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Windungsanzahl 1:49 Transformer (UnUn) für EndFedHallo, nach mehreren Anleitungen aus dem Internet wird dazu auf einen Amidon FT 240-43 folgende Windungszahl aufgebraucht. 2 Windungen primär 14 Windungen sekundär https://youtu.be/l4zdzgaHmuM?t=464 Folgende Fragen habe ich: Warum wird der Draht für die ersten zwei Primer/Sekundärwindungen verdrillt? Warum werden P2/S14 Windungen verwendet und nicht P1/S7 oder P3/S21? Danke Sättigung?
Ok das erklärt aber maximal warum kein 3/21 genommen wurde. Was hätte 1/7 für Nachteile?
Weil es einfacher ist das so zu wickeln, denk ich mal. Es gibt ja auch Anleitungen für 1:4 wo es nicht verdrillt ist.
Ich glaube da gab es was mit der Bandbreite oder Wirkungsgrad, warum 1/7 nicht genommen wird. Aber das ist eine Anleitung wo 2/14 gezeigt wird. Es gibt auch welche die 3/21 wickeln. Ich hab beides, und ich finde 3/21 geht bei mir besser. Du musst jedoch bedenken, heute Spielt die EFHW Top, und morgen nicht mehr so sehr, weil Du ganz andere Umgebungsbedingungen hast. Falls Du aus der Nähe von DD bist, oder am 28.8. sein solltest, da gibt es einen Workshop beim s01 für EFHW.
Gast
#7699466
Mit 2 Turns primär liegst du bei ca. 50Ω zum Abschluss deines Speiskabels. Diese müssen auf ca. 2,5-3kΩ transformiert werden. Dieser Wert hängt sehr stark davon ab, wie hoch sie über Erde hängt. Um die steigende Eingangsimpedanz bei den höheren Frequenzen zu kompensieren, solltest du primär ein C von 100-120pF parallel schalten. Ichselbst benutze einen Unun mit Verhältnis 1:7, also 2:14 Wdgn mit einem C von 120pF am Eingang. Die Verdrillung der Primärwicklung leistet eine bessere Kopplung zur Sekundärwicklung.
Weil das den Koppelfaktor bei höheren Frequenzen etwas verbessert
Je nach der Permeabilität des verwendeten Kerns und der erreichbaren Bandbreite wählt man die am besten geeignete Windungszahl. Die Induktivität der Primärwicklung bestimmt die untere Grenzfrequenz. Ist sie bei der geforderten Frequenz zu klein,steigen wegen der Fehlanpassung die Verluste am unteren Nutzfrequenzbereich und das VSWR ist schlecht. Macht man die Primärinduktivität zu groß, schränkt das die Bandbreite im oberen Frequenzbereich ein. Das VSWR verschlechtert sich im oberen Frequenzbereich. Sättigung ist bei den Trafos nicht das Limit. Das sind vorher schon die Kernverluste, die den Kern aufheizen. Bei der Curie Temperatur, die bei gebräuchlichen Ferriten nurf 130 °C beträgt, verliert ein Kern seine magnetischen Eigenschaften. Bei QRP Betrieb kannst Du auch den Kondi durch einen Drehko ersetzen. Damit kannst Du das SWR etwas einstellen.
Lassen sie diese irgendwie berechnen? Ich würde es sehr gerne verstehen und nachvollziehen können...
Gast
#7699490
Die kann man auch berechnen, gilt dann nur für eine einzige Frequenz. Dabei gibt es aber soviele Einflüsse von unwägbaren Komponenten, wie z.B. Wickeltechnik und Kerneigenschaften, daß man das besser misst. Das kann man ganz einfach mit einem NanoVNA ausmessen. Oben im Bild ein Plot meiner Antenne mit ihren Daten.
Angehängte Dateien:
Welchen NanoVNA und welche Software hast du denn?
Gast
#7699657
Das ist der NanoVNA-F mit der Software nanovna-saver. Soll die Antenne eine Mono- oder Multiband werden?
Gast
#7699721
Nach meinem Kenntnisstand verbessert das die magnetische Kopplung (wenigstens für die beiden Windungen), weil sich durchs Verdrillen die Magnetfelder der beiden Wicklungen so besser überlagern.
