Forum: HF, Funk und Felder Stromkompensierte Drossel als Einzel-Drossel verschalten


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von Michael H. (michael_h52)


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Hallo!

Ich brauche für eine 230V Phasenanschnitt-Steuerung eine einfache 
Drossel mit etwa 13mH Induktivität.
Strom max 10A, DC-Widerstand max 10mΩ.
Die Auswahl ist da ziemlich überschaubar...

Aber stromkompensierte Drosseln findet man wie Sand am Meer.
Spricht etwas dagegeben, die beiden Windungen der StroKo zu einer 
Windung in Reihe zu schalten?

Der Kern geht wahrscheinlich in Sättigung, wenn der Strom angestiegen 
ist, aber für meine Anwendung ist mir das eigentlich sehr recht.

(Ich weiß, es passt nicht wirklich zu HF, aber hier finden sich wohl die 
Leute mit Verständis für Elektromagnetismus).

Gruß,
Michael

von Giovanni (sqrt_minus_eins)


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Michael H. schrieb:
> Der Kern geht wahrscheinlich in Sättigung, wenn der Strom angestiegen
> ist, aber für meine Anwendung ist mir das eigentlich sehr recht.

Der Kern geht sicher in die Sättigung, da die Amperewindungen nicht 
subtrahiert, sondern addiert werden.
Die Eisenverluste werden daher massiv ansteigen, und der Kern wird 
abbrennen.

Woher kommt die Auslegung der Drossel? di/dt Begrenzung?

von Arno R. (arnor)


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Michael H. schrieb:
> Der Kern geht wahrscheinlich in Sättigung, wenn der Strom angestiegen
> ist

Ja, und zwar schon bei ein paar mA. Willst du das?

Mal zum Vergleich: eine 1mH-Ringkerndrossel für 10A hat einen 
Durchmesser von 110mm, 72mm Höhe, 100mR und wiegt 2,6kg.

Und 10mR Drahtwiderstand ist wohl auch übertrieben wenig.

: Bearbeitet durch User
von Heinrich K. (minrich)


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Michael H. schrieb:
> DC-Widerstand max 10mΩ

Ein Spinner. Zwecklos.

von Michael H. (michael_h52)


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Giovanni schrieb:
> Die Eisenverluste werden daher massiv ansteigen, und der Kern wird
> abbrennen.
Das wäre schlecht :)
Genau da habe ich ein Verständnisproblem. In der stromkompensierten 
Drossel wird vom hinfließenden Strom in einer Windung ein magnetischer 
Fluss induziert und vom rückfließenden Strom in der anderen Windung der 
gleiche Fluss, aber in anderer Richtung induziert.
Sie heben sich gegenseitig auf, es bleibt (theoretisch) keine induktive 
Wirkung übrig.
Aber: werden diese Flüsse nicht auch im Kern transportiert? Die 
Windungen sitzen ja an unterschiedlichen Stellen auf dem Kern.
Der Kern muss doch daher für den Fluss bei Nennstrom ausgelegt sein?

> Woher kommt die Auslegung der Drossel? di/dt Begrenzung?
Ja, genau. Stromanstiegsgeschwindigkeit soll begrenzt werden, um 
Störaussendungen zu minimieren.

Beitrag #7761299 wurde vom Autor gelöscht.
von Arno R. (arnor)


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Michael H. schrieb:
> Ja, genau. Stromanstiegsgeschwindigkeit soll begrenzt werden, um
> Störaussendungen zu minimieren.

Das geht mit einer stromkompensierten Drossel nicht, die sättigt viel zu 
früh. Und mein Beispiel bezog sich auf eine ECHTE 1mH, 10A Drossel:
Fastron TLC/10A 1mH

https://fastrongroup.com/toroid-line-chokes/tlc10a

von Michael H. (michael_h52)


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Arno R. schrieb:
> Das geht mit einer stromkompensierten Drossel nicht, die sättigt viel zu
> früh.

Danke, genau da habe ich das Verständnisproblem:
Es geht um den induzierten magnetischen Fluss im Kern der 
stromkompensierten Drossel. Damit sich Fluss in die eine Richtung und 
Fluss in die andere Richtung aufheben kann, muss der Fluss doch von 
einer Windung zur anderen Windung transporiert werden.
Es geht ja nicht um Felder, sondern um Flüsse.

