Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 10A Siebung, Ringkerntrafo


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von CLC (Gast)


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Hallo,
ich brauch ein Netzteil für meine Modellbau Spielereien.
Und hab dafür noch einen Ringkerntrafo liegen mit 2x 20V 5,5A.
Ich würde die Spannung gerne auf 1,5V Ubr begrenzen.

Da die Spule einen merklichen Teil der kosten ausmacht, und eine LC 
Siebung komplexer in der Berechnung ist.
Wäre meine Frage ob es dafür eine Faustregel gibt. Und weil ich leider 
keine Erfahrungen habe welche Art von Drosselspule eignen sich denn 
dafür am besten?

Seit also bitte nicht zu sträng, mir fehlt es an Erfahrungen ;-).

von Michael B. (laberkopp)


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CLC schrieb:
> Und hab dafür noch einen Ringkerntrafo liegen mit 2x 20V 5,5A.
> Ich würde die Spannung gerne auf 1,5V Ubr begrenzen.

Du meinst wohl die Ripplespannung.

20V~ mit 11A ergeben nach Gleichrichtung

20V(+/-10%)*1.414 - 2V (Brückengleichrichterdioden) = 26.26V(+/-10)

und nur noch eine Strombelastbarkeit von ca. 7A.

Damit bei 7A die Spannung in der 1/100 Sekunde zwischen 2 
Sinushalbwellen um nicht mehr als 1.5V fällt, braucht man eine Kapazität 
von 45000uF, weil 10000uF bei 1A zu 1V Ripple führen.

Die Toleranz von -20% bei Elkos ist abgedeckt, weil die Sinuswelle nicht 
die ganze 1/100 Sekunde überbrückt werden muss, sondern nur ca. 8ms.

: Bearbeitet durch User
von nachtmix (Gast)


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Michael B. schrieb:
> 0V~ mit 11A ergeben nach Gleichrichtung
>
> 20V(+/-10%)*1.414 - 2V (Brückengleichrichterdioden)

Ist falsch, da der  TE richtiger Weise nach einer Siebung mit L gefragt 
hattte.
Dann ist die DC-Ausgangspannung (ohne die Verluste des Gleichrichters) 
das 0,9-fache der Trafospannung.

von Peter M. (r2d3)


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Michael B. schrieb:
> 20V~ mit 11A ergeben nach Gleichrichtung
>
> 20V(+/-10%)*1.414 - 2V (Brückengleichrichterdioden) = 26.26V(+/-10)
>
> und nur noch eine Strombelastbarkeit von ca. 7A.

Woher rührt die Reduzierung?
Als fortgeschrittener Anfänger ist mir das nicht klar.

von nachtmix (Gast)


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Wofür brauchst du so wenig Spannung bei so hohem Strom?
Elektrolyse?

Man arbeitet bei so niedrigen Spannungen nicht mehr mit normalen Dioden, 
sondern nimmt MOSFETs als Synchrongleichrichter.
Eine so hohe Eingangsspannung ist aber sehr ungünstig.

von Michael B. (laberkopp)


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Peter M. schrieb:
> Woher rührt die Reduzierung?

Einerseits ist ein Gleichrichter kein Perpetuum Mobile,
wenn die rms Eingangsspannung (26.216V) zur Spitzenspannung (*1.414) 
verwandelt wird, sinkt andererseits auch der Strom um diese 1.414.

Andererseits wird der Strom beim Laden des Siebelkos in kurzen Pulsen 
mit hohem Strom entnommen, und das belastet den Trafo mehr als 
konstanter Gleichstrom (den er nicht transformieren könnte) oder rms 
Wechselstrom.

Das macht noch mal einen Fakto von 1.1 aus, allerdings ist dieser Faktor 
abhängig von der Ripplespannung, eigentlich für 20%, seine 1.5V sind 
weniger, also ist der Faktor höher.

von nachtmix (Gast)


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Peter M. schrieb:
>> und nur noch eine Strombelastbarkeit von ca. 7A.
>
> Woher rührt die Reduzierung?

Verringerung des Stromflusswinkels und demzufolge hohe Spitzenströme. Da 
die Stromwärme proprtional zu I² ist, steigt dan ihr Mittelwert.

von Bs (Gast)


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CLC schrieb:
> ich brauch ein Netzteil für meine Modellbau Spielereien.
> Und hab dafür noch einen Ringkerntrafo liegen mit 2x 20V 5,5A.

Was soll heraus kommen an Spannung und Strom?

nachtmix schrieb:
>> Woher rührt die Reduzierung?
>
> Verringerung des Stromflusswinkels und demzufolge hohe Spitzenströme.

