Koppelfaktoren bei Übertragern
Roland Damm
habe mich letzte Zeit etwas mit der Simulation von Trafos/Übertragern in
LTSpice befasst.
Zunächst mal scheint LTSpice etwas zickig zu sein, wenn mehr als zwei
Wicklungen beteiligt sind und die Kopplung mal nicht =1 ist. Aber das ist
mir schließlich klar geworden (Kopplungsmatrix muss positiv definit
sein,...).
Aber: Das Programm geht generell davon aus, dass die Kopplung von einer
Wicklung zu einer anderen immer symmetrisch gleich ist. Ist das im
Allgemeinen wirklich so? Oder ist das nur eine hinreichende Näherung, die
die Rechnung vereinfacht?
Ich kann mir spontan eine - wenn auch exotische - Eisenkernkonstruktion
vorstellen, bei der das Magnetfeld der 1. Spule zu fast 50% auch durch die
2. Spule geht, das Feld der zweiten jedoch fast nicht durch die erste.
IMO sollte die Kopplungsmatrix nicht zwangsläufig symmetrisch sein müssen.
Kann es vielleicht sein, dass so eine Asymmetrie jedoch für die Rechnung
egal ist und mit einer symmetrierten Variante gerechnet wird? B.z.w. man
diese symmetrische Variante eingeben muss?
Beispiel:
Eine Spule sitzt auf einem Ferrit-Ringkern. Eine zweite sitzt auch noch auf
diesem Kern, durch die zweite Spule geht aber noch ein zweiter gleicher
Ferritkern. Die Kopplungsmatrix sollte dann IMO so aussehen:
von\auf L1 L2
L1 -1.0 1.0
L2 0.5 -1.0
Der Fluss von L2 teilt sich zu gleichen Teilen auf die beiden Ferritkerne
auf, fließt also nur zu 50% durch die erste Spule. Das Feld der ersten Spule
durchläuft aber vollständig auch die zweite.
Die Selbstinduktion habe ich einfach mal mit -1 tituliert.
Kann man so einen Übertrager in LTSpice allein durch Angabe von L1, L2, k
simulieren (wie groß ist dann k?), oder muss man eine zusätzliche
Drosselspule einbauen?
CU Rollo
Joerg
> Moin,
>
> habe mich letzte Zeit etwas mit der Simulation von Trafos/Übertragern in
> LTSpice befasst.
>
> Zunächst mal scheint LTSpice etwas zickig zu sein, wenn mehr als zwei
> Wicklungen beteiligt sind und die Kopplung mal nicht =1 ist. Aber das ist
> mir schließlich klar geworden (Kopplungsmatrix muss positiv definit
> sein,...).
>
Hmm, ich hatte da bislang kein Problem mit bekommen und meist liegt es
bei mir im Bereich 0.95 bis 0.98.
> Aber: Das Programm geht generell davon aus, dass die Kopplung von einer
> Wicklung zu einer anderen immer symmetrisch gleich ist. Ist das im
> Allgemeinen wirklich so? Oder ist das nur eine hinreichende Näherung, die
> die Rechnung vereinfacht?
>
> Ich kann mir spontan eine - wenn auch exotische - Eisenkernkonstruktion
> vorstellen, bei der das Magnetfeld der 1. Spule zu fast 50% auch durch die
> 2. Spule geht, das Feld der zweiten jedoch fast nicht durch die erste.
>
Das hoert sich hochgradig patent- und Nobelpreis-verdaechtig an :-)
> IMO sollte die Kopplungsmatrix nicht zwangsläufig symmetrisch sein müssen.
> Kann es vielleicht sein, dass so eine Asymmetrie jedoch für die Rechnung
> egal ist und mit einer symmetrierten Variante gerechnet wird? B.z.w. man
> diese symmetrische Variante eingeben muss?
>
> Beispiel:
>
> Eine Spule sitzt auf einem Ferrit-Ringkern. Eine zweite sitzt auch noch auf
> diesem Kern, durch die zweite Spule geht aber noch ein zweiter gleicher
> Ferritkern. Die Kopplungsmatrix sollte dann IMO so aussehen:
>
> von\auf L1 L2
> L1 -1.0 1.0
> L2 0.5 -1.0
>
> Der Fluss von L2 teilt sich zu gleichen Teilen auf die beiden Ferritkerne
> auf, fließt also nur zu 50% durch die erste Spule. Das Feld der ersten Spule
> durchläuft aber vollständig auch die zweite.
>
> Die Selbstinduktion habe ich einfach mal mit -1 tituliert.
>
> Kann man so einen Übertrager in LTSpice allein durch Angabe von L1, L2, k
> simulieren (wie groß ist dann k?), oder muss man eine zusätzliche
> Drosselspule einbauen?
Wenn ich das richtig verstanden habe ist das immer noch ein Uebertrager,
nur dass die Kopplung geringer wird. Wozu man sowas machen wuerde
wuesste ich akut nicht.
--
Gruesse, Joerg
http://www.analogconsultants.com/
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Jan Kandziora
>
> Aber: Das Programm geht generell davon aus, dass die Kopplung von einer
> Wicklung zu einer anderen immer symmetrisch gleich ist. Ist das im
> Allgemeinen wirklich so? Oder ist das nur eine hinreichende Näherung, die
> die Rechnung vereinfacht?
>
der gleiche), denn der gekoppelte Anteil ist ja gerade der, den jede Seite
von der anderen "sieht". Man führt den Koppelfaktor ja genau darum ein,
damit man die beiden galvanisch getrennten Spulen in eine einzige
Hauptinduktivität und die beiden Streuinduktivitäten aufteilen kann um damit
ein galvanisch verbundenes Ersatzschaltbild zu erhalten, in dem man z.B. die
Kirchhoffschen Regeln anwenden kann.
