Hallo zusammen,
ich würde gern den Wirkungsgrad eines Übertragers für ein DC/DC Wandler
bestimmen, bin mir aber noch nicht sicher wie ich das anstelle. Die
Verluste setzen sich ja zum größten Teil aus den Kupferverlusten und den
Eisenverlusten zusammen. Kann das Messtechnisch ermittelt werden?
Also die Kupferverluste sind ja eigentlich nur der Widerstand der der
Primär und Sekundärwicklung. Aber wie bekomme ich den die Eisenverluste
heraus?
Falk B. schrieb:> Hysteresekurve ausmessen.
Mal einen Leerlauf- und Kurzschlussversuch machen. Leerlaufversuch
liefert die Eisenverluste, Kurzschlussversuch die Kupferverluste.
Messe die Temperaturerhöhung im Betrieb und lass durch einen identischen
Übertrager bei gleichen Einbaubedingungen einen so großen Gleichstrom
fließen, bis er die gleiche Temperaturerhöhung zeigt. Damit kannst Du
die Verlustleistung des Überträgers und somit auch den Wirkungsgrad
bestimmen.
Hallo,
die Verluste der Schaltung interessieren mich erstmal nicht, ich brauch
nur die Verluste des Übertragers.
@Falk
mit der Hysteresekurve kann ich dann also noch die
Ummagenetisierungsverluste bestimmen?
@Ingo
bei welcher Frequenz sollte ich das machen? Ich kenne das noch von den
50Hz Trafos. Das wird dann einfach in der bestehenden Schaltung gemacht?
@j.v.
Wenn ich das tue habe ich doch nur in der Primärseite einen Strom
fließen, da nur DC. Mir ist das nicht ganz klar was es bringen soll.
Uwe schrieb:> Mir ist das nicht ganz klar was es bringen soll.
P = U x I, beide Größen (U und I) kannst Du mit einem Multimeter recht
genau bestimmen und damit die Leistung berechnen.
Beide Übertrager werden bei gleicher Verlustleistung (egal wie sie
erzeugt wurde) gleich warm.
Damit hast Du die reine Verlustleistung des Übertragers im
Wandlerbetrieb ohne irgendwelche Verlustleistungen weiterer Bauteile
bestimmt.
Hierbei bleibt zu berücksichtigen, dass im Betriebsfall der Trafo auch
von benachbarten Teilen mit geheizt werden kann - was bei der
anschließenden Gleichstrommessung eben nicht der Fall ist.
Ansonsten ist die Verlustbestimmung in einem Schaltwandler-Trafo eine
recht komplizierte Angelegenheit:
Kernverluste bestimmt man, bei gegebenem Kern und gegebener
Taktfrequenz, über die magnetische Flußänderung. Letztere ergibt sich
aus Wickeldaten, Stromstärke und Kernquerschnitt.
Kupferverluste nehmen aufgrund von Stromverdrängung zu mit wachsender
Frequenz, hier ist vor allen Dingen der proximity-Effekt zu betrachten.
Es soll Menschen geben, die so etwas über finite Elemente Analyse
bestimmen können. Zu diesen Auserwählten gehöre ich nicht...
>>Also die Kupferverluste sind ja eigentlich nur der Widerstand der>>der Primär und Sekundärwicklung
Mitunter kommen noch Wirbelstromverluste hinzu, wenn das Magnetfeld
(z.B. vom Luftspalt) den Wickelraum durchsetzt.
Bei einem Flyback Konverter führt dann z.B. eine "hohe" Streuung des
"Trafos" zu zusätzlichen Verlusten im Schalttransistor oder dem
Snubber-Netzwerk. Je besser der TRafo (geringe Streuung) desto besser
beim Flyback.
Grundsätzlich schöner Ansatz, j.v.
Eine Frage meinerseits:
j.v. schrieb:> P = U x I, beide Größen (U und I) kannst Du mit einem Multimeter recht> genau bestimmen und damit die Leistung berechnen.
Ein Übertrager kann kein DC, da er irgendwann sättigt aufgrund der
Volt-Second Balance.