Wenn mir 10 Leute sagen, dass das abrauchen wird, glaub ich das. Ich 
würde nur gerne verstehen, warum. Wo also der Fehler in meiner 
Vorstellung liegt.

von Darius (dariusd)


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Hallo

nur als Hinweis:
Sowas interessiert viele - nicht unbedingt weil es augenblicklich 
benötigt wird, sondern um es mal in verständlichen (!) Worten klar, ohne 
großartige Voraussetungen (ohne Leistungskurs Mathematik vor vielen 
Jahren) , hier von einen echten Menschen, und eben nicht in einen Dicken 
Buch "versteckt"  oder auf der Wikipedia Mathematisch hergeleitet aus 
der Praxis heraus erklärt zu bekommen.

Ein TO fragt immer (nicht unbedingt bewusst) auch für die viele anderen 
stillen Mitleser.

Beitrag #7761370 wurde vom Autor gelöscht.
von Arno R. (arnor)


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Darius schrieb:
> nur als Hinweis:
> Sowas interessiert viele - nicht unbedingt weil es augenblicklich
> benötigt wird, sondern um es mal in verständlichen (!) Worten

Der normale Laststrom (blau) ist ein Gegentaktstrom, er hat in den 
beiden Wicklungen entgegengesetzte Richtung. Die dadurch induzierten 
Magnetfelder sind in den beiden Wicklungen ebenfalls entgegengesetzt und 
heben sich in der Summe auf.

Gleichtaktströme (rot), die also in beiden Leitern in die gleiche 
Richtung fließen, erzeugen in dem Kern gleichgerichtete Magnetfelder die 
sich summieren. Da der Kern eine hohe Permeabilität hat, verträgt er nur 
geringe Gleichtaktströme ohne zu sättigen.

Beschaltet man die stromkompensierte Drossel als einfache Drossel, indem 
man nur eine Wicklung benutzt oder die Wicklungen so in Reihe schaltet, 
das sich die Magnetfelder addieren, dann wird der Kern schon bei sehr 
kleinen Strömen gesättigt.

: Bearbeitet durch User
von Michael H. (michael_h52)


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Michael H. schrieb:
> Damit sich Fluss in die eine Richtung und
> Fluss in die andere Richtung aufheben kann, muss der Fluss doch von
> einer Windung zur anderen Windung transporiert werden.
> Es geht ja nicht um Felder, sondern um Flüsse.

So, jetzt hats geschnackelt. Es heben sich nicht die Flüsse auf, sondern 
die Felder. Fluss wäre ein Resultat von Feldunterschied - und den gibt 
es nicht, weil die Felder entgegengesetzt sind.

von Arno R. (arnor)


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Arno R. schrieb:
> Beschaltet man die stromkompensierte Drossel als einfache Drossel, indem
> man nur eine Wicklung benutzt oder die Wicklungen so in Reihe schaltet,
> das sich die Magnetfelder addieren, dann wird der Kern schon bei sehr
> kleinen Strömen gesättigt.

Zur Verdeutlichung habe ich eben mal eine stromkompensierte Drossel vom 
Typ Siemens B82722-J2202-N1 (2x2,2mH, 2A) vermessen. Dazu habe ich an 
einer Wicklung mit einem UT612 die Induktivität gemessen und in die 
andere Wicklung mit einer schnellen echten Konstantstromquelle einen 
Strom eingespeist. Mit einem Labornetzteil funktioniert das nicht.

I [mA]  L [mH]
1       2,33
2       2,32
5       2,26
10      2,16
20      1,31
50      1,11
100     0,375

Der Kern ist also bei Verwendung nur einer Wicklung schon bei weniger 
als 20mA in der Sättigung. Verwendet man beide Wicklungen für eine 
Einzel-Drossel geht es nichtmal bis 10mA.

von Giovanni (sqrt_minus_eins)


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Michael H. schrieb:
>> Woher kommt die Auslegung der Drossel? di/dt Begrenzung?
> Ja, genau. Stromanstiegsgeschwindigkeit soll begrenzt werden, um
> Störaussendungen zu minimieren.