Es hängt wohl vor allem von der niedrigsten genutzten Frequenz ab. Wenn der Kern einen zu geringen AL-Wert hat und/oder zu wenige Windungen aufgebracht werden, ist die Induktivität der Primärwicklung zu klein, um auch niedrige Frequenzen gut transformieren zu können. Ist die Windungszahl zu groß, bilden sich störende Resonanzen im Übertragungsbereich. Die EFHW ist sozusagen in beide Richtungen austariert, so dass niedrige und hohe Frequenzen der genutzten Bänder noch ein ordentliches SWR bekommen. Ohne Messmittel wie NANOVNA kann es schwierig werden, das hinzubekommen. Auch das Kernmaterial spielt eine entscheidende Rolle. Manches Material mit hohem AL-Wert ist für die Übertragung niedriger f gut, versagt dann aber bei höheren f. P3/S21 ist übrigens durchaus auch üblich: https://www.youtube.com/watch?v=8BGpXQIkoXg (hier real allerdings 3:24, manche Leute zählen die verdrillte Leitung für die Sekundärseite nicht mit, warum auch immer) Gutes Video. Es ist insgesamt nicht unbedingt einfach, eine für sich selber passende EFHW-Antenne insbesondere für Multibandbetrieb aufzubauen. Je nach gewünschten Bändern, Übertragungsverhältnis, Sendeleistung, Kernart und Kondensator (meist 100p) fällt das SWR besser oder schlechter für die einzelnen Bänder aus. In diesem Video von DL2MAN werden verschiedene Kerne durchprobiert, die Ergebnisse decken sich durchweg mit meinen eigenen Versuchen dazu, das ganze Video ist sehr anschaulich und lehrreich: https://www.youtube.com/watch?v=nNzTf1F12BE
Das wäre dann ein weiterer Parameter zum Experimentieren. Es gibt auch eine Version ohne C, die habe ich allerdings noch nicht getestet: https://www.youtube.com/watch?v=j-lIng7vPkk Ansonsten bitte ans Gegengewicht (ca. 0,05 Lambda) denken (das erklärt DL2YMR ja auch im Video)! Falls das Koaxkabel das Gegengewicht bildet, ordentliche Mantelwellensperre an der richtigen Stelle einbauen.
Michael Faraday wäre nicht ganz überzeugt von deinem Kenntnisstand.
Der AL-Wert ist keine Materialeigenschaft, sondern ein Anhaltswert für die Induktivität einer Spule auf einem spezifischen Kern aus einem bestimmten Ferritwerkstoff mit bestimmten Abmessungen bei einer definierten Messfrequenz. Meist angegeben als Wicklungs-Induktivität in nH/Wdg^2 Wahrscheinlich meinst du die Permeabilität, das ist eine Materialeigenschaft eines Ferritwerkstoffes. Die ist frequenz- und temperaturabhängig und zudem komplexwertig. Sie teilt sich auf in einen induktiven Anteil µ' und einen Verlustanteil µ''. Hier am Beispiel des häufig für EFHW Transformatoren verwendeten #43 Ferritwerkstoffes: von Hans Markus G. schrieb:
Bei zu wenigen Windungen entsteht Sättigung bei einen Trafo, nicht bei zu hohen, weil der Blindstrom bei weniger Windungen größer wird. Bei zu viel Windungen hat man das Problem der parasitären Kapazität. Irgendwo gibt es eine Eigenresonanz der Spule, weil die parasitäre Kapazität mit der Induktivität der Spule einen Schwingkreis bildet. Die zu übertragende Frequenz sollte nicht größer als diese Eigenresonanzfrequenz sein.
Das Ganze ist im Prinzip ein Kompromiss, um einen breiten Frequenzbereich übertragen zu können.
Gast
#7699846
Die Primärwindungszahl hat mit Sättigung absolut nichts zu tun. Wichtig ist, daß die Eingangsimpedanz des Unun so nahe wie möglich dem Wellenwiderstand des Speisekabels und somit auch dem Abschlusswiderstand vom TRX entspricht. Das erreicht man mit der entspr. Windungszahl. Ich habe eine ganze Reihe von Kernen ausprobiert, wenn gewünscht, poste ich die entsprechenden Daten dazu, alles hängt vom Kernmaterial ab. Im Allgemeinen wird der vom TO beschriebene Kern, Amidon FT 240-43, empfohlen. Für diesen Kern sind 2 Turns primär schon fast zuviel. Mit 2 Turns komme ich auf ca. 60Ω bei der tiefsten Frequenz von 3,5MHz und bei einer Belastung der Sekundärspule mit 3kΩ. Nach oben steigt die Impedanz dann ziemlich linear an, was man mittels C kompensieren sollte. Sorry, das ist das falsche Bild, es zeigt einen anderen Kern.
