Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Isolation Ringkerntransformator


von Martin (martin79)


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In einem anderen Thread von mir stand ich vor dem Problem eine isolierte 
Spannunsgversorgung zu brauchen und wollte das mit einem DCDC Konverter 
machen und letztendlich den Tranformator selber wickeln.

Meine Frage hier ist ob es vielleicht einfacher ist einen 
Ringkerntransformator zu nehmen und auf der Sekundärseite einen 
Gleichrichter zu benutzen. PFC werde ich vermutlich nicht brauchen, da 
ich unter 75W bleiben werde.

Wie sieht es mit der Isolationsspannung zwischen Primär- und 
Sekundärseite aus. Kann ich dazwischen ein DC Potential von 1000VDC 
haben. Bei dem konkreten Typ handelt es sich um ein 
Sicherhetstransformator mit 4kV Isolationstest für eine Minute. Der 
Hersteller versichert mir auf Nachfrage, dass mehrere Lagen PE Folie 
benutzt wird und die Folie 7kV pro Lage hat.

Kann man sowas sicher nach Norm betreiben?

von Falk B. (falk)


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Martin schrieb:
> In einem anderen Thread von mir

Welcher? Ein Link wäre sinnvoll. Der hier?

Beitrag "Isolierte Spannungsversorgung"

> stand ich vor dem Problem eine isolierte
> Spannunsgversorgung zu brauchen und wollte das mit einem DCDC Konverter
> machen und letztendlich den Tranformator selber wickeln.
>
> Meine Frage hier ist ob es vielleicht einfacher ist einen
> Ringkerntransformator zu nehmen und auf der Sekundärseite einen
> Gleichrichter zu benutzen.

Die Frage allein offenbahrt deine Naivität. Bei DC/DC Wandlern hast du 
sooo große Zweifel, ob die Isolation ausreichend ist, aber ein 
Ringkerntrafo schafft das locker, weil er ein Ringkerntrafo ist, der 
Chuck Norris unter den Transformatoren ;-)

> PFC werde ich vermutlich nicht brauchen, da
> ich unter 75W bleiben werde.

Oh Mann! Die Akademiker wieder . . .

> Wie sieht es mit der Isolationsspannung zwischen Primär- und
> Sekundärseite aus. Kann ich dazwischen ein DC Potential von 1000VDC
> haben. Bei dem konkreten Typ handelt es sich um ein
> Sicherhetstransformator mit 4kV Isolationstest für eine Minute.

Aber der DC/DC Wandler mit 12,5kV AC für 1 Minute war dir zu unsicher. . 
.

> Kann man sowas sicher nach Norm betreiben?

Da isser wieder, der Normfetischismus ;-)

Ein klassischer Ringkerntrafo mit 50Hz ist deutlich größer als ein DC/DC 
Wandler mit 100kHz und mehr. Man kann jeden Trafo spannungsfest bauen, 
wenn man denn will und genügend für die Isolation tut.

von Martin (martin79)


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Falk B. schrieb:
> Die Frage allein offenbahrt deine Naivität. Bei DC/DC Wandlern hast du
> sooo große Zweifel, ob die Isolation ausreichend ist, aber ein
> Ringkerntrafo schafft das locker, weil er ein Ringkerntrafo ist, der
> Chuck Norris unter den Transformatoren ;-)

Nicht naiv sondern praktisch. Ich habe auch nicht gesagt, dass der in 
jeden Fall besser ist aber es erspart Arbeit da man die Ansteuerung 
nicht machen muss.

von Udo K. (udok)


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Martin schrieb:
> ie sieht es mit der Isolationsspannung zwischen Primär- und
> Sekundärseite aus. Kann ich dazwischen ein DC Potential von 1000VDC

Ein Ringkerntrafo ist die schlechteste Wahl wenn es um sehr hohe 
Isolationsspannungenen geht.  Viel Kapazität zwischen Primär und 
Sekundär und nur eine gewickelte Isolation wo die Litze der 
Primärwicklung durch die Sekundärwicklung "durchsticht".
Besser ist ein Trafo mit getrennten Wicklungskörpern.
Rufe doch einfach bei einem renomierten Trafobauer an.  Die können dir 
weiterhelfen.