)---Lsigma1---o---Lsigma2---(
|
Lh
|
)-------------o-------------(
>
> Ich kann mir spontan eine - wenn auch exotische - Eisenkernkonstruktion
> vorstellen, bei der das Magnetfeld der 1. Spule zu fast 50% auch durch die
> 2. Spule geht, das Feld der zweiten jedoch fast nicht durch die erste.
>
Jetzt denkst du umgekehrt über (1-k), also den Streufluss. Der Streufluss
muss auf Primär- und Sekundärseite nicht gleich sein, das stimmt. Allerdings
ist bei einem höheren Streufluss nicht etwa der "Koppelfaktor dieser Seite"
kleiner, sondern Lsigma auf dieser Seite größer und Lh und k *insgesamt*
kleiner (Lsigma1 halten wir dabei fest).
Das hat nichts mit Physik zu tun, das ist nur Mathe und halt mit Absicht so
definiert.
Mit freundlichem Gruß
Jan
Helmut Sennewald
news:4d3224fe$0$6890$9b4e...@newsspool2.arcor-online.net...
Hallo,
Im Anhang befindet sich eien Beschreibung was zu tun ist in so einem Fall.
http://focus.ti.com/lit/ml/slup171/slup171.pdf
In der LTspice Yahoo group gibt es dazu ein Beispiel.
http://tech.groups.yahoo.com/group/LTspice/files/%20Tut/Transformers%20%20/
Da musst du dich allerdings anmelden um darauf zugreifen zu können.
Gruß
Helmut
Manfred Kuhn
> Roland Damm wrote:
>
> Wenn ich das richtig verstanden habe ist das immer noch ein Uebertrager,
> nur dass die Kopplung geringer wird. Wozu man sowas machen wuerde
> wuesste ich akut nicht.
>
Hallo Joerg,
nannte man das früher nicht Transduktor? Das war doch ein durch ein extra
Magnetfeld steuerbarer "Trafo".
Gruß
Manfred
Joerg
Oh, lange ist's her :-)
An sich galt die Bezeichnung Transduktor eher fuer eine Spule wo noch
eine zweite Wicklung mit draufsass. Diese zweite Wicklung wurde mit
Gleichstrom beschickt. Dessen Groesse war verstellbar und bestimmte wie
weit der Kern in die Saettigung getrieben wurde. Das steuerte dann die
Induktivitaet der ersten Wicklung.
Verschiebbare Ferritkerne waren beliebt bei verstellbaren Oszillatoren
(VFO) fuer Funkgeraete, denn damit konnte man leichter eine
positionslineare Aenderung der Frequenz hinbekommen. Das gab es aber nur
bei Modellen der gehobenen Preisklasse. Bei Leuten die solche Geraete
besassen stand meist auch ein Flaeschen Ballistol in der Naehe, sodass
man mal schnell die Spindel oelen konnte. Und wehe wenn da irgendwo
Staub oder sonstiger Siff reinkam, dann war die grosse vorsichtige
Zerlege angesagt. Bloss nicht den Ferrit zerbrechen ...
Roland Damm
Jan Kandziora wrote:
>> Ich kann mir spontan eine - wenn auch exotische - Eisenkernkonstruktion
>> vorstellen, bei der das Magnetfeld der 1. Spule zu fast 50% auch durch
>> die 2. Spule geht, das Feld der zweiten jedoch fast nicht durch die
>> erste.
>>
> Jetzt denkst du umgekehrt über (1-k), also den Streufluss. Der Streufluss
> muss auf Primär- und Sekundärseite nicht gleich sein, das stimmt.
> Allerdings ist bei einem höheren Streufluss nicht etwa der "Koppelfaktor
> dieser Seite" kleiner, sondern Lsigma auf dieser Seite größer und Lh und k
> *insgesamt* kleiner (Lsigma1 halten wir dabei fest).
Nur leider kann ich nur die Gesamtinduktivität einer Spule messen. Oder
berechnen (habe mir dafür ein Tool programmiert, funktioniert für
rotationssymmetrische Übertrager wie übliche Zündtrafos).
CU Rollo
Roland Damm
Joerg wrote:
>> Zunächst mal scheint LTSpice etwas zickig zu sein, wenn mehr als zwei
>> Wicklungen beteiligt sind und die Kopplung mal nicht =1 ist. Aber das ist
>> mir schließlich klar geworden (Kopplungsmatrix muss positiv definit
>> sein,...).
>
> Hmm, ich hatte da bislang kein Problem mit bekommen und meist liegt es
> bei mir im Bereich 0.95 bis 0.98.
Ja klar. Nur bau' das mal, wenn die Sekundärspule nicht mehr als ein paar
wenige Picofarrad an parallelkapazität oder Kapazität zur Primärseite haben
soll. :-) Da kann man die Wicklungen nicht einfach in viel Eisen begraben.
>> Ich kann mir spontan eine - wenn auch exotische - Eisenkernkonstruktion
>> vorstellen, bei der das Magnetfeld der 1. Spule zu fast 50% auch durch
>> die 2. Spule geht, das Feld der zweiten jedoch fast nicht durch die
>> erste.
>>
>
> Das hoert sich hochgradig patent- und Nobelpreis-verdaechtig an :-)
Unteres Beispiel?
>> Beispiel:
>>
>> Eine Spule sitzt auf einem Ferrit-Ringkern. Eine zweite sitzt auch noch
>> auf diesem Kern, durch die zweite Spule geht aber noch ein zweiter
>> gleicher Ferritkern. Die Kopplungsmatrix sollte dann IMO so aussehen:
>> ...
> Wenn ich das richtig verstanden habe ist das immer noch ein Uebertrager,
> nur dass die Kopplung geringer wird. Wozu man sowas machen wuerde
> wuesste ich akut nicht.
Noch ein Beispiel:
Fall 1: ein E-Kern mit drei Wicklungen um die drei Säulen.
Fall 2: Ein Ringkern mit 3 Wicklungen drumherum.
