Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Leerlaufverluste Ringkerntrafo


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von Mark T. (bitts)


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Hallo,

in welcher Höhe sind Leerlaufverluste bei Ringkerntrafos üblich?
Da es von der Größe abhängen dürfte: z.B. 500 VA-Trafo mit 230/30V

von Udo K. (udok)


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ca. 0.5%

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von eProfi (Gast)


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Das kann man überhaupt nicht pauschal sagen. Es kommt darauf an, wie der 
Hersteller den Trafo ausgelegt hat, in welche Richtung die Optimierung 
zielte.
Z.B. kann auf die Herstellkosten hin optimiert werden, dann werden 
weniger Windungen Kupfer draufgewickelt, die Magnetisierung, 
Sättigungsverluste und Ruhestrom steigen.
Die angegebenen 0,5% beziehen sich vermutlich auf die 500VA, d.h. 2,5W 
Leerlaufverlust (Wirkleistung), das könnte hinkommen.
Blindleistung ist etwas höher.

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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Dafür gibt es Datenblätter.

von Mark T. (bitts)


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Danke Leute.
Ich hatte mir zwei Datenblätter angesehen, aber darin keine Angaben zum 
Leerlaufverlust gefunden.
Im angehängten Datenblatt werden 3,7 W angegeben.

von Manfred (Gast)


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eProfi schrieb:
> Das kann man überhaupt nicht pauschal sagen. Es kommt darauf an, wie der
> Hersteller den Trafo ausgelegt hat,

JA!

> Z.B. kann auf die Herstellkosten hin optimiert werden, dann werden
> weniger Windungen Kupfer draufgewickelt, die Magnetisierung,
> Sättigungsverluste und Ruhestrom steigen.

Einen solchen habe ich aus einer Wandleuchte, deutscher Hersteller 
drauf, aber 50 VA Ringkerntrafo Made in China drin: Das Ding ist im 
Leerlauf richtig mies. Messe ich am Stelltrafo primär Strom über 
Spannung, sehe ich, dass der knapp an der Sättigung klebt.

Sobald er 20 oder mehr Watt Halogenbirnchen als Last sieht, benimmt er 
sich anständig - ein Beispiel für gespartes Kupfer.

von Jens G. (jensig)


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Na gut - solange der Schalter vor dem Trafo ist, und das Lämpchen mit 
richtiger Leistung immer sekundärseitig angeschlossen ist, ist das doch 
ok - oder?

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von Mark T. (bitts)


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Manfred schrieb:
> eProfi schrieb:

>> Z.B. kann auf die Herstellkosten hin optimiert werden, dann werden
>> weniger Windungen Kupfer draufgewickelt, die Magnetisierung,
>> Sättigungsverluste und Ruhestrom steigen.
>
> Einen solchen habe ich aus einer Wandleuchte, deutscher Hersteller
> drauf, aber 50 VA Ringkerntrafo Made in China drin: Das Ding ist im
> Leerlauf richtig mies. Messe ich am Stelltrafo primär Strom über
> Spannung, sehe ich, dass der knapp an der Sättigung klebt.

Steigt der Strom in Scheitelpunktnähe stark an?

> Sobald er 20 oder mehr Watt Halogenbirnchen als Last sieht, benimmt er
> sich anständig - ein Beispiel für gespartes Kupfer.

Kannst du mir auf die Sprünge helfen, wieso der Trafo mit Last anständig 
läuft und ohne nicht?

von Manfred (Gast)


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Jens G. schrieb:
> Na gut - solange der Schalter vor dem Trafo ist, und das Lämpchen mit
> richtiger Leistung immer sekundärseitig angeschlossen ist, ist das doch
> ok - oder?

Für die beabsichtigte Anwendung, Lichtschalter sind vor der Leuchte und 
von den 5x10 Watt Halogenlampen sind sicherlich niemals alle defekt, 
passt das.