: Bearbeitet durch User
von Andrew T. (marsufant)


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Udo K. schrieb:
> Martin schrieb:
>> ie sieht es mit der Isolationsspannung zwischen Primär- und
>> Sekundärseite aus. Kann ich dazwischen ein DC Potential von 1000VDC
>
> Ein Ringkerntrafo ist die schlechteste Wahl wenn es um sehr hohe
> Isolationsspannungenen geht.  Viel Kapazität zwischen Primär und
> Sekundär und nur eine gewickelte Isolation wo die Litze der
> Primärwicklung durch die Sekundärwicklung "durchsticht".
> Besser ist ein Trafo mit getrennten Wicklungskörpern.

es gibt seit 2022 auch Ringkern Trafo mit mehrkammer.
sind aber teurer.

daes seit 30 Jahren und länger Ringkern Trafos gibt die sogar die 
erhöhten Anforderungen nach IEC60601 und 60601-2 erfüllen: die Bedenken 
die mit durchstechen hast, sind unbegründet, 1kV DC geht problemlos.

von Martin (martin79)


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Udo K. schrieb:
> Ein Ringkerntrafo ist die schlechteste Wahl wenn es um sehr hohe
> Isolationsspannungenen geht.  Viel Kapazität zwischen Primär und
> Sekundär und nur eine gewickelte Isolation wo die Litze der
> Primärwicklung durch die Sekundärwicklung "durchsticht".

Danke das ist die Info die ich brauche. Also doch etwas 
selbstgewickeltes

von Uwe (uhi)


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Hilfreich für den Trafobauer, und auch für sinnvolle Hilfe im Forum, 
wären ein paar Details.
- Geht es um ein oder 100 oder 10000 Stück?
- Welche "Norm" ist anzuwenden?

von Falk B. (falk)


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Martin schrieb:
> Danke das ist die Info die ich brauche. Also doch etwas
> selbstgewickeltes

Kompletter Unsinn! Du glaubst, eine Super Duper Sonderanwendung zu 
haben, das ist aber nicht mal ansatzweise der Fall. Aber mach mal, da 
kannst du dich wichtig fühlen, so wie Atlas, der das Gebirge trägt . . . 
;-)

von Udo K. (udok)


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Martin schrieb:
> Danke das ist die Info die ich brauche. Also doch etwas
> selbstgewickeltes

Lass das einfach machen.  Sonst wirst du nie fertig mit dem Projekt.
Du brauchst für sowas erst mal eine Risikoanalyse wo du Maßnahmen zur 
Reduzierung des Schadens schaffst.  Im einfachsten Fall kannst du auch 
reinschreiben dass das nur von geschultem Personal benutzt werden darf 
oder das ganze Gerät in eine Plastikhaube verpackt werden muss.
Oder eine aktive Strombegrenzung auf < 50 mA sodass Personenschaden 
vermieden wird.
Wenn du im Schadensfall sowas nicht herzeigen kannst, nützt dir der 
beste Trafo nichts.

: Bearbeitet durch User
von Udo K. (udok)


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Andrew T. schrieb:
> daes seit 30 Jahren und länger Ringkern Trafos gibt die sogar die
> erhöhten Anforderungen nach IEC60601 und 60601-2 erfüllen: die Bedenken
> die mit durchstechen hast, sind unbegründet, 1kV DC geht problemlos.

Hast du schon mal einen Ringkerntrafo für > 3kV Dauerbelastung gesehen?
Machen kann man natürlich (fast) alles.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Martin schrieb:
> Bei dem konkreten Typ handelt es sich um ein Sicherhetstransformator

Also 50Hz und 75VA.

Der Trafo wird gross und bewirkt hohe kapazitive Kopplung.

Ein DC/DC kommt mit viel kleinerem Trafo aus.

Was hat dir an den fertigen DC/DC nicht gefallen ?

von Martin (martin79)


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Michael B. schrieb:
> Was hat dir an den fertigen DC/DC nicht gefallen ?

Zu wenig Leistung und eben nicht die entsprechende Arbeitsspannung. Die 
Testspannung nutzt mir nichts.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Wenn Du den Aufwand treibst, dann richtig.