In beiden Fällen sei kein Streufeld angenommen. Im ersten Fall teilt sich
das Feld der ersten Spule auf die beiden anderen Spulen zu angenommen
gleichen Teilen auf. Im zweiten Fall durchläuft das Feld der ersten Spule
beide anderen Spulen.
Wie groß müssen die Koppelfaktoren sein?
Beide Übertrager können wohl schwerlich gleichwertig sein. Oder doch?
CU Rollo
Roland Damm
Helmut Sennewald wrote:
> Im Anhang befindet sich eien Beschreibung was zu tun ist in so einem Fall.
> http://focus.ti.com/lit/ml/slup171/slup171.pdf
Kurz überflogen, genaueres Lesen kommt noch, aber immerhin:
Die Annahme, dass k12=k21 ist, ist nach Meinung des Autors nur eine
Näherung. Gut, dann bin ich schon mal getröstet.
CU Rollo
Joerg
> Moin,
>
> Joerg wrote:
>
>>> Zunächst mal scheint LTSpice etwas zickig zu sein, wenn mehr als zwei
>>> Wicklungen beteiligt sind und die Kopplung mal nicht =1 ist. Aber das ist
>>> mir schließlich klar geworden (Kopplungsmatrix muss positiv definit
>>> sein,...).
>> Hmm, ich hatte da bislang kein Problem mit bekommen und meist liegt es
>> bei mir im Bereich 0.95 bis 0.98.
>
> Ja klar. Nur bau' das mal, wenn die Sekundärspule nicht mehr als ein paar
> wenige Picofarrad an parallelkapazität oder Kapazität zur Primärseite haben
> soll. :-) Da kann man die Wicklungen nicht einfach in viel Eisen begraben.
>
Ok, ich dachte in LTSpice haette es Dir Probleme gemacht. In der Praxis
(auf der Leiterplatte) ist das oft eine hohe Kunst. Da muss man bis ins
kleines beschreiben wie der Uebertrager gewickelt und konfektioniert
werden soll. Weichen die Leute in der Produktion auch nur wenig davon ab
geht nix mehr.
>>> Ich kann mir spontan eine - wenn auch exotische - Eisenkernkonstruktion
>>> vorstellen, bei der das Magnetfeld der 1. Spule zu fast 50% auch durch
>>> die 2. Spule geht, das Feld der zweiten jedoch fast nicht durch die
>>> erste.
>>>
>> Das hoert sich hochgradig patent- und Nobelpreis-verdaechtig an :-)
>
> Unteres Beispiel?
>
Ja. Wenn Du das hinkriegst, sofort nominieren lassen. Fortan ginge es
als Damm'sche Induktionsdiode in die Geschichte ein :-)
>>> Beispiel:
>>>
>>> Eine Spule sitzt auf einem Ferrit-Ringkern. Eine zweite sitzt auch noch
>>> auf diesem Kern, durch die zweite Spule geht aber noch ein zweiter
>>> gleicher Ferritkern. Die Kopplungsmatrix sollte dann IMO so aussehen:
>>> ...
>
>> Wenn ich das richtig verstanden habe ist das immer noch ein Uebertrager,
>> nur dass die Kopplung geringer wird. Wozu man sowas machen wuerde
>> wuesste ich akut nicht.
>
> Noch ein Beispiel:
> Fall 1: ein E-Kern mit drei Wicklungen um die drei Säulen.
> Fall 2: Ein Ringkern mit 3 Wicklungen drumherum.
>
> In beiden Fällen sei kein Streufeld angenommen. Im ersten Fall teilt sich
> das Feld der ersten Spule auf die beiden anderen Spulen zu angenommen
> gleichen Teilen auf. Im zweiten Fall durchläuft das Feld der ersten Spule
> beide anderen Spulen.
> Wie groß müssen die Koppelfaktoren sein?
>
> Beide Übertrager können wohl schwerlich gleichwertig sein. Oder doch?
>
Wenn kein Streufeld angenommen wird dann sollten sie es sein. Wobei es
in der Realitaet bei den Saeulen normalerweise hoeher ist. Oder wie man
hier sagt "Toroids don't talk much".
Ich finde es gut dass sich Leute wie Du mit diesen Dingen befassen. Bei
vielen anderen sieht man heutzutage die Einstellung, dass alles mit
Kringeln im Schaltbild voll eklig und viel zu esoterisch ist. Am Ende
geht in diesem Bereich fast nichts ueber Experimentieren.
Bezueglich Deines anderen Posts, Streuwerte lassen sich z.B. ueber
Kurzschluss der anderen Wicklung erfassen. Wobei das dann bei kleinen
Induktivitaeten und entsprechend hohen Frequenzen so eine Sache ist. Ein
recht wertvolles Instrument ist dabei ein Dip-Meter und eine Kollektion
gut ausgemessener Kondensatoren. Dann misst man wo die Resonanz zu
liegen kommt und rechnet sich die Induktivitaet raus. Wenn Du oefter
solche Geschichten fuer den Bereich 1-300MHz baust koennte sich die
Anschaffung lohnen. Dann hat man keine Strippen dranhaengen die eine
Messung verfaelschen koennen.
Gibt auch noch ein paar andere Tricks. Etwa Kondensator parallelhaengen,
mit einige kohm reingehen und sehen wo die Resonanz sitzt. Das geht oft
mit den vorhandenen Hausmitteln wie Scope und Sinusgenerator.
Jan Kandziora
>
>> Im Anhang befindet sich eien Beschreibung was zu tun ist in so einem
>> Fall. http://focus.ti.com/lit/ml/slup171/slup171.pdf
>
> Kurz überflogen, genaueres Lesen kommt noch, aber immerhin:
> Die Annahme, dass k12=k21 ist, ist nach Meinung des Autors nur eine
> Näherung. Gut, dann bin ich schon mal getröstet.