Auffällig wurde es, als ich die Halogenlampen durch LEDs ersetzt habe 
und das Ding laut brummte. Da ist jetzt ein anderer Trafo drin, aber es 
ärgert mich, dass ich den 12V-Ringkerntrafo aufgrund seiner 
Leerlaufeigenschaften nicht in Bastelprojekte verwursten kann.

Aus anderen Halogenleuchten geerntete Trafos benehmen sich im Leerlauf 
besser, sind aber keine Ringkerne.

Ich habe früher in der Prüftechnik etliche Ringkerntrafos eines 
norddeutschen Herstellers verbaut, von denen kannte ich solches 
Verhalten nicht.

von voltwide (Gast)


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Unter Last fällt Spannung über dem Kupferwiderstand der Primärwicklung 
ab und reduziert damit die verbleibende primäre Induktionsspannung - 
damit verringert sich die Magnetisierung des Kernes unter Last. 
Entsprechend fällt der primäre Magnetisierungsstrom.

von Manfred (Gast)


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Mark T. schrieb:
>> Leerlauf richtig mies. Messe ich am Stelltrafo primär Strom über
>> Spannung, sehe ich, dass der knapp an der Sättigung klebt.
> Steigt der Strom in Scheitelpunktnähe stark an?

Ich drehe die Spannung langsam hoch und beobachte dabei den Strom. Über 
einen großen Bereich ist der Zusammenhang einigermaßen linear und steigt 
dann ab ca. 200 Volt stärker an.

>> Sobald er 20 oder mehr Watt Halogenbirnchen als Last sieht, benimmt er
>> sich anständig - ein Beispiel für gespartes Kupfer.
>
> Kannst du mir auf die Sprünge helfen,
> wieso der Trafo mit Last anständig läuft und ohne nicht?

Der Laststrom verändert das Magnetfeld, eine mathematisch-theoretische 
Abhandlung kann ich nicht liefern. Hilft uns da jemand anderes aus?

Das ist das gleiche Spiel wie bei manchen Fernost-Steckernetzteilen: Die 
werden im Leerlauf deutlich wärmer als unter Last.

von Lurchi (Gast)


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Manfred schrieb:
> Das ist das gleiche Spiel wie bei manchen Fernost-Steckernetzteilen: Die
> werden im Leerlauf deutlich wärmer als unter Last.

Die Steckernetzteile sind ein ganz andere Leistungsklasse. Bei kleiner 
Leistung unter etwa 3 VA - noch schlimmer bei 1 VA ist der 
Spannungsabfall durch die Last schon relevant und entsprechend reduziert 
sich auch das Magnetfeld mit der Belastung. Wenn sehr knapp ausgelegt 
kann so ein Trafo ohne Last bis in die Sättigung kommen und dann 
tatsächlich im Leerlauf mehr Leistung aufnehmen als unter Nennlast.

Die Ringkerntrafos > 100 VA sind aber eine ganz andere Leistungsklasse: 
Da ist auch bei Nennlast der Spannungsabfall noch recht gering und 
entsprechend ändert sich das Magnetfeld nur minimal. Andererseits ist 
dann auch die Sättigung deutlich dramatischer. Einmal in der Sättigung 
geht der Strom dann wirklich hoch, auch wenn die Spannung schon fast 
wieder bei 0 ist.

Das sollte man an der Wellenform für den Primärstrom sehen können. Mit 
einem Stromtransformator sollte das gut auf dem Scope sichtbar sein.

von Hp M. (nachtmix)


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Manfred schrieb:
> Der Laststrom verändert das Magnetfeld, eine mathematisch-theoretische
> Abhandlung kann ich nicht liefern. Hilft uns da jemand anderes aus?

Hat voltwide im Beitrag davor schon getan.

Aber mies bleibt ein so dimensionierter Trafo trotzdem.

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von Harald W. (wilhelms)


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Manfred schrieb:

> Es ärgert mich, dass ich den 12V-Ringkerntrafo aufgrund seiner
> Leerlaufeigenschaften nicht in Bastelprojekte verwursten kann.

Du kannst ja ein paar zusätzliche Windungen aufbringen und mit
der Primärwicklung in Reihe schalten.

von Mark T. (bitts)


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Danke für die Erklärung, klingt plausibel.