Auf den Kern kommen zwei weit raeumlich getrennte Wickelkoerper. Die 
gibt es nicht von der Stange zu kaufen. Kann Dir z.B. die Firma Kern 
herstellen.
Der Kern wird ueber die Befestigungsklemmen geerdet.

von Andrew T. (marsufant)


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Udo K. schrieb:
> Andrew T. schrieb:
>> daes seit 30 Jahren und länger Ringkern Trafos gibt die sogar die
>> erhöhten Anforderungen nach IEC60601 und 60601-2 erfüllen: die Bedenken
>> die mit durchstechen hast, sind unbegründet, 1kV DC geht problemlos.
>
> Hast du schon mal einen Ringkerntrafo für > 3kV Dauerbelastung gesehen?
> Machen kann man natürlich (fast) alles.

klar habe ich das. und sogar verbaut.
ich habe es oben schon erwähnt.

läuft seit Jahren zur vollsten Zufriedenheit der Käufer.

von Michael M. (Gast)


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Dieter D. schrieb:
> Wenn Du den Aufwand treibst,
Das gute an Dieter ist:
Einfach genau vom Gegenteil ausgehen, dann liegt man zumindest nicht 
völlig falsch.

Ein wenig wie KI. Kann viel über ein Thema reden und alles hört sich 
auch irgendwie passabel an wenn man keine Ahnung vom Thema hat.
Ansonsten aber rollen sich einem die Zehnägel auf.
KI redet nur nicht ganz so viel Müll.

@TO: Für läppische 1KV würde ich den Aufriss nicht machen.
Wenn Du Dir wirklich solche Sorgen machst das ein 4KV getesteter Trafo 
nicht 1KVDC dauerhaft hält, dann mach eine Tauchlackierung.
Vorher im Ofen bei 60°C eine Std trocknen, noch warm in den Lack 
eintauchen, wenn vorhanden Vakuum nutzen.
Luft und Feuchte sind dann raus, Ionisation und Kriechstromgefahr 
erheblich reduziert.

Schon mal Schaltnetzteile mit Custom Trafo gebaut?
Welche Topologie würdest Du wählen?

von Martin (martin79)


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Andrew T. schrieb:
> klar habe ich das. und sogar verbaut.
> ich habe es oben schon erwähnt.

Kannst du sagen welchen Transformator du benutzt hast oder wer ihn dir 
gewickelt hat?

von Ths S. (motorburner)


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Hallo,

Ringkerntrafos nach Kundendaten gibt es bei Müller Rondo in Rodewisch. 
Dort gibt es sogar ein Anfrageformular, wo man direkt gewünschte 
Sekundärspannungen, Vergussart, Litzenlänge, Temperaturklasse, Schirmung 
usw angeben kann.

Habe dort schon zig Trafos wickeln lassen, das hat immer super 
funktioniert.

Wenn es konventionelle (also EI/M/MD usw) Trafos sein sollen, so wickelt 
z.B. Pechan nach Kundendaten.

Selbstwickeln muss man da sicher nichts..

: Bearbeitet durch User
von Udo K. (udok)


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Michael K. schrieb:
> @TO: Für läppische 1KV würde ich den Aufriss nicht machen.
> Wenn Du Dir wirklich solche Sorgen machst das ein 4KV getesteter Trafo

Soweit ich verstanden habe geht es um 3 kV dauerhaft, kann aber auch 
falsch liegen.  Da kannst du keinen Trafo verwenden der nur für 2.5kV 
oder 4kV auf kurze Pulse getestet ist.  Da sollte zumindest eine 
zusätzliche dicke Isolierlage rein und am besten vergießen.

: Bearbeitet durch User
von Udo K. (udok)


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Andrew T. schrieb:
>> Hast du schon mal einen Ringkerntrafo für > 3kV Dauerbelastung gesehen?
>> Machen kann man natürlich (fast) alles.
>
> klar habe ich das. und sogar verbaut.
> ich habe es oben schon erwähnt.

Wo braucht man >3 kV und warum Ringkern bei der Spannung?  Dort wo es um 
richtig Leistung und Spannung geht verwendet doch keiner Ringkern?

: Bearbeitet durch User
von Andrew T. (marsufant)


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Martin schrieb:
>
> Kannst du sagen welchen Transformator du benutzt hast oder wer ihn dir
> gewickelt hat?

Etliche, die letzten Ausführungen hatte ich bei  Firma Pikatron 
(Berlin) fertigne lassen.

von Michael M. (Gast)


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Udo K. schrieb:
> Da sollte zumindest eine
> zusätzliche dicke Isolierlage rein

Du meinst bei einem fertigen Trafo?
Das will ich sehen wie man da eine zusätzliche Isolation raufbringt.
Das Design wäre sowieso danach hin, wegen schlechterer Kopplung = höhere 
Streuinduktivität.