>
Neinein, das ist nur der Aufhänger. Der Autor ist der Meinung, dass man das
k-Modell des "Coupled Inductor" in Spice gar nicht nutzen sollte, wenn man
die nötigen Werte dafür (Lh, Lsigma1 und Lsigma2) nicht vorliegen hat. Was
der allgemeine Fall ist.
Stattdessen soll man in Spice einen Coupled Induktor mit k=1 als zentrale
Komponente nehmen und davor auf Primär und Sekundärseite eine zusätzliche
Spule mit den realen Streuinduktivitätswerten von Primär- und Sekundärseite
davorschalten. Die sind über die Messung nämlich leichter zugänglich, dafür
braucht man nur eine Leerlauf- und eine Kurzschlussmessung der jeweiligen
Seite zu machen.
Mit freundlichem Gruß
Jan
horst-d.winzler
> Kann man so einen Übertrager in LTSpice allein durch Angabe von L1, L2, k
> simulieren (wie groß ist dann k?), oder muss man eine zusätzliche
> Drosselspule einbauen?
Ich habe für Trafos die äquivalenten Werte einer T-Schaltung eingeben.
Damit nie Probleme gehabt. Läßt sich über über Leerlauf- und
Kurzschlußwerte einfach ermitteln.
--
mfg hdw
Uwe Hercksen
Roland Damm schrieb:
> Ich kann mir spontan eine - wenn auch exotische - Eisenkernkonstruktion
> vorstellen, bei der das Magnetfeld der 1. Spule zu fast 50% auch durch die
> 2. Spule geht, das Feld der zweiten jedoch fast nicht durch die erste.
Hallo,
kannst Du das mal weniger spontan aber konkreter beschreiben?
Soll das ein Ringkern sein der durch die erste und zweite Spule geht,
aber durch die zweite gehen noch 99 andere gleichartige Kerne, durch die
erste noch ein weiterer Kern? Die zusätzlichen Kerne gehen nur durch
eine der beiden Spulen.
Bye
Jan Kandziora
>
>> Ich kann mir spontan eine - wenn auch exotische - Eisenkernkonstruktion
>> vorstellen, bei der das Magnetfeld der 1. Spule zu fast 50% auch durch
>> die 2. Spule geht, das Feld der zweiten jedoch fast nicht durch die
>> erste.
>
>
nötig.
Mit freundlichem Gruß
Jan
Roland Damm
Jan Kandziora wrote:
>> Kurz überflogen, genaueres Lesen kommt noch, aber immerhin:
>> Die Annahme, dass k12=k21 ist, ist nach Meinung des Autors nur eine
>> Näherung. Gut, dann bin ich schon mal getröstet.
>>
> Neinein, das ist nur der Aufhänger. Der Autor ist der Meinung, dass man
> das k-Modell des "Coupled Inductor" in Spice gar nicht nutzen sollte, wenn
> man die nötigen Werte dafür (Lh, Lsigma1 und Lsigma2) nicht vorliegen hat.
> Was der allgemeine Fall ist.
>
> Stattdessen soll man in Spice einen Coupled Induktor mit k=1 als zentrale
> Komponente nehmen und davor auf Primär und Sekundärseite eine zusätzliche
> Spule mit den realen Streuinduktivitätswerten von Primär- und
> Sekundärseite davorschalten. Die sind über die Messung nämlich leichter
> zugänglich, dafür braucht man nur eine Leerlauf- und eine
> Kurzschlussmessung der jeweiligen Seite zu machen.
ACK, dann ist die Sache besser nachzuvollziehen. Nun grüble ich herum, wie
ich mein Simulationsprogramm dazu bringe, diese Werte auszurechnen.
Allerdings: Wie viele Werte braucht es, einen Übertrager zu beschreiben? 3
oder 4?
Wenn man Verluste, Kapazitäten, Nichtlinearitäten mal aussen vor lässt, kann
man dann jeden Übertrager mit zwei gekoppelten Spulen und einem k-Faktor
beschreiben? Also 100% äquvalent beschreiben? Ich glaube nicht.
Wenn ich recht habe, ist das k-Modell nicht nur unschön oder unpraktisch,
sondern auch unvollständig.
CU Rollo
Roland Damm
Joerg wrote:
>>> Das hoert sich hochgradig patent- und Nobelpreis-verdaechtig an :-)
>>
>> Unteres Beispiel?
>>
>
> Ja. Wenn Du das hinkriegst, sofort nominieren lassen. Fortan ginge es
> als Damm'sche Induktionsdiode in die Geschichte ein :-)
>
>> Noch ein Beispiel:
>> Fall 1: ein E-Kern mit drei Wicklungen um die drei Säulen.
>> Fall 2: Ein Ringkern mit 3 Wicklungen drumherum.
>>
>> In beiden Fällen sei kein Streufeld angenommen. Im ersten Fall teilt sich
>> das Feld der ersten Spule auf die beiden anderen Spulen zu angenommen
>> gleichen Teilen auf. Im zweiten Fall durchläuft das Feld der ersten Spule
>> beide anderen Spulen.
>> Wie groß müssen die Koppelfaktoren sein?
>>
>> Beide Übertrager können wohl schwerlich gleichwertig sein. Oder doch?
>>
>
> Wenn kein Streufeld angenommen wird dann sollten sie es sein.
Aha? Also in beiden Fällen mal die 3. Spule im Leerlauf lassen.
Dann geht im ersten Fall der halbe Fluss der 1. Spule durch die 2., in
zweiten Fall geht der gesamte Fluss der 1. durch die 2.
Und das ist das gleiche?
CU Rollo
Roland Damm
horst-d.winzler wrote:
>> Kann man so einen Übertrager in LTSpice allein durch Angabe von L1, L2, k
>> simulieren (wie groß ist dann k?), oder muss man eine zusätzliche
>> Drosselspule einbauen?