Wir haben hier auch eine Leuchte, die von Halogen auf LED umgerüstet 
wurde. Auf dem Ringkerntrafo sind afair 60 VA angegeben und er wird 
aktuell mit rund 15 W LED-Leuchtmitteln belastet, wobei er leise brummt.

Einen Stelltrafo habe ich nicht. Vielleicht schalte ich testweise einen 
Widerstand in Reihe. Es wäre ja blöd, wenn das Ding mit effizienteren 
Leuchtmitteln mehr Energie verbraten würde.

von Armin X. (werweiswas)


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Mark T. schrieb:
> Wir haben hier auch eine Leuchte, die von Halogen auf LED umgerüstet
> wurde. Auf dem Ringkerntrafo sind afair 60 VA angegeben und er wird
> aktuell mit rund 15 W LED-Leuchtmitteln belastet, wobei er leise brummt.

Ich würde auch darauf tippen, dass die den LEDs vorgeschaltete 
Gleichrichtung und wahrscheinlich mit vorhandene Siebung ihren Teil zum 
Problem beiträgt.
Ich kenne es von geöffneten MR16(?) LED-Leuchtmitteln, dass darin ein 
Gleichrichter aus Schottkydioden eingebaut ist und nachfolgend etwas 
Siebung mittels kleinem Elko. Das verschiebt die Zeit des Stromflusses 
mit recht großen Stromspitzen in den Scheitelpunkt der Wechselspannung. 
Das wiederum kann dazuführen, dass nicht ganz stramm gewickelte und 
unvergossene Ringkerntrafos zu vibrieren beginnen.

von Hp M. (nachtmix)


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Mark T. schrieb:
> er wird
> aktuell mit rund 15 W LED-Leuchtmitteln belastet, wobei er leise brummt.

Brummt er auch im Leerlauf?
Dann wäre die Magnetostriktion des Eisenkerns die Ursache.
Diese Schwingungen haben aber eine sehr kleine Amplitude, und deshalb 
ist es oft nicht der Trafo, der das störende Geräusch macht, sondern der 
Untergrund. Z.B. ein Blechgehäuse oder eine hohle Holzkonstruktion. Mit 
einer elastischen Montage des Trafos, z.B. Gummipuffer oder 
zwischenlegen von Gummimatten kann dann evtl. das Geräusch reduzieren.

Mark T. schrieb:
> Einen Stelltrafo habe ich nicht. Vielleicht schalte ich testweise einen
> Widerstand in Reihe. Es wäre ja blöd, wenn das Ding mit effizienteren
> Leuchtmitteln mehr Energie verbraten würde.

Das brauchst du nicht zu befürchten, denn die ohmschen Trafoverluste 
sinken durch den geringeren Strom der LED weit mehr ab, als die 
Hystereseverluste des Eisenkerns steigen.
Mit einem Widerstand verschlechterst du den Wirkungsgrad des nun 
überdimensionierten Trafos nur weiter.
Trotzdem könnte der Versuch lohnen, wenn dadurch die Geräuschentwicklung 
reduziert wird.

: Bearbeitet durch User
von Mark T. (bitts)


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Ich habe gerade Vergleichtests im Leerlauf, mit 50 und mit 70 W 
Halogenleuchtmitteln gemacht. Das Brummen bleibt immer gleich. D.h., es 
könnte schon minimale Unterschiede geben, aber da ich beim Anstecken und 
Abziehen der Leuchtmittel das Leitergestänge und Gehäuse der Leuchte 
belaste, entstehen dadurch wesentlich größere Geräuschänderungen, sodass 
ich nicht 100%ig sicher sein kann.

Das Brummen scheint zumindest durch das Gehäuse deutlich verstärkt zu 
werden.

Das Geräusch selbst ist kein Problem, da die Leuchte im Kellerflur 
hängt, wo sie niemanden stört. Mir ging es mehr darum, unnötig hohen 
Energiedurchsatz zu erkennen und ggf. abzustellen.

