Zitat :

Meine Neugier wird früher oder später wieder siegen

Ich kann dich nur noch einmal davor warnen.
Strom und Spannung sind bei deinen leerlaufenden Transformatoren fast 90° verschoben, d.h. die Nulldurchgänge liegen etwa 5ms auseinander.
Größenordnungsmäig erwarte ich, das aufgrund der Verluste die tatsächliche Position um etwa 5% von diesen 5ms abweicht. Das ist auf einem analogen Scope oft schon nicht mehr gut zu bestimmen.

Zitat :

Geht das (analog der Spannungen) mal ausnahmsweise simpel nach dem Windungsverhältnis

Nach dem Quadrat des Windungsverhältnisses. Warum das so ist, kannst du dir sicher selbst überlegen.

Zitat :

Bei einem Manteltrafo ist dagegen die eine Wicklung in die andere eingeschoben, wenn das recht verstehe?

Nein, deine Trafos haben Wicklungen mit getrennten Kammern.
Der Mantel bezieht sich auf die Form des Kerns und die Bewicklung nur des mittleren Schenkels.
Die M-Blechschnitte haben daher ihre Namen, aber auch mit EI-Kernen kann man Manteltramsformatoren bauen. Wenn alle drei Schenkel bewickelt sind, bezeichnet man das als Dreischenkeltransformator, der z.B. für Drehstrom benutzt wird.

Eine gekammerte Wicklung verwendet man entweder um, wie oben geschrieben, die Streuinduktivität zu erhöhen, oft aber hauptsächlich um eine verbesserte elektrische Isolation zu erreichen.
Bei koaxialen Wicklungen besteht ja die Möglichkeit, dass bei Überlast die Isolation zwischen den Wicklungen verbrennt und leitend wird.
Diese Gefahr ist bei der gekammerten Ausführung sehr viel geringer, insbesondere dann wenn man zusätzlich den Kern erdet.


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Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

Noch etwas Trafotheorie

Als erstes nehmen wir an, der Trafo ist ein 1:1 Trafo.(Das Übersetzungsverhältnis eines realen Trafos wird mittels eines idealen Trafos (der unabhänig von der Frequenz Strom und Spannung ideal transformiert) erreicht).

Das Ersatzschaltbild ist angehangen.
Nun führt mann 2 Messungen durch, zum ersten die Leerlaufmessung.
Am Eingang wird Nennspannung angelegt, mann misst Strom und Leistung.
Damit wird der Querpfad bestimmt, dieser ist im Leerlauf das dominierende Element.
Aus P, U und I lassen sich einfach die Werte für die Eisenverluste und die Koppelinduktivität bestimmen.

Als nächstes führt mann eine Kurzschlusmessung durch.

Du schließt den Ausgang kurz und erhöhst solange die Spannung bis primärseitig (und natürlich auch sekundeärseitig) den Nennstrom hast.
Damit wird der Längspfad zum dominierenden Element.
Dann bestimmst Du P, U und I.
Analog zum Leerlaufversuch kannst Du nun den Längspfad bestimmen.

Die gemessene Spannung ist die sogenannte Kurzschlussspannung (in der Regel zw. 5 und 20%) und wird in der Regel in % angegeben. Es ist egal, ob die Messung von der Primärseite oder der Sekunderseite erfolgt.

Gruß Topf_Gun


P.S. Falls Du Fragen hast, nur zu.

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Die Sonne, sieh, geht auf und nieder,
täglich weicht die Nacht dem Licht,
alles sieht man einmal wieder,
nur verborgtes Werkzeug nicht!

Zitat : perl hat am 29 Jul 2008 14:58 geschrieben :

Ich kann dich nur noch einmal davor warnen. Strom und Spannung sind bei deinen leerlaufenden Transformatoren fast 90° verschoben, d.h. die Nulldurchgänge liegen etwa 5ms auseinander. Größenordnungsmäig erwarte ich, das aufgrund der Verluste die tatsächliche Position um etwa 5% von diesen 5ms abweicht. Das ist auf einem analogen Scope oft schon nicht mehr gut zu bestimmen.