>
> Ich habe für Trafos die äquivalenten Werte einer T-Schaltung eingeben.
> Damit nie Probleme gehabt. Läßt sich über über Leerlauf- und
> Kurzschlußwerte einfach ermitteln.
T-Schaltung finde ich irgendwie komisch. Mein Gedanke, wie man so einen
Trafo in Spice eingibt:
>---L1--+ +--L4--->
| |
p L2 L3 s
| |
<-------+ +-------<
Links Primärseite (p), rechts Sekundärseite(s). Die Induktivitäten L2 und L3
sind perfekt gekoppelt (k=1), also Ströme in passendem Verhältnis können die
Felder in L2 und L3 komplett gegenseitig kompensieren. L1 und L4 sind
Drosselspulen, die mit den restlichen Magnetfeldern in keinem Zusammenhang
stehen.
Mein Stand der Dinge geht über die Energie im Magnetfeld. Ich kann bei so
einem Übertrager das Magnetfeld und damit die Energie des Feldes für jeden
beliebigen Strom ip und is berechnen. Also
E(ip,is) ist berechenbar.
Das Modell sagt, dass die Energie des Magnetfeldes
E = 1/2*( ip^2 * (L1+L2) + is^2 * (L3+L4)) -sqrt(L2*L3)*ip*is
(ohne Gewähr) sei.
Wie bekomme ich aus 'experimentellen' Werte für E(ip,is) die Modellparameter
L1 bis L4?
Geht es überhaupt eindeutig? Das Modell mit Lp, Ls und k braucht nur 3
Parameter zur Beschreibung...
CU Rollo
Roland Damm
Jan Kandziora wrote:
> Neinein, das ist nur der Aufhänger. Der Autor ist der Meinung, dass man
> das k-Modell des "Coupled Inductor" in Spice gar nicht nutzen sollte, wenn
> man die nötigen Werte dafür (Lh, Lsigma1 und Lsigma2) nicht vorliegen hat.
> Was der allgemeine Fall ist.
>
> Stattdessen soll man in Spice einen Coupled Induktor mit k=1 als zentrale
> Komponente nehmen und davor auf Primär und Sekundärseite eine zusätzliche
> Spule mit den realen Streuinduktivitätswerten von Primär- und
> Sekundärseite davorschalten. Die sind über die Messung nämlich leichter
> zugänglich, dafür braucht man nur eine Leerlauf- und eine
> Kurzschlussmessung der jeweiligen Seite zu machen.
Kurz noch mal nachgefragt: Wie messen? Wie sieht das Ersatzschaltbild aus?
CU Rollo
Joerg
Die Laenge des magnetischen Pfades ist unterschiedlich, aber Du hast ja
streuverlustfrei angenommen. Im Prinzip ist das ein Dreiphasentrafo nur
mit Primaerwicklungen wo eine Phase (an Spule 3) "ausgefallen" ist.
Jan Kandziora
>
> ACK, dann ist die Sache besser nachzuvollziehen. Nun grüble ich herum, wie
> ich mein Simulationsprogramm dazu bringe, diese Werte auszurechnen.
>
> Allerdings: Wie viele Werte braucht es, einen Übertrager zu beschreiben? 3
> oder 4?
>
Lsigma2.
> Wenn man Verluste, Kapazitäten, Nichtlinearitäten mal aussen vor lässt,
> kann man dann jeden Übertrager mit zwei gekoppelten Spulen und einem
> k-Faktor beschreiben? Also 100% äquvalent beschreiben? Ich glaube nicht.
>
Wenn du nur die Werte Lpr, Lsk und k hast, nicht. Weil da keine Information
über die Aufteilung der in Lp und Ls enthaltenen Streuinduktivität in
Lsigma1 und Lsigma2 drinsteckt.
Mit freundlichem Gruß
Jan
Roland Damm
Jan Kandziora wrote:
>> Allerdings: Wie viele Werte braucht es, einen Übertrager zu beschreiben?
>> 3 oder 4?
>>
> Drei. Hauptinduktivität Lh und die beiden Streuinduktivitäten Lsigma1 und
> Lsigma2.
Dann braucht es aber noch das Übersetzungsverhältnis (denn das ist ja
schließlich auch nicht einfach nur naiv das Wicklungszahlenverhältnis). Also
eine 4. Größe.
>> Wenn man Verluste, Kapazitäten, Nichtlinearitäten mal aussen vor lässt,
>> kann man dann jeden Übertrager mit zwei gekoppelten Spulen und einem
>> k-Faktor beschreiben? Also 100% äquvalent beschreiben? Ich glaube nicht.
>>
> Wenn du nur die Werte Lpr, Lsk und k hast, nicht. Weil da keine
> Information über die Aufteilung der in Lp und Ls enthaltenen
> Streuinduktivität in Lsigma1 und Lsigma2 drinsteckt.
Eben, es braucht dann also 4 Größen.
CU Rollo
Jan Kandziora
>>> Wenn man Verluste, Kapazitäten, Nichtlinearitäten mal aussen vor lässt,
>>> kann man dann jeden Übertrager mit zwei gekoppelten Spulen und einem
>>> k-Faktor beschreiben? Also 100% äquvalent beschreiben? Ich glaube nicht.
>>>
>> Wenn du nur die Werte Lpr, Lsk und k hast, nicht. Weil da keine
>> Information über die Aufteilung der in Lp und Ls enthaltenen
>> Streuinduktivität in Lsigma1 und Lsigma2 drinsteckt.
>
> Eben, es braucht dann also 4 Größen.
>
*noch eine weitere* Größe.
Mit freundlichem Gruß
Jan
Roland Damm
Jan Kandziora wrote:
>> Eben, es braucht dann also 4 Größen.
>>
> Nein, wenn du das Übersetzungsverhältnis berücksichtigen willst brauchst
> du *noch eine weitere* Größe.