Bei dem Plan testweise einen Vorwiderstand einzuschleifen hatte ich 
nicht bedacht, dass ich dadurch nicht erkennen kann, ob die Sättigung 
erreicht wird und der Strom in Scheitelpunktnähe stark steigt. Das kann 
man wohl nur mit einem Oszi feststellen.

von Hp M. (nachtmix)


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Mark T. schrieb:
> Bei dem Plan testweise einen Vorwiderstand einzuschleifen hatte ich
> nicht bedacht, dass ich dadurch nicht erkennen kann, ob die Sättigung
> erreicht wird und der Strom in Scheitelpunktnähe stark steigt. Das kann
> man wohl nur mit einem Oszi feststellen.

Ja, und da lauert die nächste Schwierigkeit, denn bei den meisten Scopes 
ist der Masseanschluss der Meßstrippe mit dem Gehäuse bzw. Schutzleiter 
verbunden.
Wenn du damit eine Verbindung zur Netzspannung machst, fliegt entweder 
der FI oder die Krokodilklemme verliert ein paar Zähne, und du bekommst 
schwarze Finger.
Stromwandler fürs Scope haben die meisten Bastler nicht, und eigentlich 
wäre für solche Messungen auch ein Trenntrafo entsprechender 
Leistungsfähigkeit angebracht und vorgeschrieben.

Generell liegt bei leerlaufenden Trafos das Strommaximum auch nicht bei 
maximaler Spannung, sondern in der Nähe des darauf folgenden 
Spannungs-Nulldurchgangs.
Bei Belastung wandert das Strommaximum weiter nach vorn, der Abstand 
zwischen den beiden Extremwerten wird also geringer.
Sättigungserscheinigungen zeigen sich durch einen starken Stromanstieg 
vor dem Maximum, während der normale Verlauf der Sinuskurve dort immer 
flacher wird.

Im Übrigen wirst du bei 12V LED-Lichtquellen überhaupt keinen 
sinusförmigen Stromverlauf finden.
Zum einen vertrauen manche Hersteller auf den Innenwiderstand der LED 
und lassen die Betriebsspannung (nach Gleichrichtung) direkt auf die 
armen Chips los, während andere in das Lampengehäuse einen Schaltregler 
mit Konstantstrom-Eigenschaften (am Ausgang) einbauen.

Im ersten Fall fliesst der Strom nur beim Überschreiten einer gewissen 
Mindestspannung (um 10V) folgt dann aber i.W. dem Spannungsverlauf.
Im zweiten Fall bewirkt der Wandler (ab einer bestimmten 
Eingangsspannung) eine konstante Leistungsaufnahme. Das bedeutet, dass 
die Stromaufnahme mit steigender Spannung abnimmt, was wiederum einem 
negativen Widerstand entspricht.
Negative Widerstände können u.U. zu Instabilitäten und Schwingungen 
führen, aber das ist schon ein anderes Kapitel.

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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Mark T. schrieb:
> Wir haben hier auch eine Leuchte, die von Halogen auf LED umgerüstet
> wurde. Auf dem Ringkerntrafo sind afair 60 VA angegeben und er wird
> aktuell mit rund 15 W LED-Leuchtmitteln belastet, wobei er leise brummt.

Das muß man individuell nach Erfahrung bewerten, leise liegt im Ohr des 
Hörers. Bei mir war es im zeitnahen Vergleich, Halogens raus, LED rein 
und das Ding macht Krach.

> Einen Stelltrafo habe ich nicht.
> Vielleicht schalte ich testweise einen Widerstand in Reihe.

Ein Widerstand setzt elektrische Energie in Wärme um, nicht 
erstrebenswert.

> Es wäre ja blöd, wenn das Ding mit effizienteren
> Leuchtmitteln mehr Energie verbraten würde.

Dass mit 15W-LED mehr als mit 60W-Halogen verbraucht wird, ist nicht zu 
erwarten, dann würde der Trafo zu dampfen beginnen.

Da gibt es nur eins: Messen! Energiekostenmessgeräte sind bezahlbar und 
für eine Aussage notwendig.