Kommt auf die gewünschte Perfektion an . . .
Den Spannnungsverlauf habe ich mit einem gelöteten 100:1 Teiler aus der Grabbelkiste (1MOhm / 10kOhm) auf den Schirm geholt, 1 Sinus auf die volle Breite bei 2msec/Div.
In jedem "Div" habe ich 5 Unter-Divs entsprechend 0,4 msec. Meine persönliche Ablese-Auflösung schafft locker die Unterscheidung, ob der Strom-Nulldurchgang eher auf einem Unter-Div liegt oder dazwischen, also +/-0,2 msec kann ich locker ablesen. Das ist 1/100 der Gesamtperiode, bzw. 3,6° Auflösung.

Die Stromkurve habe ich über einen 0,17 Ohm Shunt gemessen. So verzerrte Kurven gegenüber dem Netz-"Sinus" hätte ich nie erwartet
Aber die Nulldurchgänge waren trotzdem gut zu bestimmen.

Zu den Werten der 3 Tafos . . .
Stereotrafo: Phi = 46,8°, Ipeak = 118 mA, Ieff? (per DMM) = 100 mA
alter Ladegerätetrafo: Phi = 43,2°, Ipeak = 212 mA, Ieff = 159 mA
neuer Ladegerätetrafo: Phi = 79,2°, Ipeak = 400 mA, Ieff = 224 mA

Aus Unetz * Ieff(?) * cos(Phi ) berechne ich damit folgende Leerlaufverluste:
Stereotrafo: 15,7 W
alter Ladegerätetrafo: 26,6 Watt
neuer Ladegerätetrafo: 9,6 Watt

Kann das theoretisch hinkommen, oder habe ich irgendwo Denk- bzw. Rechenfehler?

Zitat :

Zitat : (transformierter Widerstand der Primärwicklung) Geht das (analog der Spannungen) mal ausnahmsweise simpel nach dem Windungsverhältnis Nach dem Quadrat des Windungsverhältnisses. Warum das so ist, kannst du dir sicher selbst überlegen.

Weil das Windungsverhältnis die Verhältnisse von Strom und Spannung bestimmt?

Zitat :

Der Mantel bezieht sich auf die Form des Kerns und die Bewicklung nur des mittleren Schenkels. Die M-Blechschnitte haben daher ihre Namen

Verstehe ich noch nicht . . . hättest Du mal ein Bild oder einen Link zu einem Bild eines Manteltrafos?



@Topf_Gun:
Danke für Deine Erklärungen, aber da muß ich mich mal später reinlesen, wenn ich mehr Zeit habe . . .

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Gruß Ulf (Amateurbastler)

Zitat :

Stereotrafo: 15,7 W alter Ladegerätetrafo: 26,6 Watt neuer Ladegerätetrafo: 9,6 Watt Kann das theoretisch hinkommen, oder

Oder !
Diese Werte sind jenseits von Gut und Böse.

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Zitat : perl hat am 29 Jul 2008 19:54 geschrieben :

Zitat : Stereotrafo: 15,7 W alter Ladegerätetrafo: 26,6 Watt neuer Ladegerätetrafo: 9,6 Watt Diese Werte sind jenseits von Gut und Böse.

Du meinst also, irgendwo steckt ein systematischer Meß- oder Rechenfehler?

Der 5Watt-Stromshunt hat den Aufdruck "0R15" = 0,15 Ohm. Ausgemessen hatte ich ihn mit 0,17 Ohm (5 Adc -> 0,85V).

Der Oszi-Meßbereich für die Spannungswerte am Shunt kann nicht völlig falsch sein, da das DMM die gleiche mV-Größenordnung lieferte.


Hier die Rohdaten - es wäre nett, wenn Du es mal nachrechnen könntest.
Upeak (laut Oszi) / Ueff (laut DMM) am Shunt und die Zeitversätze zwischen den aufsteigenden Spannungs- und Strom-Nulldurchgängen waren beim . . .