Das ist mit um so größerer Drossel um so weniger der Fall.
Der Trafo läßt sich daher mit steigender Drosselgröße immer
mehr in Richtung "voll" ausnutzen, nahe der Belastung mit R.

nachtmix schrieb:
> das 0,9-fache der Trafospannung.

Ja, ca. Je größer die Drossel, um so niedriger.
Kann man auch berechnen, wenn man die Anforderungen kennt.

von Bs (Gast)


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Bs schrieb:
> Was soll heraus kommen an Spannung und Strom?

Für eine Drossel im Continuous Conduction Mode wäre
auch die minimale Belastung ausschlaggebend.
(Wenn man denn so weit gehen wollte.)

von Bs (Gast)


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CLC schrieb:
> welche Art von Drosselspule eignen sich denn
> dafür am besten?

"Kommt drauf an."

Vor den Gleichrichter gesetzt tut eine AC-Drossel ohne Luftspalt zu 
99% das selbe, wie nach dem Gleichrichter eine (weit größere) 
DC-Drossel mit Luftspalt. Außer, man will wirklich völlig 
kontinuierlichen Drosselstrom - aber die Zeiten sind vorbei, in denen 
man eine extrem große DC-Drossel verwendet hat, um einen nur kleinen 
ELKO auszugleichen.

Wie immer wären die "genauen" Anforderungen von Vorteil, und ja, für so 
hohe Ströme wären FETs sehr im Vorteil - die Verlustleistung sinkt 
stark, und die Ausgangsspannung ist höher. An die 40 Watt 
Verlustleistung sind ja nicht wenig. Siehe LT4320, ein IC das nur noch 4 
N-MOSFETs braucht, für einen kompletten "Ideale Dioden 
Brückengleichrichter".

von hinz (Gast)


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Bs schrieb:
> Vor den Gleichrichter gesetzt tut eine AC-Drossel ohne Luftspalt zu
> 99% das selbe, wie nach dem Gleichrichter eine (weit größere)
> DC-Drossel mit Luftspalt.

Auch dieses Gerücht wird wohl nie aussterben.

von Bs (Gast)


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hinz schrieb:
> Bs schrieb:
>> Vor den Gleichrichter gesetzt tut eine AC-Drossel ohne Luftspalt zu
>> 99% das selbe, wie nach dem Gleichrichter eine (weit größere)
>> DC-Drossel mit Luftspalt.
>
> Auch dieses Gerücht wird wohl nie aussterben.

http://sound.whsites.net/lamps/pfc-passive.html#acc

...und gleich darunter die DC-Version.
Bist Du Dir sicher, daß das nicht so ist?

Ich hatte nämlich die "Ausnahme" genannt:

Wirklich kontinuierlicher Stromfluß ist nur
mit einer DC-Drossel möglich.

Wogegen mit einer AC-Drossel keine Überhöhung der
gesiebten Spannung zu erwarten ist - welche ein
ernstzunehmendes Problem für die angeschlossenen
Geräte sein kann, mit DC-Siebung.

Ähnlich wie diese "künstliche" Steigerung der
Streuinduktivität wirkt natürlich ein magnetischer
Nebenschluß, aka Streufeldtrafo.

Man kann auch in die Zuleitung zur Primärwicklung
eine Drossel setzen (weit weniger Strombelastung).
Zu den anderen Vorteilen kommt dann auch noch
der geringere Magnetisierungs-/Leerlaufstrom.

Sag mir doch, woran dies scheitern soll.
Bitte mal etwas gesprächiger, hinz.

von CLC (Gast)


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Ich brauch ein Netzteil für meinen Lipo Lader (Max Input 30V). Und ich 
hab noch die Innereien samt Display von einem Labornetzteil in einer 
Kiste liegen( max Input 60V) das ganze kommt dann in ein Bopla Tisch 
Gehäuse.

Geplant war das ich den Ringkerntrafo in Reihe oder Parallel betreiben 
kann. Je nach dem was ich brauche( Schalter oder Brücken). Wobei ich den 
Vorrangig Parallel betreiben werde.

Es gleicht ein wenig einem Resteverwerten. Die Anforderungen sind also 
nicht sehr hoch.

Der Trafo wird Parallel auch mal mit 8A über eine längere Zeit 
belastet(1-2h), deswegen bin ich auch auf eine CLC Siebung gekommen.

