Also hängt der Querschnitt nur von der benötigten Wickelfläche ab ?
Und dabei muss man also einen Kompromiss zwischen hohem Querschnitt (= niedriger Windungszahl aber groß und schwer) und hoher Windungszahl (= viele ohmsche Verluste da nur ein begrenzt dicker Draht aufgrund des Platzes möglich ist, dafür aber einem sehr kleinen Trafo) machen ?

Die mögliche Spannung pro Windung ist proportional zu Fläche des Kerns, der Frequenz und der vom Material abhängigen Sättigungsinduktion B_max.
Wegen des ziemlich pötzlichen Eintritts der Sättigung ist das eine relativ harte Grenze.
An der Frequenz kannst du bei Netztrafos nichts ändern, wohl aber an der Spannung pro Windung und damit an der magnetischen Induktion. Damit beeinflußt du die Eisenverluste, die sich aus Hystereseverlusten und Wirbelstromanteilen zusammensetzen, zur Erwärmung des Kerns beitragen und hauptsächlich für die Leerlaufverluste verantwortlich sind. In der Nähe (aber unterhalb!) von Bmax sollten diese Verluste etwa mit dem Quadrat der Spannung steigen. Ein Daumenwert ist 3W/kg Eisen.

Die maximal dem Trafo entnehmbare Leistung ist dann noch eine Frage des Effektivwertes des Stroms und somit der ohmschen Verluste im Kupfer und der Kühlung.
Besonders Trafos mit vielen Wicklungen oder dünnen Hochspannungswicklungen schneiden hier schlecht ab, weil der verfügbare Wickelraum durch Lagenisolationen oder Anzapfungen beengt wird. Das erfordert dann dünnere Drähte mit entsprechend geringerer Strombelastbarkeit. Außerdem wird bei nicht vergossenen Trafos durch den geringeren Füllfaktor die Wärmeableitung verschlechtert.


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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 26 Aug 2006 10:09 ]

Zitat : Benedikt hat am 26 Aug 2006 08:13 geschrieben :

Also hängt der Querschnitt nur von der benötigten Wickelfläche ab ?

Die Wicklungen haben jedenfalls gewisse Mindestabmessungen, einerseits wegen der Kuehlung, andererseits um Ueberschlaege zu vermeiden.

Weiterhin verschlechtern hohe Leerlaufstroeme den Wirkungsgrad, und man hat nur ein Mittel, sie gering zu halten, naemlich durch hohe Induktivitaet. Diese erreicht man durch hohe Windungszahl (~n^2), aber auch durch grossen Querschnitt. Das Problem bei hohen Windungszahlen ist das Ansteigen der Kupferverluste im Nennbetrieb. Man wird also bestrebt sein, die Windungszahlen gering zu halten, und lieber den Querschnitt zu vergroessern; aber das bedingt auch wieder mehr Kupfer und macht das Gebilde schwer und teuer.

Die Dimensionierung haengt also auch von den Optimierungszielen ab, also was man will, einen moeglichst materialsparenden Trafo, oder einen mit geringen Leerlaufverlusten oder geringen Gesamtverlusten im Nennbetrieb.

@perl
In meiner Haus- und Hoffibel "Elektrische Energietechnik" aus dem Jahre 1996 wird fuer die Eisenverluste ein Wert von 0,85 W/kg Eisen angegeben. Bedenkt man, dass die Werkstoffkunde sich seitdem 10 Jahren weiterentwickeln konnte, liegt der gegenwaertige Wert vielleicht sogar noch deutlich darunter.

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: caes am 26 Aug 2006 14:18 ]

Zitat :

In meiner Haus- und Hoffibel "Elektrische Energietechnik" aus dem Jahre 1996 wird fuer die Eisenverluste ein Wert von 0,85 W/kg Eisen angegeben.

Bei welcher Induktion ?
Für Werte um 0,8T konnte man das schon 1952 nachlesen, aber bei 1,5T ist das gleiche teure Material dann auch bei 3 W/kg (Friedrich, Tabellenbuch für Elektrotechnik).

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Zitat : perl hat am 26 Aug 2006 14:27 geschrieben :

Bei welcher Induktion ?