Stereotrafo = 20 / 17 mV und 2,6 msec

neuen Ladetrafo = 68 / 38 mV und 4,4 msec

alten Ladetrafo = 36 / 27 mV und 2,4 msec


Bei abgeklemmtem Trafo (Meßwiderstände noch mit dem Netz verbunden) zeigte der Oszi-Stromkanal eine saubere Nulllinie. Demnach dürfte ich keine überlagerten Brummschleifeneffekte o.ä. auf dem Schirm gehabt haben. Der Abstand zwischen Trafo und Oszi bzw. Tastköpfen war rund 1/2 Meter.
Ich werde die Messungen aber nochmal wiederholen und die Trafos relativ zum Oszi bewegen, um evtl. magnetische Einstreuungen zu erkennen.

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Gruß Ulf (Amateurbastler)

Ohne die Schirmbilder zu sehen, fange ich erst garnicht an zu rechnen.
Nachprüfen, ob bei Umschaltung Alt/Chopp das gleiche Bild entsteht.
Schliess mal anstelle der Trafos eine Glühlampe an. Damit muss die Phasenverschiebung 0 sein.



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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 30 Jul 2008 12:16 ]

Zitat : perl hat am 30 Jul 2008 12:13 geschrieben :

Ohne die Schirmbilder zu sehen, fange ich erst garnicht an zu rechnen. Nachprüfen, ob bei Umschaltung Alt/Chopp das gleiche Bild entsteht. Schliess mal anstelle der Trafos eine Glühlampe an. Damit muss die Phasenverschiebung 0 sein.

Kann ich noch machen.
Als Gegenprobe habe ich aber erstmal einen 0,22 µF Kondensator an 2,2 Ohm gemessen:
Zeitversatz des Nulldurchganges = 4,3 msec vor der Spannungskurve entspr. 77°
Upeak / eff = 50 / 33 mV entsprechend 23 / 15 mA
-> IMO alles plausible Größenordnungen; die Verlustleistung berechne ich zu 0,75 Watt.

Mit dem 2,2 Ohm Shunt sehen auch die Trafodaten etwas anders aus, vermutlich hatte ich bei den "Effektiv"messungen mit dem DMM leichte Fehler mit drin (mit erfaßte Übergangswiderstände von Krokoklemmen, die relativ zu den 0,17 Ohm des Shunt das Ergebnis deutlich verfälschen).

Hier die Trafodaten mit komplett verlöteter 2,2 Ohm-Meßstrecke (Upeak / Ueff) und Zeitversatz der Nulldurchgänge U / I:

Stereotrafo = 230 / 107 mV und 2,2 msec -> berechneter Leerlaufverlust effektiv = 8,6 Watt

neuer Ladetrafo = 800 / 370 mV und 4,0 msec -> berechneter Leerlaufverlust effektiv = 12,0 Watt

alter Ladetrafo = 500 / 232 mV und 2,4 msec -> berechneter Leerlaufverlust effektiv = 17,9 Watt

Zitat :

Nachprüfen, ob bei Umschaltung Alt/Chopp das gleiche Bild entsteht.

Kann ich auch noch machen.
Dabei versuche ich auch mal die Schirmbilder zu knipsen . . .


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Gruß Ulf (Amateurbastler)

Zitat :

IMO alles plausible Größenordnungen; die Verlustleistung berechne ich zu 0,75 Watt.

Das ist auch nicht akzeptabel. Kondensatorverluste sind zwar von Material und Konstruktion abhängig, aber bei Folienkondensatoren dieser Größe sind das höchstens wenige mW.
Prüf den Kondensator mal mit deinem LCR-Meter und verrate den Wert für R!
Bei welcher Messfrequenz ?


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Zitat : perl hat am 30 Jul 2008 13:42 geschrieben :

Zitat : IMO alles plausible Größenordnungen; die Verlustleistung berechne ich zu 0,75 Watt. Das ist auch nicht akzeptabel. Kondensatorverluste sind zwar von Material und Konstruktion abhängig, aber bei Folienkondensatoren dieser Größe sind das höchstens wenige mW. Prüf den Kondensator mal mit deinem LCR-Meter und verrate den Wert für R! Bei welcher Messfrequenz ?