Angehängte Dateien:
Dann verbessere doch einfach seinen Kenntnisstand und lass uns alle Teilhaben. Das tut schon weh, wenn man die Fabeln hier liest. Offenbar sind die Grundlagen des Magnetismus und de Funktionsweise eines Transformators spurlos an den "Ratgebern" vorbeigegangen.
Ein Leiter auf einem Ferritkern erzeugt bei Stromfluss durch eine Wicklung einen mangnetischen Fluss, der widerum in einer anderen Wicklung auf dem gleichen Kern eine Spannung induziert. Ob die Windungen verdrillt sind oder nicht, spielt für die Erzeugung des magnetischen Flusses keine Rolle. Es wirkt sich aber positiv bei hohen Frequenzen aus, wo die Übertragung nicht ausschließlich über den magnetischen Fluss im Kern erfolgt, sondern auch über Leitungskopplung. Und was den Trafo betrifft, die drei Trafogleichungen eines idealen Trafos mit dem Kopplungsfaktors 1: er transformiert Spannungen im Verhältnis der Windungszahlen er transformiert Ströme im umgekehrten Verhältnis der Windungszahlen er transformiert Impedanzen im Quadrat zum Verhältnis der Windungszahlen. Die Impedanz steigt beim (idealen) Trafo nicht wie behauptet linear an, sondern entspricht, entsprechend der vorgenannten Trafogleichungen, exakt dem Impedanztransformationsverhältnis zwischen Primär- uns Sekundärwicklung. Nur beim nichtidealen Transformator entsteht eine Streuinduktivität, die wie eine Serieninduktivität zum idealen Trafo wirkt und seine Bandbreite nach oben einschränkt. Zum Rekapitulieren: Und für Alle, die statt Folklore sich einfach mal solides Grundwissen über Magnetismus, Ferrit und Induktion aneignen wollen, empfiehlt sich diese Lektüre: von Lodda schrieb:
Doch hat sie, wenn man mit der Frequenz immer weiter runter geht, wird der Blindstrom immer größer, bis irgendwann der Sättigungsstrom erreicht ist. Wenn man dann wieder mehr Windungen aufbringt, wird der Blindstrom wieder kleiner. Aber der Blindstrom soll hier sowieso vernachlässigbar klein sein.
Richtig.
Das wird vom Übersetzungsverhältnis und der Impedanz der Antenne bestimmt. Die Impedanz der Antenne wird runtertransformiert. Wenn die Antenne zum Beispiel 2500 Ohm hat, durch Übersetzung 50, hat der Eingang des UnUn 50 Ohm. Und wenn die Antenne 5000 Ohm hat, durch Übersetzung 50, hat der Eingang des UnUn 100 Ohm.
Ja, der ist für Breitbandübertragung gedacht. Aber diese Kerne kommen auch sehr leicht in Sättigung wenn der Blindstrom zu groß ist oder Gleichstrom fließt.
Gast
#7699895
und
Es wäre schön, wenn du nicht verallgemeinern würdest. Ich bezweifele nicht, daß du eine gewisse Kompetenz in dieser Thematik hast, aber deine Sozialkompetenz lässt sehr zu wünschen übrig. Dein überhebliches Gehabe ist einfach nur zum Kotzen.
Gast
#7699896
Nein, das kann ich dir beweisen indem ich, wie in meinen Messungen, die Antennenimpedanz durch einen Festwiderstand, z.B. 3kΩ, festlege. Meine Messungen habe ich mit einem sekundären Festwiderstand von eben 3kΩ durchgeführt. Dabei zeigt sich eine Eingangsimpedanz ganz abhängig von einmal der Windungszahl und zum anderen vom Kernmaterial.
Günther L liegt da absolut richtig. Innerhalb der vom Kern und der Wicklung begrenzten Nutzbandbreite des Trafos wird Z im Quadrat zum Windungsverhältnis transformiert. Den Gegen-Beweis durch Messung mit dem NanoVNA würde ich auch gerne sehen. Nur so am Rande, ein 1:49 Trafo erfordert einen Abschluss mit 2450 Ohm und nicht 3 kOhm.
Gast
#7699922
Ich habe nichts anderes behauptet. Dabei liegt der Focus auf "begrenzten Nutzbandbreite" und selbige ist abhängig vom Kernmaterial.