Du kannst auch erstmal den Strom messen und damit die Scheinleistung 
ermitteln, die Wirkleistung (die Du bezahlen musst) ist in jedem Fall 
niedriger.

Armin X. schrieb:
> Ich würde auch darauf tippen, dass die den LEDs vorgeschaltete
> Gleichrichtung und wahrscheinlich mit vorhandene Siebung
> ihren Teil zum Problem beiträgt.

Einen Faktor 4 überdimensionierten Trafo juckt das nicht.

> Ich kenne es von geöffneten MR16(?) LED-Leuchtmitteln,
> dass darin ein Gleichrichter aus Schottkydioden eingebaut ist
> und nachfolgend etwas Siebung mittels kleinem Elko.

Das halte ich für ein Märchen. In Billgstkram sind tatsächlich nur 4 
Dioden, aber sicherlich keine Schottky, normale Sizilianer.

Bei mir haben alle 12V-LED-Leuchtmittel am Eingang eine 
Gleichrichterbrücke mit Ladeelko und einen Schaltregler dahinter.

Man kann das abschätzen, wenn man die am Labornetzgerät betreibt und die 
Spannung ändert: Beim Schaltregler steigt die Stromaufnahme, wenn die 
Speisespannung sinkt. Das hat natürlich deutliche Grenzen, China für 
ein-Dollar-fuffzich oder Penny-Markt für 3,95 Euro ist auf Kante 
gestrickt.

von Mark T. (bitts)


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Bei meinem Oszi (DSO5102P) habe ich noch nie kontrolliert, ob Masse mit 
PE verbunden ist. Das habe ich mir mal zugelegt, weil es mir auf den 
Senkel gegangen ist, immer nur die Soundkarte des PCs ohne absolute 
Werte zu haben, aber seitdem komme ich nicht mehr zum Basteln und es 
gammelt herum.

Zu viel Aufwand wollte ich eh nicht betreiben wegen dieses Trafos, zumal 
die Leuchte im Kellerflur idR. nur kurzzeitig benutzt wird. Für 
ausgiebige Tests müsste ich die Leuchte abbauen und da ich keinen 
Trenntrafo und Differentialtastkopf habe, lohnt sich das nicht.

Den Widerstand wollte ich übrigens nur testweise vorschalten, nicht 
dauerhaft. Da das Brummen aber unabhängig von der Last (Leerlauf, LED, 
Halogen) ist, gehe ich davon aus, dass kein durch Sättigung verursachter 
Stromanstieg dafür verantwortlich ist.

Die Leuchtmittel stammen von Aldi und es steckt Müller-Licht dahinter. 
Die Sachen von denen sind idR. nicht extrem billig aufgebaut.

von egal^x (Gast)


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Mark T. schrieb:
> Zu viel Aufwand wollte ich eh nicht betreiben

Zur Verringerung der Eingangsspannung gibt es Besseres als Heizungen,
da stimme ich Manfred zu. Normalerweise ist Messung am Objekt angesagt.
Aber Mark, mach' Dir keinen Kopf - dieses Equipment fehlt auch mir...

Messung vermeidet: Ein Klein- bis Kleinst- Trafo in Sparschaltung (für
niedrigsten Magnetisierungsstrom (Leerlaufverluste) bevorzugt mit seinen
2 Wicklungen seriell am Netz (also statt irgendw. 
Widerstands-Heizungen).

Jens G. schrieb:
> Na gut - solange der Schalter vor dem Trafo ist, und das Lämpchen mit
> richtiger Leistung immer sekundärseitig angeschlossen ist, ist das doch
> ok - oder?

Naja... momentchen: Was klemmt das Ganze, wenn dieses durchbrennt? 
Darf
dann kurze Zeit danach der Trafo folgen? Doch eher nicht, oder?

von Manfred (Gast)


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egal^x schrieb:
> Ein Klein- bis Kleinst- Trafo in Sparschaltung

Wie das geht: Beitrag "Re: 220V Trafo weiter verwenden"

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