Also R wird als unendlich angezeigt.

Laut parallelem DMM läuft die Kapazitätsmessung mit rund 250 Hz, die Rdc-Messung mit 1 - 2 Hz.

Die Kondensator-Stromkurve auf dem Schirm ist allerdings gegenüber den Trafos ziemlich HF-verseucht und daher etwas unscharf, was die Ablesung erschwert . . .

Die Schirmbilder versuche ich heute nachmittag zu machen.



Falls Ihr aber wieder etwas Zeit für das Hauptthema habt, wüßte ich noch gerne Eure Meinung über den Anhang:
Ein Berechnungsversuch der Lade"leistung" (als Strom) eines Autoladers mit Siliziumbrücke und Längsthyristor im Sekundärkreis als Stellglied mit 3 Trafoversionen, und zwar
1. Original
2. Originaltrafo mit 7 zusätzlichen Sekundärwindungen (mehr gehen bei halbwegs passender Drahtstärke nicht in den Wickelraum)
3. der berüchtigte Stereotrafo, sekundärseitig als Versuch eines Ladetrafos umgewickelt
. . .und daneben nochmal das Gleiche in ungegelt, d.h. mit gebrückten Thyristor *)


Ich habe versucht, jeden Berechnungsschritt in Richtung des arithmetischen Ladestroms in einer eigenen Zeile darzustellen und hoffe, daß meine unstudierten Bezeichnungen und Bemerkungen einigermaßen nachvollziehbar sind . . .
Mir geht es hauptsächlich um die Frage, ob die Ergebnisse grundsätzlich richtig sind.
In den grünen Feldern könnt Ihr andere Werte eingeben, um die resultierenden Ergebnisse auf Plausibilität zu prüfen.
Danke schonmal für Eure Kommentare


*) Mir schwebt so etwas im Kopf herum: unterhalb der Lade-Endspanung den Thyristor mit einem (stromlosen) Öffnerrelais zu brücken, und wenn die Regelung meldet "Ladeschlußspannung erreicht", wird das Relais per Monoflop für den Rest der Ladung geöffnet.

_________________
Gruß Ulf (Amateurbastler)

Zitat :

Also R wird als unendlich angezeigt.

Das erstaunt nicht.
Wenn du bei einer Gleichstrommessung ein anderes Ergebnis bekommen hättest, wäre der Kondensator auch kaputt.

Die Frage galt nicht dem Isolationswiderstand, sondern dem Verlustwiderstand, auch ESR genannt, der für den tan(delta) des Kondensators verantwortlich ist. Wenn du den nicht angezeigt bekommst, ists eben Pech. Das ist der Tribut an die digitalen Primitivschaltungen. Eine uralte Messbrücke hätte das wahrscheinlich gekonnt.
So kannst du nur ins Datenblatt des Herstellers schauen und glauben was darin steht.

Deine Messungen der Verluste sind jedenfalls höchst fehlerhaft und unbrauchbar. Hauptsächlich liegt das wohl an der sehr falschen Phasenmessung.
Ich hatte dich gewarnt.

Zitat :

Ein Berechnungsversuch der Lade"leistung" (als Strom) eines Autoladers mit Siliziumbrücke und Längsthyristor

Analytisch ist soetwas ist nur sehr schwer zu berechnen. Manchmal werden als Hilfsmittel heute noch Kurvenscharen benutzt, die jemand zur Zeit des 2.Weltkriegs berechnet hat.
Deshalb ist es besser wenn du, wie Topf_Gun es schilderte, die Kenngrößen der Transformatoren ermuittelst und damit auf einen numerischen Schaltungssimulator wie Spice oder PSpice gehst. Eine kostenlose Version LTSpice kannst du dir beim IC-Hersteller Linear Technology herunterladen.
Damit kannst du dann auch Fragen z.B. nach dem Stromverlauf bei verschiedenem Phasenanschnitt und unterschiedlichen Akkuspannungen recht einfach untersuchen.