Darueber ist nichts gesagt. Der Satz lautet: "Die Eisenverlustleistung betraegt heute etwa 0,85 W/kg."

In einer Tabelle ueber Elektroblechsorten ist jeweils der p1,0 und p1,5 (spezifische Verluste bei B_spitze 1,0 T und 1,5 T) angegeben. Die Werte liegen fuer p1,5 bei 1,4...12 W/kg und fuer p1,0 bei 0,89...5 W/kg. Das deckt sich also tendentiell mit den Werten aus Deinem Tabellenbuch.

Ich schliesse daraus, dass technische Transformatoren mit erheblich weniger als 1,0 T Spitzenwert betrieben werden.

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Hallo,
als groben Anhalt kannst Du die Trafoleistung aus dem Eisenquerschnitt ermitteln:
Der Eisenquerschnitt in Quadratzentimeter entspricht ungefähr der Quadratwurzel der Sekundärleistung in Watt. Da der Wirkungsgrad der Trafos abhängig von Größe, Kernschnitt und Füllfaktor zwischen 0,4 und >0,95 schwankt, ist der Fehler erheblich.
Für 50Hz gibt Nührmann noch erweiterte Formeln an.

Für EI, M und MD-Kerne:
A_E ~ Wurzel(P₂/B* Wirkungsgrad)

Für UI und S-Kerne ist
A_E ~ 0,55*Wurzel(P₂/B* Wirkungsgrad)

O.

P.S. kann es sein, dass die Rechtschreibprüfung heute ein wenig durcheinander ist und Probleme mit Umlauten hat?
O.

Danke für die Angaben, das hilft mir schon weiter.

Es geht mir u.a. um einen älteren, großen Trafo. Dem Aussehen nach eine Sonderanfertigung, eventuell sogar handgewickelt.

Ausgangsspannung im Leerlauf: 10V
Drahtdurchmesser Sekundärwicklung: 5mm (also rund 15mm²)
Widerstand der Sekundärwicklung: 10mOhm
Widerstand der Primärwicklung: 1,5Ohm !!!
Kernquerschnitt (EI Kern): 20cm²

Wenn ich von 2,5A/mm² ausgehe, komme ich auf rund 50A (nach einer alten Trafoformel)
Macht bei 9V unter Last also rund 450VA

Wurzel(450)=21cm²
Könnte also ganz gut hinkommen.

Halo Benedikt,
das lässt auf einen EI 150b schliessen: 15cm Breite, 12cm Höhe und eine Paketdicke von 52mm mit 430-450VA (je nach Tabelle).
Der Strom kommt auch so hin mit der Formel:
Drahtdurchmesser in mm ~ 0,7 * Wurzel (Strom in Ampere).
Wenn es ein selbstgewickelter ist, kannst Du für die schlechteren Füllfaktoren von Blech und Draht noch ein paar Prozente vom Wirkungsgrad abziehen.
O.

Zitat : Benedikt hat am 27 Aug 2006 14:30 geschrieben :

Drahtdurchmesser Sekundärwicklung: 5mm (also rund 15mm²)

Hallo Benedikt
Wie kommst Du darauf?
5 x 5 x 3,14 / 4 = 19,6mm²

Du hattest den Umfang berechnet...

gruß powersupply

Deshalb wickelt man am besten alle Trafos nur noch mit 4mm Draht, da gibt beides den gleichen Zahlenwert.

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*gacker*

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Zitat : perl hat am 26 Aug 2006 09:42 geschrieben :

Die mögliche Spannung pro Windung ist proportional zu Fläche des Kerns, der Frequenz und der vom Material abhängigen Sättigungsinduktion Bmax. Wegen des ziemlich pötzlichen Eintritts der Sättigung ist das eine relativ harte Grenze. An der Frequenz kannst du bei Netztrafos nichts ändern, wohl aber an der Spannung pro Windung und damit an der magnetischen Induktion. Damit beeinflußt du die Eisenverluste, die sich aus Hystereseverlusten und Wirbelstromanteilen zusammensetzen, zur Erwärmung des Kerns beitragen und hauptsächlich für die Leerlaufverluste verantwortlich sind. In der Nähe (aber unterhalb!) von Bmax sollten diese Verluste etwa mit dem Quadrat der Spannung steigen. Ein Daumenwert ist 3W/kg Eisen. Die maximal dem Trafo entnehmbare Leistung ist dann noch eine Frage des Effektivwertes des Stroms und somit der ohmschen Verluste im Kupfer und der Kühlung.