Gruß

von Bs (Gast)


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Wenn zu mühselig, hier ein Auszug:

http://www.block.eu/de_DE/inlinelexicon/79288/

Netzdrossel

Der übliche Einsatz dieser Drosseln erfolgt am Netz in Reihenschaltung 
zum Verbraucher. Es sind 1-phasige und 3-phasige Ausführungen verfügbar. 
Folgende wichtige Schutzfunktionen werden erzielt:

--- Dämpfung von Oberschwingungsströmen, resultierend aus dem 
frequenzabhängigen induktiven Widerstand
--- Anlaufstrombegrenzung für den Verbraucher und somit geringerer 
Bauteilestress z. B. bei Gleichrichterschaltungen
--- Gewährleistung der häufig von den EVUs 
(Elektroversorgungsunternehmen) geforderten Kurzschlussspannung UK von 4 
% zum Netz

Punkt 2 ist hier interessant. Selbstverständlich wird die
geringere Strombelastung der Gleichrichter durch vergrößern
des Stromflußwinkels erreicht, und diese Vergrößerung -
ebenso wie der verringerte Anlaufstrom - durch die erhöhte
Impedanz in Serie.

von hinz (Gast)


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Bs schrieb:
> Bist Du Dir sicher, daß das nicht so ist?

Ja, auch die AC-Drossel benötigt sinnvollerweise einen Luftspalt. Die 
Magnetisierung hängt vom Spitzenstrom ab, der Richtungswechsel spielt 
dabei keine Rolle.

von Bs (Gast)


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CLC schrieb:
> Der Trafo wird Parallel auch mal mit 8A über eine längere Zeit
> belastet(1-2h), deswegen bin ich auch auf eine CLC Siebung gekommen.

Soll also in einen Schaltnetzteil-LiPo-Lader (<30VDC Input)?

Wie kommst Du auf diesen Wert von 8A? Bei welcher Spannung?

Und nun eine "CLC" Siebung? Wieder was minimal Anderes. :)

CLC schrieb:
> Geplant war das ich den Ringkerntrafo in Reihe oder Parallel betreiben
> kann. Je nach dem was ich brauche( Schalter oder Brücken). Wobei ich den
> Vorrangig Parallel betreiben werde.

Natürlich könnte man sogar eine doppelte Drossel auf einem Kern
so mit-verschalten, daß die Welligkeit für beides ähnlich wäre.

von nachtmix (Gast)


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CLC schrieb:
> brauch ein Netzteil für meinen Lipo Lader (Max Input 30V)

Was sollte dann die Forderung nach 1,5V?

von MiWi (Gast)


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nachtmix schrieb:
> CLC schrieb:
>> brauch ein Netzteil für meinen Lipo Lader (Max Input 30V)
>
> Was sollte dann die Forderung nach 1,5V?

Ubr ist die _Br_umm_S_pannung. und nicht wie schon mehrmals von Dir 
vermutet die Ausgangsspannung. Steht ja eh im ersten Posting, oder?

MiWi

von Mikro 7. (mikro77)


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Was aber nicht wirklich weiter hilft, da er nicht gesagt hat, was er an 
Ausgangsspannung/Strom haben möchte.

von CLC (Gast)


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> Soll also in einen Schaltnetzteil-LiPo-Lader (<30VDC Input)?
>
> Wie kommst Du auf diesen Wert von 8A? Bei welcher Spannung?
>
> Und nun eine "CLC" Siebung? Wieder was minimal Anderes. :)
>

1. Ja maximal dürfen 30V anliegen.
2. 8A wäre der erwünschte Ladestrom bei 4s-5s (16,8V - 21V)
3. Ob CLC oder LC wäre mir ja egal, es soll sinn machen und die 
günstigste Variante sein.

von Michael B. (laberkopp)


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nachtmix schrieb:
> Ist falsch, da der  TE richtiger Weise nach einer Siebung mit L gefragt
> hattte.
> Dann ist die DC-Ausgangspannung (ohne die Verluste des Gleichrichters)
> das 0,9-fache der Trafospannung.

Oh, ich hab mir die Mühe gemacht, eine LC-Siebung auszurechnen:

1.5V Ripple bekommt er bei 10A mit 5mH und 10000uF

von Dennis K. (scarfaceno1)


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CLC schrieb:
> Seit also bitte nicht zu sträng, mir fehlt es an Erfahrungen ;-).

... nicht nur in der Elektronik...

von Lurchi (Gast)


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Wenn man schon am Reste verwerten ist, könnte man ggf. aus einem alten 
PC Netzteils (schwere Ausführung mit passivem PFC) noch eine PFC Drossel 
für die Primärseite wiederverwenden. Die Größe könnte so etwa hinkommen.