Ja, auf diese 1:49 bei meiner finalen Antenne bin ich erst durch meine Messungen gekommen. Bei meinen Ermittlungen zum besten Transformationsverhältnis hatte ich einen Festwiderstand von 3k genommen und dabei festgestellt, daß dieser Wert zu hoch war. Das hat aber nichts mit der Tatsache zu tun, daß die Primärwindungszahl ausschlaggebend für die Eingangsimpedanz ist. Genaun dieses Szenario welches der TO nachfragt:
habe ich umfangreich untersucht.
Gast
#7699934
Hier noch ein Bild von meiner Monoband-40m-Antenne. Dabei habe ich auf optimalen Abschluss der Speiseleitung getrimmt. Ein Test über den Verlauf der Impedanz eines unbelasteten Ferritkerns mit 2 Turns ist im zweiten Bild zu sehen. Der Anstieg der Impedanz ist in Bezug auf die Frequenz fast linear.
Angehängte Dateien:
unbelastet? Das ist jetzt doch wohl nicht dein Ernst? So viel sollte doch klar sein, ein unbelasteter Trafo wirkt nicht länger als Trafo (Z Skundär = unendlich) , sondern wie eine isolierte Induktivität auf einem Kern. So was macht man, um den den Koppelfaktor eines HF-Trafo zu ermitteln. Der Koppelfaktor ist das Maß dafür, wie viel des magnetischen Flusses der Primär-Spule durch die Sekundär Spule erfaßt wird. Der Wert bewegt sich zwischen 0 < k <1. Man misst die die Induktivität der Primärseite, während die Sekundärseite "offen" bleibt. In einer zweiten Messung wird die Sekundärseite kurzgeschlossen und die Induktivität nochmals gemessen. Der Koppelfaktor ergibt sich aus K = Wurzel aus (1-(Lkurzgeschlossen/Loffen))
Gast
#7699969
Ich sehe, du möchtest absichtlich nicht verstehen. Habe keine Lust mit einem Egomanen zu kommunizieren, ich bin raus.
Welches Kernmaterial hast Du genommen? Nicht jedes ist geeignet. Und wenn Du die Windungszahl änderst, dann änderst Du auch das Transformationsverhältnis. Und Deine Behauptung hat gar nichts mit dem was Günter schrieb zu tun. Der Trafo macht genau das, was Günter schrieb, Du bastelst an einer ganz anderen Stelle. Lodda schrieb im Beitrag #7699922: tand von 3k genommen und dabei festgestellt, daß dieser
Aber nur im Zusammenspiel mit der Sekundärwicklung und dem Widerstand auf der Sekundärseite.
Gast
#7700400
Die vom TO genannten Übertragungsverhältnisse bezogen auf die Windungszahlen beträgt immer 1:7. Deshalb gehe ich davon aus, dass dem TO bekannt ist, wie ein Übertrager prinzipiell arbeitet bzw. transformiert. Also N1 : N2 = (R1 : R2) ^0.5 (Anm.: ^0.5 bedeutet "Quadratwurzel aus")
Aus meiner Sicht muss man beim Übertrager also drei Dinge im Blick haben:
(4. der Kern sollte möglichst nicht in die Sättigung gehen) zu 2.: Wenn man auf einen FT240-43 eine einzige Primärwindung aufbringt (ÜT = 1:7), hat diese Windung eine Induktivität von ca. 1,2µH. Das entspricht bei 1,8MHz (160m-Band) einem Wechselstromwiderstand (XL) von 14 Ohm. Die Leitungsimpedanz (geforderte Eingangsimpedanz des ÜT) liegt aber bei 50 Ohm. Allgemein sagt man, das XL der Primärwindung mindestens das 4-fache der Leitungsimpedanz/geforderten Eingangsimpedanz betragen sollte, also mind. 200 Ohm bei einem 50-Ohm-System. Auf einem FT240-43-Kern erreicht man diese 200 Ohm bei 1,8MHz mit etwa 4 Windungen. Will man also ordentlich auf 160m senden, benötigt man einen ÜT mit 4:28 Windungen für eine EFHW. Mit Abstrichen wird ein ÜT mit 3:21 Windungen auf 160m wahrscheinlich auch funktionieren, zumal der wegen der geringeren Sekundär-Windungszahl erst in höheren f-Bereichen Resonanzen ausbildet, was auch Punkt 3. zu Gute kommt. Schade, dass die allgemeine Gereiztheit im Forum mittlerweile auch hier im HF-Unterforum angekommen ist. Vielleicht können wir einfach versuchen, Konsenz-orientierter zu arbeiten. Jeder macht mal Fehler, keiner weiß alles und unter dem Strich wollen wir hier doch alle unser Wissen für Hobby und/oder Beruf erweitern. Es liegt also an uns :)