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(Ein Berechnungsversuch der Lade"leistung" (als Strom) eines Autoladers mit Siliziumbrücke und Längsthyristor)

Zitat : perl hat am 31 Jul 2008 15:48 geschrieben :

Analytisch ist soetwas ist nur sehr schwer zu berechnen. Manchmal werden als Hilfsmittel heute noch Kurvenscharen benutzt, die jemand zur Zeit des 2.Weltkriegs berechnet hat.

Hm schade . . . könntest Du zu meiner weiteren Erhellung vielleicht noch ein paar Stichworte nennen, aufgrund welcher Phänomene der reale Ladestrom von dem Modell
(Leerlaufspannung minus Batterieklemmenspannung) geteilt durch (Summe von gemessenem Sekundär-Innenwiderstand plus Leitungs- und sonstige Widerstände zwischen Gleichrichter und Batterie)
abweicht?


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Gruß Ulf (Amateurbastler)

Zitat : perl hat am 27 Jul 2008 13:48 geschrieben :

Die Wirkleistung, die der Trafo im Leerlauf aufnimmt, ist nicht so einfach zu messen, weil sie ziemlich klein ist in Gegenwart eines grossen Blindanteils, der dich aber nicht interessiert. Grob geschätzt dürfte die Leerlaufleistung des Sterotrafos vielleicht bis zu 1W betragen und die des anderen Tafos vielleicht 3W. Die meisten Verluste werden im Kern entstehen, aber für eine einfache die Messung sind dir nur die geringen Kupferverluste zugänglich. Praktisch kannst du die Leerlaufverluste nur abschätzen, indem du den Trafo ein paar Stunden laufen lässt und dann fühlst oder misst wie warm er geworden ist.

So, ich habe mal die eingependelten Leerlauf-Oberflächentemperaturen der Trafokerne mit einem kleinen IR-Thermometer gemessen (Differenz zur Umgebung).
1. Alter Ladetrafo: 25K über Umgebungstemp.
2. Neuer Ladetrafo: 14K über Umgebungstemp.
3. Stereotrafo: 11K über Umgebungstemp.

Da die hier ebenfalls zu beachtende Wärmeabgabe an die Umgebung von der Außenflächensumme des Kerns abhängt, habe ich als Anhalt deren 4 größte zusammenhängende "Kühlkörper-Flächen" (die die Kernblechstapel zeigen) berechnet.
Ein vergleichendes Maß für die Wäremverluste ergibt sich dann aus dem Produkt der Temp.differenz * "Kühlkörper-Flächen".
1. Alter Ladetrafo: 3.836 K*cm²
2. Neuer Ladetrafo: 1.433 K*cm²
3. Stereotrafo: 1.411 K*cm²
Das deutet darauf hin, daß der kleine neue Ladegerätetrafo praktisch die gleichen Leerlaufverluste hat wie der große alte Stereotrafo, während der alte Ladetrafo eine ca. 2,5-fach größere Leelauf-Leistungsschleuder ist . . .



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Gruß Ulf (Amateurbastler)

Daß das so sein würde, war zu erwarten.

Der alte Trafo war eben besonders "weich" ausgelegt, um den Ladestrom zu regeln. Beim neuen wird das wohl elektronisch bewerkstelligt sein.
Was nicht heißt, daß dann zwingend die Gesamtverluste niedriger liegen! Wenn schlecht ausgelegt, haben sie sich nur vom Trafo zur Elektronik verschoben...
Die Änderung hat man vermutlich hauptsächlich gemacht, um die Herstellungskosten zu senken.

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"Das Gerät habe ich vor soundsoviel Jahren bei Ihnen gekauft! Immer ist es gegangen, immer. Aber seit gestern früh geht es plötzlich nicht mehr. Sagen Sie mal, DA STIMMT DOCH WAS NICHT???"