Aber dann ist 13mH bei 230V schon recht groß?
Bei großen Thyristoren (kann ich mich erinnern) waren 5-15A/µs durchaus 
üblich.
Das Problem ist eher der Abriss vom Rückstrom. Hier hilft aber nur eine 
RC Beschaltung.

Wie schaut es aus mit Einhaltung der EN 61000-3-x?? Sonst beschwert ich 
der Nachbar.

Vorschlag: Wahrscheinlich wäre ein fertiges Netzfilter die einfachere 
Lösung anstatt im Detail in das EMV Thema einzusteigen.

von Hp M. (nachtmix)


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Arno R. schrieb:
> Der Kern ist also bei Verwendung nur einer Wicklung schon bei weniger
> als 20mA in der Sättigung. Verwendet man beide Wicklungen für eine
> Einzel-Drossel geht es nichtmal bis 10mA.

Schönes Beispiel dafür, weshalb ein mit Gleichstrom (auch 
Halbwellenstrom) gespeister Netztrafo fast augenblicklich abraucht.

Interessant wäre es jetzt noch, wie hoch die Induktivität ausfällt, wenn 
die beiden Wicklungen stromkompensiert hintereinander, also in der 
normalen Beschaltung, verwendet werden.
Dann verlassen die Magnetfeldlinien nämlich an den (unbewickelten) Enden 
der Spulen den Kern bzw. treten auf der gegenüber liegenden Seite wieder 
ein.
Dazwischen verlaufen sie durch die Luft, die bekanntlich nicht in die 
magnetische Sättigung geht.

Im Prinzip sollte sich dadurch das Verhalten von zwei hintereinander 
geschalteten, mechanisch parallel angeordneten, magnetisch gleichsinnig 
gepolten Stabkerndrosseln ergeben.

Ich tippe mal, dass das vllt 100µH sein werden.

Mit dieser viel geringeren Induktivität könnte man die Netzdrossel 
tatsächlich auch als Speicherdrossel verwenden - falls die Kernverluste 
bei der Arbeitsfrequenz nicht zu hoch sind.

von Hp M. (nachtmix)


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Michael H. schrieb:
> für eine 230V Phasenanschnitt-Steuerung eine einfache
> Drossel mit etwa 13mH Induktivität.
> Strom max 10A,

Giovanni schrieb:
> Aber dann ist 13mH bei 230V schon recht groß?
> Bei großen Thyristoren (kann ich mich erinnern) waren 5-15A/µs durchaus
> üblich.
> Das Problem ist eher der Abriss vom Rückstrom. Hier hilft aber nur eine
> RC Beschaltung.

Ja, aber das Abschalten findet ja stets bei geringen Strömen statt, und 
die Streuinduktivität von z.B. 0,5mH (s.o.), speichert dann nur wenig 
Energie.

von Gunnar F. (gufi36)


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Michael H. schrieb:
> Ich brauche für eine 230V Phasenanschnitt-Steuerung eine einfache
> Drossel mit etwa 13mH Induktivität.
> Strom max 10A, DC-Widerstand max 10mΩ.
> Die Auswahl ist da ziemlich überschaubar...

Die Vorredner (-Schreiber) haben ja Recht. Nur gerade in 
Phasenanschnittsteuerungen werden ja bewusst Drosseln eingesetzt, die 
sofort in Sättigung gehen. Die sollen nur den ersten, sehr hohen dI/dt 
bedämpfen und danach den (Wechsel-) Stromfluss nicht mehr behindern.
Deswegen heißen die sogar Sättigungsdrossel:
https://www.schurter.com/de/datasheet/DFSG

nie gesehen?

von Arno R. (arnor)


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Hp M. schrieb:
> Interessant wäre es jetzt noch, wie hoch die Induktivität ausfällt, wenn
> die beiden Wicklungen stromkompensiert hintereinander, also in der
> normalen Beschaltung, verwendet werden.
...
> Ich tippe mal, dass das vllt 100µH sein werden.

Es sind 34µH. Nach der gestrigen Messung des Sättigungsstromes hätte ich 
etwa 1% der Nenninduktivität, also etwa 22µH erwartet.

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