Wie jetzt? Dann also 5 Größen? Also erst mal vorweg, natürlich will ich das
Übersetzungsverhältnis berücksichtigen, wenn ich das nicht wollte, könnte
ich auf den ganzen Übertrager verzichten.
Ich finde folgendes Ersatzschaltbild am naheliegndsten:
>---L1--+ +--L4--->
| |
L2 L3
| |
<-------+ +-------<
L1+L2 ist das was man primärseitig misst, wenn man die Sekundärseite im
Leerlauf lässt. L3+L4 entsprechend andersherum.
L2/L3 definiert das Übersetzungsverhältnis, diese beiden Induktivitäten sind
ideal gekoppelt, das Magnetfeld der einen Spule kann durch das der anderen
Spule exakt aufgehoben werden.
Dieses Ersatzschaltbild hat 4 Größen, und ich sehe jetzt nicht, wieso es
nicht vollständig sein sollte.
Das k-Modell kommt deshalb mit 3 Größen hin, weil es unterstellt, dass
L1/(L1+L2) = L4/(L3+L4)
gilt.
Das muss bei einem realen Übertrager jedoch nicht der Fall sein.
Richtig?
CU Rollo
Roland Damm
Joerg wrote:
>>>> Noch ein Beispiel:
>>>> Fall 1: ein E-Kern mit drei Wicklungen um die drei Säulen.
>>>> Fall 2: Ein Ringkern mit 3 Wicklungen drumherum.
>>>> Beide Übertrager können wohl schwerlich gleichwertig sein. Oder doch?
>>>> ...
>>> Wenn kein Streufeld angenommen wird dann sollten sie es sein.
>>
>> Aha? Also in beiden Fällen mal die 3. Spule im Leerlauf lassen.
>> Dann geht im ersten Fall der halbe Fluss der 1. Spule durch die 2., in
>> zweiten Fall geht der gesamte Fluss der 1. durch die 2.
>> Und das ist das gleiche?
>>
>
> Die Laenge des magnetischen Pfades ist unterschiedlich, aber Du hast ja
> streuverlustfrei angenommen. Im Prinzip ist das ein Dreiphasentrafo nur
> mit Primaerwicklungen wo eine Phase (an Spule 3) "ausgefallen" ist.
Wo? Besser - was sind Streuverluste? IMO sind Streuverluste etwas, was einem
Trafo konstruktiv bedingt anhaftet. Es ist jedoch IMO völlig legal, bei
einem 3-Phasen-Trafo eine Phase hochohmig abzuschließen, ohne dass der Trafo
dadurch seine Bauweise ändern würde. Der Begriff 'Streuverlust' ist
vermutlich eher etwas schwammig, vorallem bei Übertragern mit mehr als 2
Wicklungen oder mehr, als nur einem Magnetkreis.
CU Rollo
Joerg
> Moin,
>
> Joerg wrote:
>
>>>>> Noch ein Beispiel:
>>>>> Fall 1: ein E-Kern mit drei Wicklungen um die drei Säulen.
>>>>> Fall 2: Ein Ringkern mit 3 Wicklungen drumherum.
>>>>> Beide Übertrager können wohl schwerlich gleichwertig sein. Oder doch?
>>>>> ...
>>>> Wenn kein Streufeld angenommen wird dann sollten sie es sein.
>>> Aha? Also in beiden Fällen mal die 3. Spule im Leerlauf lassen.
>>> Dann geht im ersten Fall der halbe Fluss der 1. Spule durch die 2., in
>>> zweiten Fall geht der gesamte Fluss der 1. durch die 2.
>>> Und das ist das gleiche?
>>>
>> Die Laenge des magnetischen Pfades ist unterschiedlich, aber Du hast ja
>> streuverlustfrei angenommen. Im Prinzip ist das ein Dreiphasentrafo nur
>> mit Primaerwicklungen wo eine Phase (an Spule 3) "ausgefallen" ist.
>
> Wo? Besser - was sind Streuverluste? IMO sind Streuverluste etwas, was einem
Klar tun sie das, aber Du hattest ja geschrieben "sei kein Streufeld
angenommen". Echte Trafos haben natuerlich eines, was jedoch
vernachlaesigbar klein sein kann. Hatte gerade einen Ferrituebertrager
mit drei Wicklungen der ueber k=0.995 kommt.
> ... Es ist jedoch IMO völlig legal, bei
> einem 3-Phasen-Trafo eine Phase hochohmig abzuschließen, ohne dass der Trafo
> dadurch seine Bauweise ändern würde. ...
Es sei denn er aendert sie in exothermer Gangart, mit einem Knall,
umherspritzendem Oel und gen Himmel quillender schwarzer Wolke :-)
Dreiphasentrafos koennen beschaedigt werden wenn sie bei zuviel
Imbalance zu tief in die Kernsaettigung geraten.
> ... Der Begriff 'Streuverlust' ist
> vermutlich eher etwas schwammig, vorallem bei Übertragern mit mehr als 2
> Wicklungen oder mehr, als nur einem Magnetkreis.
>
Ja, kann sein dass es hier das falsche Wort ist. Ein richtiges
Ersatzschaltbild enthaelt noch viel mehr. Drahtwiderstaende,
Kernverluste und so weiter.
David Kastrup
> Moin,
>
> Jan Kandziora wrote:
>
>>> Eben, es braucht dann also 4 Größen.
>>>
>> Nein, wenn du das Übersetzungsverhältnis berücksichtigen willst brauchst
>> du *noch eine weitere* Größe.
>
> Wie jetzt? Dann also 5 Größen? Also erst mal vorweg, natürlich will ich das
> Übersetzungsverhältnis berücksichtigen, wenn ich das nicht wollte, könnte
> ich auf den ganzen Übertrager verzichten.
