2 Trafos primärseitig und sekundärseitig in Reihe schalten

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Autor
2 Trafos primärseitig und sekundärseitig in Reihe schalten

    







BID = 728805

Beckenrandschwimmer

Schreibmaschine



Beiträge: 1915
Wohnort: Altrip
 

  


Hallo Forenmitglieder,

ich bin gerade von meiner Lösung nicht so recht überzeugt. Für ein Projekt will ich 2 unterschidliche Trafos primärseitig und sekundärseitig in Reihe schalten. Die Primärspule ist vorgegeben, die Sekundärspule kann ich selbst wickeln.
Daten der Trafos:
1x 1440VA, N primär=230
1x 800VA, N primär=330
Wenn ich beide primär in Reihe schalte, dann stellt sich bei 230V folgende Spannung primärseitig ein (Leerlauf):
1440VA: 95V
800VA: 135V
also 1:1,42
Jetzt muss ja die selbe Spannungsaufteilung auch sekundärseitig wieder zu finden sein, richtig?
1440VA: 95V/230Windungen = 0,413V/Windung
800VA: 135V/330 Windungen = 0,409V/Windung

Dann die Aufteilung der Sekundär-Windungen:
1440VA: 95V/230V*12V = 5V --> N=12
800VA: 135V/230V*12V = 7V --> N=17
Wäre das so korrekt?


Nun ist das Missverhältniss von Leistungsfähigkeit der Trafos und Leistungsabgabe schon beträchtlich.
Zur Verbesserung des ganzen müsste ich von der Primärwicklung der 800VA Trafos ein paar Wicklungen weg nehmen und dann nochmal neu messen + rechnen, richtig?
(Optimaler Weise sollte sich über dem 1440VA Trafo eine Spannung von 170V einstellen, um kurz vor der Sättigung des Eisenkernes zu sein, am 800VA müssten dann 60V abfallen)

Was soll nun das ganze? Ich benötige eine Gleichspannung von 12...15V (irgendwas dazwischen) und ca. 100A.
Da ich keinen entsprechenden Trafo hier habe, wollte ich einen Microwellentrafo sekundärseitig umwickeln. Also ersteinmal die Sekundärspule und Nebenschluss entfernt.
Nur stellte sich heraus, dass der Trafo für den Leerlauffall einen unterdimensionierten Eisenkern hat und sehr laut brummte + schnell warm wurde. (Bei 150V ca. 100mA Leerlaufstrom, bei 230V ca. 3A Leerlaufstrom, Max. bei 10A!)
Auch am Oszi konnte man das gut beobachten, es sieht noch heftiger aus als auf dem angefügten Bild.
Da ich noch einen zweiten Microwellentrafo hier habe (leider viel schwächer), dachte ich mir, ich könnte diese doch in Reihe schalten.
Um nicht so viele Windungen zu wickeln, wollte ich auch die Sekundärseite in Reihe schalten.


Viele Grüße

Becky



[ Diese Nachricht wurde geändert von: Beckenrandschwimmer am 23 Nov 2010 10:13 ]

BID = 728832

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
Auch am Oszi konnte man das gut beobachten, es sieht noch heftiger aus als auf dem angefügten Bild
Das ist Absicht.
Diese Mikrowellentrafos sind nämlich nicht einfache "weiche" Streufeldtrafos, sondern man nutzt gezielt die Nichtlinearität bzw. Sättigung des Eisenkerns aus, um in Verbindung mit dem Hochspannungskondensator, der ebenfalls genau dimensioniert ist, eine Art magnetischen Stabilisator zu bauen, der den Betriebsstrom des Magnetrons auch gegenüber Netzspannungsschwankungen stabilisiert.
Wegen der besonderen Eigenschaften der Last (verhält sich etwa wie eine 4kV Zenerdiode) ist das keine triviale Sache.
Ich meine, daß ich hier vor längerer Zeit schon mal entsprechende Diagramme gezeigt hatte.
Solch ein Trafo wird sich also weder mit noch ohne Streujoch linear verhalten.
Insofern sind auch deine Spannungsmessungen nur von eingeschränktem Wert.

Wegen der schwachen Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklungen kannst du auch nicht einfach das Windungsverhältnis zur Berechnung der Spannungs und Stromverhältnisse heranziehen.

