Hallo.
Ich möchte die AC- und DC-Widerstände der Wicklungen eines
Hochfrequenztransformators messen, um das Verhältnis R_ac/R_dc zu
bestimmen. Zu Verfügung steht mir dafür ein LCR-Meter. Ich bin nicht
mehr ganz sicher, wie ich da vorgehen muss.
Die Seite, die nicht gemessen wird, wird kurzgeschlossen. Den
AC-Widerstand würde ich dann bei einer hohen Frequenz bestimmen und den
DC-Widerstand bei der geringsten Frequenz (Ich meine es wären 20Hz bei
dem vorhandenen LCR-Meter). Passt das so und ist das Verhältnis von
R_ac/R_dc auf der Primär- und Sekundärseite unterschiedlich?
> Passt das so und ist das Verhältnis von> R_ac/R_dc auf der Primär- und Sekundärseite unterschiedlich?
Wenn die Wicklungen so bemessen sind, dass sie ca. gleiche Verluste
haben, sind die Induktivitäten bezogen auf ü² auch ähnlich, wenn die
Wicklungen in getrennten Kammern nebeneinander liegen.
Liegen sie übereinander, gibt es unterschiedliche Streuinduktivitäten.
Elektrofan schrieb:> Wenn die Wicklungen so bemessen sind, dass sie ca. gleiche Verluste> haben, sind die Induktivitäten bezogen auf ü² auch ähnlich, wenn die> Wicklungen in getrennten Kammern nebeneinander liegen.> Liegen sie übereinander, gibt es unterschiedliche Streuinduktivitäten.
Die Wicklungen sind nebeneinander, in getrennten Kammern.
Martin schrieb:> Klaus R. schrieb:>> Martin schrieb:>>> Hochfrequenztransformators>>>> Wie hoch ist denn die Frequenz?>> mfg Klaus>> 100kHz
Volldraht oder Litze?
Durchmesser?
mfg klaus
Martin schrieb:> AC-Widerstand würde ich dann bei einer hohen Frequenz bestimmen> DC-Widerstand bei der geringsten Frequenz (Ich meine es wären> 20Hz bei dem vorhandenen LCR-Meter).
Nope. DC-Widerstände bestimmt man ganz leicht - Messung/Ohm.
Mit AC-Widerstand ist aber die (komplexe) Impedanz gemeint, und
zwar bei Nennfrequenz (angbl. 100kHz). [Auch ergäbe eine Messung
mit Sinus und Rechteck unterschiedliche Werte. Grund: Oberwellen.]
Statt diesen direkt zu messen (aufwendig), könntest Du ihn jedoch
auch über Induktivität & ohmschen Widerstand berechnen/annähern.
Müsste ich nicht mehr oder weniger das gleiche Verhältnis auf der
Primär- und Sekundärseite erwarten, da ich ja eine Kopplung zwischen der
Primär und Selundärseite habe oder zumindest eine gute Kopplung
anstrebe.
Martin schrieb:> Ich möchte die AC- und DC-Widerstände der Wicklungen eines> Hochfrequenztransformators messen, um das Verhältnis R_ac/R_dc zu> bestimmen.
Bei AC sagt man nicht Widerstand, sondern Impedanz. Das
Formelzeichen ist dann nicht R, sondern Z.
> Zu Verfügung steht mir dafür ein LCR-Meter. Ich bin nicht> mehr ganz sicher, wie ich da vorgehen muss.
(Ohmschen) Widerstand R und Induktivität L messen. Die Impedanz der
Spule ist frequenzabhängig und ergibt sich zu
Z = sqrt(R² + (2·pi·f·L)²)
> Die Seite, die nicht gemessen wird, wird kurzgeschlossen.
Das ist eine blöde Idee. Denn dann mißt du nicht mehr die Induktivität
der jeweiligen Wicklung, sondern die Streuinduktivität.
Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Kurzschlussinduktivität> ist das Verhältnis von R_ac/R_dc auf der Primär- und Sekundärseite> unterschiedlich?
Es kann zumindest unterschiedlich sein. Stell dir einfach vor, zwei
Wicklungen mit der gleichen Windungszahl werden einmal mit dickem und
einmal mit dünnem Draht gemacht. Die Induktivität wäre dann gleich. Der
Widerstand nicht.
Axel S. schrieb:>> Die Seite, die nicht gemessen wird, wird kurzgeschlossen.>> Das ist eine blöde Idee. Denn dann mißt du nicht mehr die Induktivität> der jeweiligen Wicklung, sondern die Streuinduktivität.
Manchmal ist beides interessant, aber der TE nicht sagt, wozu
seine Messungen gut sein sollen, wissen wie das nicht.