>
> Ich finde folgendes Ersatzschaltbild am naheliegndsten:
>
>>---L1--+ +--L4--->
> | |
> L2 L3
> | |
> <-------+ +-------<
>
> L1+L2 ist das was man primärseitig misst, wenn man die Sekundärseite im
> Leerlauf lässt. L3+L4 entsprechend andersherum.
> L2/L3 definiert das Übersetzungsverhältnis, diese beiden Induktivitäten sind
> ideal gekoppelt, das Magnetfeld der einen Spule kann durch das der anderen
> Spule exakt aufgehoben werden.
>
> Dieses Ersatzschaltbild hat 4 Größen, und ich sehe jetzt nicht, wieso es
> nicht vollständig sein sollte.
Es ist besser, das ü reinzurechnen und L2/L3 durch eine einzige
Induktivität darzustellen (also quasi galvanisch gekoppelt). Dann kann
man die Eisenverluste als Widerstand parallel zu dieser Induktivität
schalten, und die Wicklungswiderstände noch jeweils in Reihe zu L1 und
L4.
Verlustfrei ist ja doch etwas optimistisch.
--
David Kastrup
Jan Bruns
Jan Kandziora:
Also ich habe ja seit Jahren nicht mehr über Magnetismus nachgedacht,
bzw. damit gerechnet, und war da auch eh' nie besonders fit.
Aber wenn ich mich recht entsinne, verwendete ich irgendwann mal
einen Koppelfaktor, der beschrieb, welcher Anteil des von einer
Spule erzeugten Magnetflusses durch die Querschnittsfläche einer
anderen floss. Und einen weiteren Koppelfaktor für die umgekehrte
Richtung, wobei ich nicht sicher bin, ob beide in der Praxis dann
doch gleich sein müssen.
Nehmen wir eine grosse, kurze Luftspule Lg (bspw. d=1m). Da rein noch
eine zweite Lk mit weit weniger Querschnittsfläche (bspw. d=1cm). Es
ist klar, daß vom Magnetfluss der grossen Spule nur ein geringer
Anteil durch die kleine fliesst. Andersrum könnte man aber meinen,
daß dann auch die grosse Spule nur wenig Magnetfluss der kleinen
umschliesst ("Kurzschluss", "Wirbel", oder wie man das nennt).
Wie verteilt sich der Fluss einer kurzen Spule noch auf deren
Querschnittsfäche? Äh, homogen, nicht? Dann bleibt der Anteil
des Flusses von Lg in Lk unabhängig davon, wo Lk sizt. Der Fluss
von Lk dürfte dagegen, wenn Lk am Rand von Lg sitzt, etwa zur
Hälfte von Lg umschlossen sein (Halbraum, wenn auch erst ab
Rand von Lk beginnend).
Lange Rede, kurzer Sinn: Es ist zumindest alles andere als
offensichtlich, daß beide Koppelfaktoren notwendigerweise gleich
sein müssen, falls dem denn so sein sollte.
Gruss
Jan Bruns
--
Ein paar Fotos: http://abnuto.de/gal/
Jan Kandziora
>
>>> Eben, es braucht dann also 4 Größen.
>>>
>> Nein, wenn du das Übersetzungsverhältnis berücksichtigen willst brauchst
>> du *noch eine weitere* Größe.
>
> Wie jetzt? Dann also 5 Größen? Also erst mal vorweg, natürlich will ich
> das Übersetzungsverhältnis berücksichtigen, wenn ich das nicht wollte,
> könnte ich auf den ganzen Übertrager verzichten.
>
Aufteilung der Streuinduktiväten drin. Und in ü eben auch nicht.
> Das k-Modell kommt deshalb mit 3 Größen hin, weil es unterstellt, dass
> L1/(L1+L2) = L4/(L3+L4)
> gilt.
>
RICHTIG! Du brauchst eigentlich 4 Größen. Wenn du aber k zu diesen 4 Größen
zählst, brauchst du schon 5 Größen, weil k nur einen Teil der Information
enthält, die notwendig ist.
Mit freundlichem Gruß
Jan
Roland Damm
David Kastrup wrote:
> Es ist besser, das ü reinzurechnen und L2/L3 durch eine einzige
> Induktivität darzustellen (also quasi galvanisch gekoppelt). Dann kann
> man die Eisenverluste als Widerstand parallel zu dieser Induktivität
> schalten, und die Wicklungswiderstände noch jeweils in Reihe zu L1 und
> L4.
Mag sein, ich finde es aber etwas weniger intuitiv.
> Verlustfrei ist ja doch etwas optimistisch.
Sicher, nur ist das mit den Verlusten so eine Sache, Streufelder werden ja
mitunter auch schon als Verluste bezeichnet.
Der größte Problemfall düften die Eisenverluste sein, und die sind mit einem
einfachen Widerstand sicher auch nicht sonderlich gut simulierbar,
insbesondere wie groß soll der Widerstand sein, woher bekommt man diesen
Wert?
CU Rollo
Roland Damm
>> ... Es ist jedoch IMO völlig legal, bei
>> einem 3-Phasen-Trafo eine Phase hochohmig abzuschließen, ohne dass der
>> Trafo dadurch seine Bauweise ändern würde. ...
>
>
> Es sei denn er aendert sie in exothermer Gangart, mit einem Knall,
> umherspritzendem Oel und gen Himmel quillender schwarzer Wolke :-)
Sicher, daran dachte ich auch, als ich das schrieb....
>> ... Der Begriff 'Streuverlust' ist
>> vermutlich eher etwas schwammig, vorallem bei Übertragern mit mehr als 2
>> Wicklungen oder mehr, als nur einem Magnetkreis.
>>
>
> Ja, kann sein dass es hier das falsche Wort ist. Ein richtiges
> Ersatzschaltbild enthaelt noch viel mehr. Drahtwiderstaende,
> Kernverluste und so weiter.
Sicher. Aber das sind alles Verluste, die sich testweise im Experiment gegen
Null konstruieren lassen (auch wenn dann ein für die Praxis viel zu großer
Übertrager herauskommt).