Da diese Trafos ja wohl für 230V Betrieb gebaut wurden, kann ich dir nur raten, sie im Originalzustand zu lassen, primärseitig parallel zu schalten und sekundärseitig jeden mit einem eigenen Gleichrichter zu versehen und dann auch dort parallel zu schalten.
Als Anhaltspunkt für die benötigten sekundärseitigen Windungszahlen kannst du die alte Sekundärwicklung heranziehen.
Diese Trafos liefern wechselspannungsmäßig etwa 2,3kVeff und nach der Spannungsverdopplerschaltung mit dem ca. 1µF Kondensator werden daraus Gleichstrom (und -spannungs) -halbwellenimpulse mit nahezu rechteckigen Verlauf und ziemlich einheitlichen 4..4,5 kV.

Diese Trafos werden auch betriebsmäßig heiß und deshalb sind sie im Luftstrom des Ventilators, der auch das Magnetron kühlt, angeordnet.

P.S.:

Zitat :
etzt muss ja die selbe Spannungsaufteilung auch sekundärseitig wieder zu finden sein, richtig?
Das ist natürlich falsch.
Du mußt den magnetischen Kopplungsfaktor bzw. die Streuinduktivität berücksichtigen. http://de.wikipedia.org/wiki/Transformator
Da dies hier aber wegen der Nichtlinearitäten keine Konstanten sind, ist das praktisch kaum möglich.

Die Hintereinanderschaltung ist auch aus einem anderen Grund unzweckmäßig:
Die Netzteile für die Magnetrons stellen i.W. Stromquellen dar, und Stromquellen schaltet man zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit parallel.



[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 23 Nov 2010 15:19 ]

BID = 729260

Beckenrandschwimmer

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Beiträge: 1915
Wohnort: Altrip

Nun gut, wie hart die Trafos sind werde ich mal austesten.

Durch einen glücklichen Zufall habe ich jetzt einen weiteren Trafo mit 1280VA in die Hände bekommen. Also werde ich beide primärseitig so weit abwickeln, bis beide Trafos bei 130V in die Sättigung kommen und in Reihe geschaltet dann der Mittelpunkt bei ca. 115V (bei 230V Eingangsspannung) zum liegen kommt.

Noch eine Frage am Rande:

Welchen Querschnitt würdet ihr für 100A empfehlen? Wobei die 100A nur max. 5 sec. fließen. 70A für ca. 1min und <40A dann im Durchschnitt.

BID = 729269

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
bis beide Trafos bei 130V in die Sättigung kommen und in Reihe geschaltet dann der Mittelpunkt bei ca. 115V (bei 230V Eingangsspannung) zum liegen kommt.
Mach das, wie du meinst.
Ich habe dich vor der Reihenschaltung gewarnt.

BID = 737851

Beckenrandschwimmer

Schreibmaschine



Beiträge: 1915
Wohnort: Altrip

Ich wollte euch alle mal vom Ausgang dieses Themas unterrichten.
Ich bin von meinem Konzept doch noch abgekommen, weil es sich nicht so einfach realisieren ließ, wie ich es mir vorgestellt hatte.

Mein jetziger Aufbau:
Die Trafos primär in Reihe, beide abgewickelt, bis einer bei ca. 120V in die Sättigung kommt, den Anderen abgewickelt, bis er bei ca. 128V in die Sättigung kommt.
Bei beiden die Secundärwicklung (25mm²) so aufgereagen, dass ca. 10,8V~ bei 115V~ Eingang anstehen.
Beide Secundärwicklungen parallel geschaltet.

Ergebnis:
Vorher:
- Lautes Brummen
- ca. 140W (keine VA) Leerlaufverlust, Strompeak bei ca. 10A
Nachher:
- Kein wahrnehmbares Brummen
- ca. 40W (keine VA) Leerlaufverlust, Strompeak bei ca. 1,5A

Gleichrichtung über 4x 40A Schottky-Dioden (Pulsfest), mit 80.000µF gepuffert.