Bei der Leistung wäre es gut wenn die Strombegrenzung / 
Spannungsanpassung über einen Schaltwandler erfolgt. Sofern man da nicht 
zu sehr an die Leistungsgrenzen geht, kann der meist auch einiges an 
Rippel ausgleichen.

von hinz (Gast)


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Lurchi schrieb:
> Wenn man schon am Reste verwerten ist, könnte man ggf. aus einem alten
> PC Netzteils (schwere Ausführung mit passivem PFC) noch eine PFC Drossel
> für die Primärseite wiederverwenden. Die Größe könnte so etwa hinkommen.

http://www.edugeek.net/forums/jokes-interweb-things/93809-psu-made-cement.html

von Peter D. (peda)


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Bs schrieb:
> Vor den Gleichrichter gesetzt tut eine AC-Drossel ohne Luftspalt zu
> 99% das selbe, wie nach dem Gleichrichter eine (weit größere)
> DC-Drossel mit Luftspalt.

Nö.
Die AC-Drossel bildet einen Blindwiderstand, d.h. entspricht einer 
RC-Siebung.
Nur die DC-Drossel mach eine LC-Siebung, liefert also die geringere 
Brummspannung.

von Bs (Gast)


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CLC schrieb:
> es soll sinn machen und die günstigste Variante sein.

Die günstigste Variante (außer vielleicht, man hat bestimmte Teile 
vorrätig, und will sie womöglich / unbedingt verbauen) wäre wohl, 
zuallererst die minimale Eingangsspannung des Laders zu ermitteln...

Diese hängt von der darin verwendeten Topologie ab. Es dürfte sich hier 
wohl eh schon um einen Schaltwandler handeln. Ich vermute zwar mal 
einen Strom-geregelten Buck (Step-Down), möglich ist aber auch eine 
sowohl ab- als auch aufwärts-wandel-fähige Topologie (Buck-Boost) - 
allerdings unwahrscheinlich.

Kennt man diese Topologie, oder besser deren V_in Bereich für sichere 
Funktion, kann man a.) extrem preisgünstig: allein einen ELKO verwenden, 
der bei geplanter maximaler Stromentnahme nicht unter V_in(min) entladen 
wird; oder b.) etwas teurer: eine LC- oder CLC-Siebung mit einbauen.

Ist es ein Buck, wird vermutlich der erlaubte V_in Bereich variabel 
sein:
Und zwar (ähnlich wie bei einem Linearregler) einen bestimmten, relativ 
geringen, Spannungswert über der gewünschten Ladeschlußspannung (also 
abhängig von der Anzahl der Zellen in Serie).

Nachdem ich nun mehr (noch nicht alles) von den Anforderungen weiß,
eine kleine Zusammenfassung :

Nötig ist eine Drossel hier wohl nicht unbedingt, allerdings läßt sich 
(und das wäre vor allem bei sehr "engem" V_in Bereich des Laders der 
Fall) halt der Stromflußwinkel der Gleichrichtung auch dadurch 
vergrößern.

Je nach Drossel würde sich sogar der Einschaltstrom (der Stromstoß, der 
sonst ungehindert den ELKO auflädt) mehr oder weniger verringern.
Die Dioden würden durch beide Effekte geschont/ entlastet, und durch 
größeren Stromflußwinkel würde die Trafoausnutzung auch besser.

Je nach Eingangsspannungsbereich des Laders aber könnte man auf die 
Drossel schon auch verzichten. Oder aber über eine LC- oder (CL*/)CLC- 
Kombination alles erst ermöglichen. Eventuell gar mit einem 
Folienkondensator als Ladekondensator, falls (CL*/)CLC und niedrige V_in 
möglich...

(* Übrigens: Ist der Lader ein Schaltwandler, hat er ebenfalls einen 
Eingangs-ELKO. Setzt man also eine Drossel seriell davor, und vor diese 
noch parallel zu allem einen Kondenstor, ist es effektiv ein 
CLC-/PI-Filter.)

Bitte also nenne die exakten Datenblatt-/ Manual-Angaben, oder noch 
besser: Verlinke das Datenblatt / Manual, für "eigene Einblicke"... ;-)

von Peter D. (peda)


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CLC schrieb:
> mir fehlt es an Erfahrungen ;-).

Dann nimm ein 24V Schaltnetzteil von der Stange.
Ansonsten kann es gut sein, daß Du den Lader mit Deinen Basteleien 
himmelst. Wie teuer war der denn?

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