Und überhaupt, würden mit dem DC Ansatz lediglich die DC Kupferverluste
für eine Temperaturerhöhung sorgen. Der ohmsche Widerstand bei 0Hz ist
in der Regel gering im Vergleich zum AC Widerstand. Mir stellt sich
entsprechend die Frage, wie viel Strom im Endeffekt benötigt wird, um
eine vernünftige Temperaturerhöhung zu erreichen, so dass die
Messtoleranzen wenig Einfluss haben.
Magst du ein wenig näher erläutern, wie genau der DC Ansatz bei einem
Übertrager funktionieren kann?
Gruß,
voltwide schrieb:> die so etwas über finite Elemente Analyse> bestimmen können. Zu diesen Auserwählten gehöre ich nicht...
Dowell's Equation bringt meist hinreichend Informationen bezüglich des
AC Widerstandes in magnetischen Bauteilen.
Erst bei Litze und Hotspots aufgrund von Airgaps wird es kompliziert,
und FEA hilft weiter. Ansonsten braucht man sowas nicht unbedingt.
Gruß,
Zum DC Betrieb des Uebertragers. Eines identischen Uebertragers. Der
Trick dabei ist mit einem linearen Powersupply die DC Stroeme gemess den
AC Effektivwerten fliessen zu lassen und die Erwaermung zu vergleichen.
Ja, damit misst man ausschliesslich die ohmschen Verluste.
Uwe schrieb:> Kann das Messtechnisch ermittelt werden?
Ach du meine Güte, denkt ihr kompliziert.
Ja, man kann es messen.
Einfach an der real existierenden Schaltung im Betrieb nachmessen, was
vorne reingeht, und was hinten rauskommt. Aus der Differenz den
Wirkungsgrad berechnen, das war doch die Frage.
der schreckliche Sven schrieb:> Ach du meine Güte, denkt ihr kompliziert.> Ja, man kann es messen.> Einfach an der real existierenden Schaltung im Betrieb nachmessen, was> vorne reingeht, und was hinten rauskommt. Aus der Differenz den> Wirkungsgrad berechnen, das war doch die Frage.
Na, dann schreib mal auf, wie man das im laufenden Betrieb misst.
"Einfach an der real existierenden Schaltung im Betrieb nachmessen...."
Gute Trafos haben Wirkungsgrade über 95%. Jetzt betreiben wir den Trafo
mal mit 500kHz (ist jetzt nicht abartig hoch). Die Strom/Spannungsformen
sind dreieck- bzw. rechteckförmig. Um diese genau zu messen brauchen wir
bestimmt ne Bandbreite von 5MHz. Bei dieser müssen wir Spannungen und
Ströme jeweils primär und sekundärseitig messen, inkl der Zeitbeziehung
(Phase) zwischen ihnen. Wenn wir pro Größe 1% Genauigkeit erreichen,
machen wir, da es 4 Größen sind, schon 4% Fehler. Ok, wir erhöhen die
Genauigkeit auf 0.1%, ist ja so "einfach"......
Und der (numerische-) Mathematiker hat noch gewarnt: Vorsicht bei der
Differenz großer Größen (Eingangs-Ausgangsleistung=Verluste)
Kein Problem:
Bei einem DC-DC Wandler kann man Eingangs - und Ausgangsleistung ganz
simpel mit dem Multimeter bestimmen. Die Leistungshalbleiter sitzen auf
Kühlkörpern mit bekanntem Wärmewiderstand. Mittels Temperaturmessung
lässt sich deren Verlustleistung bestimmen. Der Rest bleibt im
Übertrager. Wer es genau nimmt, berücksichtigt noch Snubber-Widerstand
und Leiterbahnen. Und wem die Rechnerei zu viel wird, freut sich, wenn
er sich an seinem Wandler nicht die Finger verbrennt
Zu "ist einfach" und "kein Problem"
Spätestens wenn man Wirkungsgrade über 1 misst wird man entweder etwas
kritischer der eigenen Messung gegenüber oder man wandert ins "Over
Unity" Lager ab.....