*Aufwärm*

Hallo,

im Zusammenhang mit dem Umbau meines Auto-Ladegeräte-Oldies auf ein geregeltes Teil –siehe
https://forum.electronicwerkstatt.d......html -
suche ich überall nach Potential für zusätzliche Ladeleistung.

Da die Sekundärwicklungskammer des Trafos noch Platz für etliche weitere Windungen hat, habe ich probehalber mal ca. 1 Meter Lackdraht gleicher Stärke draufgewickelt und so den Ladestrom auf ca. 9A bei 14,3 V erhöht: Das ist natürlich von der Ladeleistung bzw. der Ladezeit bis zur Vollladung eine sehr attraktive Sache, weil auf dem Gerät ab Werk nur 6 Ampere draufstehen - mit der Serien-Selenbrücke, die ich schon durch eine 25A-Siliziumbrücke ersetzt habe.
Die starke Batteriegasung durch die hohe Lade-Endspannung (unbelastet: ca. 24 Vdc) wird ja künftig von der Elektronik verhindert.

Meine Fragen:
An welchen konkreten Meßdaten oder sonstigen Symptomen kann ich die beginnende Kernsättigung erkennen, und was passiert, wenn ich den Kern weit in die Sättigung treibe?
Oder ginge das erst, wenn ich (bei vollgewickelter Sekundärkammer) zwecks weiterer Erhöhung der Sekundärspannung die Primärwicklung reduziere? Denn bei unveränderter Primärseite bleibt die Spannung pro Windung ja gleich


P.S.. Besagter Oldie-Trafo hat einen üblichen geschlossenen Blatt-Blechkern und folgende (Original-) Daten:
Primär: Rdc = 14 Ohm, L = 0,83H (Sekundärseite offen)
Sekundär (Anzapfung "Eilladung", Primärseite offen): Rdc = 100 mOhm, L = 4,3 mH
Usek (Eilladung) im Leerlauf: 15,0 Vac bei primär 230Vac



_________________
Gruß Ulf (Amateurbastler)

Zitat :

Symptomen kann ich die beginnende Kernsättigung erkennen, und was passiert, wenn ich den Kern weit in die Sättigung treibe?

Durch Auf- oder Abwickeln der Sekundärseite kannst du die Magnetisierung des Kerns nicht beeinflussen. Um den Kern in die Sättigumg zu treiben müsstest du primärseitig abwickeln.

Trotzdem lebst du gefährlich. Die Belastbarkeitswerte der üblichen Formeln gelten für Widerstandslast, also sinusförmige Stromentnahme.
Das aber ist bei Ladegeräten fast nie der Fall.
Entweder gehts vom Gleichrichter direkt zum Akku, dann fliesst der Strom nur in kurzen Impulsen und der entnehmbare Gleichstrom ist niedriger als der Nennwert des Trafos, oder es folgt auf den Gleichrichter eine grosse Eisendrossel, die den Strom glättet und dann kann man mehr Gleichstrom entnehmen als es dem Nennstrom des Trafos entspricht.
Im zweiten Fall liegt dafür die Ausgangsspannung unter dem Effektivwert der Wechselspannung; geschenkt bekommt man nichts.

Deshalb ist eine Temperaturüberwachung des Trafos zweckmäßig.
Wenn du aber messen willst:
Elektrochemisch am Akku ist der arithmetische Mittelwert des Stromes wirksam. Den zeigen Drehspulinstrumente oder die billigen digitalen Panelmeter mit ihrer Tiefpasscharakteristik richtig an.

Für die Erwärmung des Trafos hingegen ist der Effektivwert des Stromes verantwortlich. Um den richtig zu messen, nimmt man am einfachsten ein Weicheisenamperemeter.
Es gibt auch andere Verfahren, aber die sind wegen der erforderlichen Quadrierung der Momentanwerte relativ aufwändig.




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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 25 Jul 2008 13:12 ]