guckst nochmal hier, denn ich habe bei TME noch mal genauer 
nach passenden Drosseln gesucht (oberste bitte ignorieren - ist eine 
Gleichtaktdrossel, ließ sich aber nicht parametrisch ausfiltern):

http://www.tme.eu/de/katalog/#id_category=100345&search=drossel&s_field=accuracy&s_order=DESC&visible_params=566%2C370%2C2%2C568%2C2717%2C10%2C38%2C580%2C572&used_params=370%3A24611%2C24612%2C24613%2C24777%3B566%3A25258%2C27151%2C26283%2C25328%3B580%3A2311%3B

Du siehst, da sind Induktivitäten von 100µH bis 220µH bei 
Strombelastbarkeiten von 15A bis 30A - such Dir was aus.

Wenn Du alle (Nr. 2 - 6 auf Seite) bestellst, bist Du ähnlich flexibel, 
wie mit selbst gewickelter Drossel. ^^

Quatsch - mach, wozu Du lustig bist. ;-)

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Warum lernt man das kleine Einmaleins des Spulenwickelns nicht schon im 
ersten Schuljahr? Davon hätte man doch etwas fürs Leben gehabt. Drosseln 
und Transformieren braucht man ja immer wieder mal...

MfG

von THOR (Gast)


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Christian S. schrieb:
> Warum lernt man das kleine Einmaleins des Spulenwickelns nicht
> schon im
> ersten Schuljahr? Davon hätte man doch etwas fürs Leben gehabt. Drosseln
> und Transformieren braucht man ja immer wieder mal...
>
> MfG

Man lernt in der Schule Mathematik und Physik, das muss reichen.

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