CU Rollo
David Kastrup
> Moin,
>
> David Kastrup wrote:
>
>> Es ist besser, das � reinzurechnen und L2/L3 durch eine einzige
>> Induktivit�t darzustellen (also quasi galvanisch gekoppelt). Dann kann
>> man die Eisenverluste als Widerstand parallel zu dieser Induktivit�t
>> schalten, und die Wicklungswiderst�nde noch jeweils in Reihe zu L1 und
>> L4.
>
> Mag sein, ich finde es aber etwas weniger intuitiv.
>
>> Verlustfrei ist ja doch etwas optimistisch.
>
> Sicher, nur ist das mit den Verlusten so eine Sache, Streufelder werden ja
> mitunter auch schon als Verluste bezeichnet.
Die sind nur dann ein Verlust, wenn die abgestrahlt werden (bei 50Hz
nicht wahnsinnig wahrscheinlich) oder etwas remanenzbehaftetes
magnetisierbares in sie hineinger�t. Ansonsten einfach eine
Serieninduktivit�t, die keine Energie vernichtet.
> Der gr��te Problemfall d�ften die Eisenverluste sein, und die sind mit
> einem einfachen Widerstand sicher auch nicht sonderlich gut
> simulierbar,
In den Oberwellen wird es mau, aber f�r's grobe funktioniert das ganz
gut.
> insbesondere wie gro� soll der Widerstand sein, woher bekommt man
> diesen Wert?
Messen. Wicklungswiderst�nde kriegst Du per Gleichstrommessung, und
dann schaust Du halt, was Dir am Verlustwinkel noch fehlt.
--
David Kastrup
Joerg
> Joerg wrote:
>
>>> ... Es ist jedoch IMO völlig legal, bei
>>> einem 3-Phasen-Trafo eine Phase hochohmig abzuschließen, ohne dass der
>>> Trafo dadurch seine Bauweise ändern würde. ...
>>
>> Es sei denn er aendert sie in exothermer Gangart, mit einem Knall,
>> umherspritzendem Oel und gen Himmel quillender schwarzer Wolke :-)
>
> Sicher, daran dachte ich auch, als ich das schrieb....
>
Ist ein paar hundert Meter von uns passiert. Mein PC ging aus ... *FUMP*
... Donner grollte durchs Tal ... dann einige Schreie. Zum Glueck war
die Feuerwehr in wenigen Minuten da, denn die Flammen leckten schon den
recht steilen Huegel rauf. Die schwarze Wolke war echt imposant.
>>> ... Der Begriff 'Streuverlust' ist
>>> vermutlich eher etwas schwammig, vorallem bei Übertragern mit mehr als 2
>>> Wicklungen oder mehr, als nur einem Magnetkreis.
>>>
>> Ja, kann sein dass es hier das falsche Wort ist. Ein richtiges
>> Ersatzschaltbild enthaelt noch viel mehr. Drahtwiderstaende,
>> Kernverluste und so weiter.
>
> Sicher. Aber das sind alles Verluste, die sich testweise im Experiment gegen
> Null konstruieren lassen (auch wenn dann ein für die Praxis viel zu großer
> Übertrager herauskommt).
>
Stimmt, bis auf die Saettigung, da muss man besonders bei
Mehrphasengeschichten aufpassen. D.h. bei Bedarf eine Erkennung und
Notabschaltung reinbauen.
Roland Damm
Jan Kandziora wrote:
>> Das k-Modell kommt deshalb mit 3 Größen hin, weil es unterstellt, dass
>> L1/(L1+L2) = L4/(L3+L4)
>> gilt.
>>
> RICHTIG! Du brauchst eigentlich 4 Größen. Wenn du aber k zu diesen 4
> Größen zählst, brauchst du schon 5 Größen, weil k nur einen Teil der
> Information enthält, die notwendig ist.
Na ja, wenn k beschreibt, wie viel der Induktivitäten insgesamt gemeinsam
sind b.z.w. Streufelder sind, dann könnte man ein l definieren, das die
Aufteilung der Streuinduktivitäten zwischen Primär- und Sekundärseite
beschreibt. Und dann hat man wieder alle Infos um sich das auszurechnen, was
man wissen will. Kurz: es müssen 4 linear unabhängige Größen sein. Der Rest
ist dann Mathematik.
Dennoch bin ich mir noch nicht sicher, ob nicht doch 3 Größen reichen. Mein
Englisch ist nicht so sicher, aber den Anhang aus
http://focus.ti.com/lit/ml/slup171/slup171.pdf
sagt IMO, dass die Beschreibung mit 2 Induktivitäten und einem Koppelfaktor
jeden Übertrager (auch stark asymmetrische) vollständig beschreiben kann.
CU Rollo
Roland Damm
David Kastrup wrote:
>> Der größte Problemfall düften die Eisenverluste sein, und die sind mit
>> einem einfachen Widerstand sicher auch nicht sonderlich gut
>> simulierbar,
>
> In den Oberwellen wird es mau, aber für's grobe funktioniert das ganz
> gut.
>
>> insbesondere wie groß soll der Widerstand sein, woher bekommt man
>> diesen Wert?
>
> Messen. Wicklungswiderstände kriegst Du per Gleichstrommessung, und
> dann schaust Du halt, was Dir am Verlustwinkel noch fehlt.
Mein Problembereich hantiert aber mit Anwendungen, die mit harmonischen
Schwingungen in etwa so viel zu tun haben, wie ein Knall mit einem Ton. Es
geht um sowas wie Trafos und deren Antriebe für Zündkerzen
(Unterbrecherzündung, auch Sperrwandler genannt, andererseits
Kondensatorzündung, ...).
CU Rollo
David Kastrup
Dann kannst Du getrost Ersatzmodelle nur als grobe erste Näherung
betrachten.
--
David Kastrup