Leerlaufspannung: 15,15V
Spannung bei 5A: 14,20V
Spannung bei 50A: 11,95V
Spannung bei 80A: 11,15V

Allerdings ist die (Rest-)Spannungswelligkeit recht groß, da der Kondensator sehr alt ist (hoher ESR). Er stammt aus den frühen 80ern. Ich denke, dass mit neuen 10x10.000µF noch bessere Ergebnisse erziehlt werden können.

Fazit:
- Trafo "hart" genug für meine Anwendung
- Brummen kaum wahrnehmbar, selbst unter Last
- Leerlaufverluste verringert
- (Rest-)Spannungswelligkeit noch etwas zu hoch (ab ca. 30A)
- 2 Tage quasi non stop gesägt, gewickelt gebort und gehebelt, um die sch*** vergossenen Wicklungen herunter zu bekommen (vorallem bei der Primärwicklung, welche ja zum Teil heile bleiben sollte)
- PFC ist vorerst nicht eingebaut
- erfolgreich.

Vielen Dank für Eure Unterstützung.

Edit: Fehlerteufel

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Beckenrandschwimmer am  3 Jan 2011 10:49 ]

BID = 738249

Beckenrandschwimmer

Schreibmaschine



Beiträge: 1915
Wohnort: Altrip

Ich habe nun ein paar weitere Tests zur Härte des Trafos an sich unternommen:

Eingangsspannung: 234V~ (Netzspannung)
Leerlaufspannung: 11,02V~
Spannung am 0,25 Ohm Widerstand: 10,58V~ (42,32A)
--> Innenwiderstand Trafo: 0,01 Ohm.

Auch konnte ich die Spannung nach der Gleichrichtung, durch Erhöhung der Siebkapazität um 20.000µF, um 0,3V bei 50A erhöhen.


Mein persönliches Fazit:
MOTs sind hervorragend für eine kraftvolle Spannungsversorgung geeignet.
Einziger Negativpunkt: die Bauartbedingte Unterdimensionierung des Eisenkerns. Mit 2 MOTs primär in Reihe und entsprechendes Abwickeln kann man aber auch dieses Problem beseitigen.
Achtung: durch die Reihenschaltung wird die Leistungsfähigkeit des Ganzen eher verringert, bzw. liegt auf dem Niveau des schwächeren Trafos und man muss mehr Wickeln (1,1V/ Windung original, 0,85V/ Windung bei moderater Sättigung).
PFC ist bisher nicht berücksichtigt.

Grüße

Becky

BID = 738327

powersupply

Schreibmaschine



Beiträge: 2921
Wohnort: Schwobaländle

Hallo

Der Grund für den Spannungsrückgang bei Belastung liegt auch im (Ja Perl mir ist der Begriff wieder eingefallen ) hohen Stromflußwinkel der sich beim Nachladen der Elkos ergibt.
Nachgeladen wird ja nur von kurz vor dem Scheitelpunkt bis etwa zum Scheitelpunkt der Wechselspannung. Und dann muss aber die ganze Energie in die Kondensatoren gepresst werden was sich, wenn Du den Strom mal oszillographierst, in einem vielfachen des Gleichstroms auf der Wechselspannungsseite darstellen wird.

Gruß powersupply


Zitat :


Eingangsspannung: 234V~ (Netzspannung)
Leerlaufspannung: 11,02V~
Spannung am 0,25 Ohm Widerstand: 10,58V~ (42,32A)
--> Innenwiderstand Trafo: 0,01 Ohm.

Auch konnte ich die Spannung nach der Gleichrichtung, durch Erhöhung der Siebkapazität um 20.000µF, um 0,3V bei 50A erhöhen.



[ Diese Nachricht wurde geändert von: powersupply am  5 Jan 2011 17:33 ]

BID = 738379

Beckenrandschwimmer

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Beiträge: 1915
Wohnort: Altrip

Jap, klar. Deshalb habe ich die Innenwiderstandsmessung des Trafos vor dem Gleichrichter durchgeführt.

Der Stromflusswinkel wird ja auch kleiner, wenn ich die Kapazität erhöhe.
Aktuell läd der Trafo ca. 1/4 der Zeit die Kondensatoren und ca. 3/4 der Zeit speißen die Kondensatoren die Last. (100.000µF)

Ich wollte mit den Messungen nur zeigen, dass MOTs auch hart sein können



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