Harald W. schrieb:> Axel S. schrieb:> Manchmal ist beides interessant, aber der TE nicht sagt, wozu> seine Messungen gut sein sollen, wissen wie das nicht.
Es geht um den Einfluss der Ac-Verluste, also Skin- und Proximityeffekt
in den Wicklungen. Angestrebt wird ein gutes Ac/DC Verhältnis, in
Idealfall zwischen 1 und 2.
Martin schrieb:> Es geht um den Einfluss der Ac-Verluste, also Skin- und Proximityeffekt
Deswegen meine Frage zu den Drähten, ob Volldraht oder Litze. Bei 100
kHZ ist der Skineffekt noch nicht so ausgeprägt. Aber das weißt Du
sicher auch schon. Wenn nicht, man kann den Skineffekt auch berechnen.
mfg klaus
Martin schrieb:> Harald W. schrieb:>> Axel S. schrieb:>>> Manchmal ist beides interessant, aber der TE nicht sagt, wozu>> seine Messungen gut sein sollen, wissen wie das nicht.>> Es geht um den Einfluss der Ac-Verluste, also Skin- und Proximityeffekt> in den Wicklungen. Angestrebt wird ein gutes Ac/DC Verhältnis, in> Idealfall zwischen 1 und 2.
Oh. Das ist aber wieder eine ganz andere Aufgabenstellung. Dazu mußt du
den ohmschen Anteil der Impedanz bei verschiedenen Frequenzen messen.
Für DC ist das einfach. Für den AC-Fall brauchst du ein LC-Meter, das
die komplexe Impedanz mißt und dir ohmschen und induktiven Anteil
jeweils für sich anzeigt. Und zwar genau bei der Frequenz, die dich
interessiert. Gute LC-Meter können das.
Axel S. schrieb:> Oh. Das ist aber wieder eine ganz andere Aufgabenstellung. Dazu mußt du> den ohmschen Anteil der Impedanz bei verschiedenen Frequenzen messen.
Korrekt. Wobei sich der Realteil der komplexen Impedanz für die
verschiedenen Betriebsmöglichkeiten des Trafos auch noch unterschiedlich
zusammensetzt.
Martin schrieb:> Muss ich eine Seite denn> kurzschließen?
Wenn es dir um die Wirkleistungsverluste des Trafos geht, die sich in
einem R_AC beschreiben lassen, dann tragen neben den Kupferverlusten mit
Skin- und Proximityeffekt auch noch die Kernverluste bei (durch
Ummagnetisierung, ggf. durch Wirbelströme). Die zeigen sich - genau wie
Skin und Proximity - als Änderung im Realteil der komplexen Impedanz.
Der Einfluss der Kernverluste auf R_AC hängt von der Stärke der
Kernmagnetisierung ab (also von deinem Betriebsmodus des Trafos). Den
worst case bezüglich Kernverluste (stärkste Kernmagnetisierung) hast du,
wenn die Sekundärspule im Leerlauf läuft.
Den worst case bezüglich Kupferverluste hast du wahrscheinlich eher,
wenn die Sekundärspule kurzgeschlossen ist (weil dann die Kupferverluste
der Sekundärspule ebenfalls ins Messergebnis eingehen können). Die
tatsächlichen Verhältnisse hängen aber davon ab, welches Verhältnis
Hauptinduktivität, Kernverluste und Streuimpedanz der Sekundärseite
zueinander haben.
Deine Frage (Sekundär kurzschließen oder nicht) ist also nicht ohne
weiteres eindeutig zu beantworten, es kommt darauf an, unter welchen
Betriebbedingungen du dein R_AC bestimmt willst.
Die Gesamtimpedanz des Trafos setzt sich zusammen aus Streuinduktivität
und Kupferwiderstand (jeweils primär und sekundär), Hauptinduktivität
und Kernverlust (drei induktive und drei ohmsche Beiträge).
https://de.wikipedia.org/wiki/Realer_Transformator#T-Ersatzschaltbild
Im Prinzip kannst du sämtliche Einzelbeiträge einzeln bestimmen, indem
du von beiden Seiten sowohl Kurzschluss als auch Leerlaufmessungen mit
dem LCR-Meter machst. Daraus lassen sich alle Größen des
T-Ersatzschaltbildes berechnen.
Ist allerdings ein wenig aufwändig. Wenn man so einen simplen Trafo
wirkich vollständig beschreiben will, wird es tatsächlich ein wenig
kompliziert. Und die Relevanz ist dann noch weiter fraglich, weil
nichtlineare Effekt dabei nicht berücksichtigt werden (das LCR-Meter
bewirkt im Normalfall nicht die selbe Magnetisierung, die später im
realen Betrieb vorliegen wird.)