Bei verlustbehafteten Materialien wie z. B. #43 ist die Erhitzung durch die Magnetisierungsverluste im Kern oft eher das Limit, schon bevor die Sättigung erreicht wird. #43 Material hat zum Beispiel eine recht niedrige Curie Temperatur von 130 Grad. Beim Erreichen dieser Temperatur verliert der Ferrit-Kern seine magnetischen Eigenschafen und die Induktivität einer Wicklung fällt rapide ab. Der Trafo verliert seine Trafo-Eigenschaften, die Primärwicklung wirkt für die HF wie ein Kurzschluss. Und damit kommt ab einer gewissen Sendeleistung der Wirkungsgrad eines EFHW Transformators ins Spiel. Hat ein Trafo einen (guten) Wirkungsgrad von z.B. 80 %, werden bei 100 W HF Leistung davon 20 W im Kern in Wärme umgesetzt. Das reicht schnell, um kleinere Kerne auf die Curie Temperatur aufzuheizen, speziell bei warmen Umgebungstemperaturen oder in Gehäusen, die der Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind. In diesem Falle kann es sinnvoll sein, einen größeren Kern oder einen Ferritwerkstoff mit geringerer Permeabilität, geringeren Verlusten und höherer Curie Temperatur zu wählen oder Kerne zu stapeln. Daumenregel: beim Stapeln von gleichen Kernen steigt die Induktivität proportional zur Anzahl der Kerne. Der magnetische Fluss und die Verluste werden jedoch auf zwei oder drei Kerne aufgeteilt. Ferrite sind komplizierte Materialien, deren Eigenschaften mit der Temperatur, der Frequenz und der magnetischen Feldstärke, sowie der Ausführun der Wicklung drastisch variieren. Es gibt daher keine einfachen Kochbuchrezepte mit Gelinggarantie für beliebig große Bandbreiten und Leistungen. Es erfordert immer einen Kompromiss zwischen den Anforderungen und den Materialparametern. Ich hab noch eine Seite gefunden die ich euch nicht vorenthalten möchte: https://dxexplorer.com/49-1-impedance-transformer/
Logisch
Hast Du da genauere Angaben über das warum/wieso/weshalb? Oder ne Stelle wo man nachlesen kann? Zwecks besserem Verständnis.
Und was ist wenn doch? Beim L-Match wird es doch so gemacht, afaik.
Das hat ja aber nichts mit dem Wickelverhältnis zu tun, imho.
Das kann man sich recht einfch verdeutlichen. Wenn das frequenzabhängige XL der Primärimpedanz geleich groß ist, wie die Wellenimpedanz der Quelle von 50 Ohm, dann werden nur 50 % der Leistung übertragen (-3dB). Das ist daher per Definition die untere 3 dB Grenzfrequenz eines HF-Trafos. Nimmt man als Daumenregel 200 Ohm XL, dann werden 4/5 der Leistung übertragen. Diesen Wert kann man als untere Grenzfrequenz eher tolerieren.
Doch, das hat mit dem Wickelverhältnis zu tun. Die max erlaubte Flussdichte B in einem Kern errechnet sich: Bmax = Uspitze / ( 2π x f x A x N) A = die Querschnittsfläche des Kerns N = Anzahl der Windungen f = Frequenz Die magnetische Flussdichte ist ein Maß für "die Stärke" eines magnetischen Feldes im Ferrit. B ist laut der vorstehenden Gleichung proportional zur angelegten Spannung und umgekehrt proportional zu Frequenz, Windungszahl und Querschnittsfläche des Kerns. B ist demnach hoch bei niedrigen Frequenzen und bei kleiner Windungszahl.
Das kann man vom elektrischen Verhalten nicht vergleichen. Ein Breitbandtrafo hat mit einem schmalband LC Anpassglied wenig gemein. Oberhalb der Selbstresonanz eines Trafos, wirkt dessen Induktivität zunehmend wie eine Kapazität. Der Wirkungsgrad sinkt drastisch. von Jens B.schrieb:
Wir wollen hier eine Trafofunktion haben und deshalb einen möglichst vernachlässigbar kleinen Blindstrom haben, damit das Ganze Breitbandig ist. Man könnte diesen Blindstrom auch durch parallelschalten eines Kondensators wieder kompensieren, aber dann haben wir einen Schwingkreis, und es wird schmalbandiger. Wenn man den UnUn nur für ein Band benutzen will, kann man daß so machen. Antwort schreibenBitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben. |
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