Mal zur Einschätzung der dicken Lage:
Tesafilm hält locker 1KV.

von Andrew T. (marsufant)


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Michael K. schrieb:
> Mal zur Einschätzung der dicken Lage:
> Tesafilm hält locker 1KV.

Und die Hersteller nehmen Hostaphan oder etwas teurer Kapton (wenn es 
höhere Temperatur abkönnen muss). Ggfs. 2 bis Lagen je nach 
Kundenwunsch:

Kapton: 7,5kV je LAge 
(https://www.modulor.de/kapton-klebeband-polyimid-waermeklasse-h.html)

Hostphan je nach Hersteller mind. 20kV (beispiel: 
https://www.m-petfilm.de/wp-content/uploads/WN.pdf) je Lage, eher höhere 
Werte.

1kV Dc ist sehr gut kommerziell handbar.
Wenn der TE unbedingt selber wickeln will:
https://forum.mosfetkiller.de/
hat viele Tips für hohe Spannung,
Stoppi (hier im Forum gelegentlich aktiv) ist auch ein guter erfahrener 
Ansprechpartner.

von Andrew T. (marsufant)


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Udo K. schrieb:
> Dort wo es um
> richtig Leistung und Spannung geht verwendet doch keiner Ringkern?

Du vielleicht nicht.
Der Rest der Welt sicher häufiger.

Und nun komm nicht mit dem 300kV Elektronenbeshxleuniger oder dem 5MVA 
Trafo.
Der TE hat klar gesagt in welcher Klasse er sucht (<75W, 1kV) und da ist 
nun wirklich problemlos von Leistung&Spannung(ausser für Dich)

von Bauform B. (bauformb)


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Früher hat man wegen der Koppelkapazität Ringkerntrafos natürlich mit 
Schirmwicklung wickeln lassen. Und Wicklungs-Anfang und -Ende 
unterschieden.

Speziell in diesem Fall ist wohl ein UI-Kern angesagt. Mit dem bekommt 
man 2 Spulenkörper in Reihe als Isolation, mit dem geerdeten Kern 
dazwischen.

von Martin (martin79)


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Andrew T. schrieb:
> Du vielleicht nicht.
> Der Rest der Welt sicher häufiger.
>
> Und nun komm nicht mit dem 300kV Elektronenbeshxleuniger oder dem 5MVA
> Trafo.
> Der TE hat klar gesagt in welcher Klasse er sucht (<75W, 1kV) und da ist
> nun wirklich problemlos von Leistung&Spannung(ausser für Dich)

Die 1kV beziehen sich auf die dauerhaft anliegende Spannung zwischen 
Primär- und Sekundärseite. Ich möchte den Transformator eben benutzen um 
eine Schaltung zu versorgen, die dauerhaft auf einem hohen Potential 
liegt. Innerhalb der Schaltung habe ich dann maximal 24V. Die Schaltung 
selber braucht eben kaum Leistung.

von Udo K. (udok)


Angehängte Dateien:

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Michael K. schrieb:
> Mal zur Einschätzung der dicken Lage:
> Tesafilm hält locker 1KV.

Du solltest mal die Klappe halten und dich erst mal etwas informieren. 
Und Kilovolt kürzt man mit kV (kleines k) ab.

Da geht es nicht drum dass das Isoliermaterial mal kurz ein paar kV 
aushält, sondern um Dauerbelastung über mehrere Jahre.  Da kommt es 
deutlich unter der Durchschlagsspannung zu Teilentladungen und dadurch 
zu Alterung durch Materialabtrag.  Etwa ab 3-4 kV/mm Feldstäke geht das 
typischerweise schon los.  Eine Isolation eines Ringkerns hat 2-3 Lagen 
x 0.1 Millimeter.  Das ist viel zu wenig für dauerhaft 3kV.  Wenn der 
Trafo mit Nennleistung belastet wird hat das Isolationsmaterial schon 
mal 100 Grad.  Dazu kommen unvermeidbare Verunreinigungen in der 
Herstellung.  Da beschleunigen sich diese Effekt noch mal drastisch. 
Ringkern ist sowieso problematisch weil zwischen den Isolierschichten 
Luft mit Wasserdampf unvermeidlich ist.

Für Leute die mehr wissen wollen gibt es hier eine gute Erklärung der 
Effekte:
https://epub.uni-bayreuth.de/id/eprint/8129/1/3-8440-8168-2_DOK_Mueller.pdf
Die Bilder sind daraus kopiert.

von R. L. (roland123)


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Udo K. schrieb:
> Ein Ringkerntrafo ist die schlechteste Wahl wenn es um sehr hohe
> Isolationsspannungenen geht.  Viel Kapazität zwischen Primär und
> Sekundär und nur eine gewickelte Isolation wo die Litze der
> Primärwicklung durch die Sekundärwicklung "durchsticht".

 gerade auch für sehr hohe Isolationsspannungen und geringe Kapazität 
zwischen Primär- und Sekundärwicklung gibt es Ringkerntrafos

https://www.austin-insulators.com/Graphics/dp-assy.jpg

zugegeben, das ist jetzt nicht die Größenordnung, die der TO sucht

von Udo K. (udok)


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Andrew T. schrieb:
> Du vielleicht nicht.
> Der Rest der Welt sicher häufiger.

Wenn du mit dem Rest der Welt Audiofreaks meinst dann ja.  Ansonsten ist 
Ringkern praktisch ausgestorben.  Da kommt vielleicht 1 Ringkern auf 1 
Million EI Trafos.

von Udo K. (udok)


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Andrew T. schrieb:
> Der TE hat klar gesagt in welcher Klasse er sucht (<75W, 1kV) und da ist
> nun wirklich problemlos von Leistung&Spannung(ausser für Dich)

Nur das es im Originalthread noch 3 kV waren.  Da ist inzwischen wohl 
etwas Ernüchterung eingekehrt.  Für 1 kV braucht er nicht so rumzueiern. 
Da kann er was fertiges von der Stange verwenden.  Etwa ein leistbares 
Keithley 2410 oder das 2650 falls es doch wieder 3 kV werden sollen.

: Bearbeitet durch User
von R. L. (roland123)


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Martin schrieb:
> Die 1kV beziehen sich auf die dauerhaft anliegende Spannung zwischen
> Primär- und Sekundärseite. Ich möchte den Transformator eben benutzen um
> eine Schaltung zu versorgen, die dauerhaft auf einem hohen Potential
> liegt. Innerhalb der Schaltung habe ich dann maximal 24V. Die Schaltung
> selber braucht eben kaum Leistung.

wie wäre es mit sowas?

https://de.aliexpress.com/item/1005006105734663.html?

geht bis 20mm Abstand. Da passt genug Isolierung dazwischen

von Michael M. (Gast)


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Udo K. schrieb:
> Du solltest mal die Klappe halten und dich erst mal etwas informieren.
Mein kleiner wütender Freund, ich bin nicht nur ganz hervorragend 
informiert, ich baue sogar u.A. Schaltnetzteile.
20KV / 300W war bisher das größte.

Und ob dir mein großes K vor dem V gefällt geht mir so gepflegt den 
Buckel runter wie Deine dümmlichen Entgleisungen.
Ist heute wieder Klugscheissertag der Deutschlehrervereinigung?

Nette bunte Bildchen, die nur leider überhaupt nichts mit Tesafilm bei 
1KV zu tun haben.
Natürlich ist Tesafilm kein geeignetes Material. Alleine schon wegen 
Temperatur und Stabilität. Es isoliert aber bei 50um bereits über 1KV, 
das mal zu Deiner 'dicken Folie'

Der Wahnsinn was hier für Tipps kommen, von Leuten die nie über 
Schutzkleinspannung hinausgekommen sind.

von Hans-Joachim S. (haenschen2)



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Ein normaler Trafo mit geteiltem Spulenkörper ist keine Option ?
Diese Spulenkörper gibt es auch mit verstärkter Mittelrippe.
Oder einen SU-Kern mit 2 getrennten Spulenkörpern - Primär auf den 
einen, Sekundär auf den anderen Spulenkörper, Trennsteg dazwischen.
Gruß
Hans

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Hans-Joachim S. schrieb:
> Ein normaler Trafo mit geteiltem Spulenkörper ist keine Option ?

Für Ringkerne wurde das auch schon vorgeschlagen. Nur sind das 
Sonderanfertigungen und daher kaum zu bekommen. Oder selber drucken mit 
PA-GF, PPA-GF, PBT GF, versuchen.

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