trafo, modulatie van spreidings L

9 views
Skip to first unread message

frank verwaal

unread,
Mar 22, 2011, 4:00:41 PM3/22/11
to esl-club esl-club
Hallo trafodeskundigen,

Ik heb jaren geleden eens de vraag gesteld of de spreidingsinductie van de step-up trafo kan varieren onder invloed van verzadiging van de kern.
Omdat de spreidings-L flink invloed heeft op de weergave van het hoog zou op die manier een bas toon de sterkte van een hoge toon kunnen moduleren.
Dat zou dan een vorm van intermodulatievervorming zijn, en dat klinkt niet lekker.

Indertijd werd mij verteld door een toenmalig forumlid dat de spreidings-L niet van de kern afhangt en dat je zelfs dezelfde L krijgt als je de kern helemaal weg haalt. Daarmee stopte toen de discussie.
Onlangs heb ik me eens verdiept in de theorie van spoelen, gekoppelde spoelen en transformatoren, en ik ben tot de ontdekking gekomen dat de spreidings-L wel degelijk van de eigenschappen van de kern afhangt.
Wat denken jullie: treedt dit probleem inderdaad op, en is het dan aanleiding om tranformatoren anders te ontwerpen?
Zit dit effect in Michiel's niet-lineaire simulatiemodel? Is er ooit gepoogd om dit te meten?

Met vriendelijke groet,
Frank

Arno Pfennings

unread,
Mar 23, 2011, 3:49:38 AM3/23/11
to esl_...@googlegroups.com

Ik antwoord even niet als trafodeskundige, want dat ben ik niet...gewone
electronicus...
Het stuk van IM vervorming kan ik mij in vinden maar dan zou een design
meer neigen naar een gesplitste Laag/Hoog trafo constructie (acoustat)
waarbij je voor het hoog dan weer specifiieke eisen voor het mid/hoog kunt
invullen.
Hierna mag men zich natuurlijk weer afvragen hoe het gesteld is met de IM
vervorming van het ESL paneel (aangezien hier zich hetzelfde probleem voor
doet. Om dit weer aft te vangen kom je dan weer op gescheiden panelen uit.
Met al die scheidingen heb je dan aan een kant misschien een verbetering
maar aan de andere kant een nieuw probleem....de scheiding ;-)....panelen
die fysiek te ver van elkaar verwijderd zijn, faseproblemen....blijft een
afweging.
Het 2 trafo-concept heb ik geruime tijd geevalueerd
(berekeningen/simulaties/metingen) maar hier bleek gehoormatig nooit het
optimum gehaald te kunnen worden vanwege de ongewenste interactie bij de
koppeling aan de paneelkant.

We zijn er nog niet, maar we komen steeds een stapje verder in de
gezamelijke ESL kennis ;-)

Mooie hobby

>
> Hallo trafodeskundigen,
> Ik heb jaren geleden eens de vraag gesteld of de spreidingsinductie van de
> step-up trafo kan varieren onder invloed van verzadiging van de kern.Omdat
> de spreidings-L flink invloed heeft op de weergave van het hoog zou op die

> manier een bas toon de sterkte van een hoge toon kunnen moduleren.Dat zou


> dan een vorm van intermodulatievervorming zijn, en dat klinkt niet lekker.
> Indertijd werd mij verteld door een toenmalig forumlid dat de spreidings-L
> niet van de kern afhangt en dat je zelfs dezelfde L krijgt als je de kern

> helemaal weg haalt. Daarmee stopte toen de discussie.Onlangs heb ik me


> eens verdiept in de theorie van spoelen, gekoppelde spoelen en
> transformatoren, en ik ben tot de ontdekking gekomen dat de spreidings-L

> wel degelijk van de eigenschappen van de kern afhangt.Wat denken jullie:


> treedt dit probleem inderdaad op, en is het dan aanleiding om

> tranformatoren anders te ontwerpen?Zit dit effect in Michiel's

mtb55

unread,
Mar 23, 2011, 1:44:40 PM3/23/11
to ESL-club elektrostaten
Heb je http://www.ig-transformatoren.com/books.html op advies van
Martin al gelezen?
Het LTspice-model is of lineair of niet, in de HELP staat het
uitgebreid bescheven, ik zie niet zo gauw hoe je die kan combineren,
de spreidingsinductie moet je of in serie opnemen of in de K-factor
definiëren, in beide gevallen zijn ze lineair.
Quad bouwt overigens al 60-jaar breedbandstep-uptransformatoren, die
met de nodige correctie-netwerken prima werken.
Maar het blijven ondingen, de oplossing lijkt mij om de uitgangsstroom
van een simpele (netspannings)trafo flink tegen te koppelen in actief-
systeem, je heb dan ook geen zware versterker nodig, omdat de step-
upfactor en dus uitgangsvermogen in een passief (zelfbouw)systeem vaak
tegen vallen.


On 22 mrt, 21:00, frank verwaal <verwaalfr...@hotmail.com> wrote:
> Hallo trafodeskundigen,
> Ik heb jaren geleden eens de vraag gesteld of de spreidingsinductie van de step-up trafo kan varieren onder invloed van verzadiging van de kern.Omdat de spreidings-L flink invloed heeft op de weergave van het hoog zou op die manier een bas toon de sterkte van een hoge toon kunnen moduleren.Dat zou dan een vorm van intermodulatievervorming zijn, en dat klinkt niet lekker.
> Indertijd werd mij verteld door een toenmalig forumlid dat de spreidings-L niet van de kern afhangt en dat je zelfs dezelfde L krijgt als je de kern helemaal weg haalt. Daarmee stopte toen de discussie.Onlangs heb ik me eens verdiept in de theorie van spoelen, gekoppelde spoelen en transformatoren, en ik ben tot de ontdekking gekomen dat de spreidings-L wel degelijk van de eigenschappen van de kern afhangt.Wat denken jullie: treedt dit probleem inderdaad op, en is het dan aanleiding om tranformatoren anders te ontwerpen?Zit dit effect in Michiel's niet-lineaire simulatiemodel? Is er ooit gepoogd om dit te meten?
> Met vriendelijke groet,Frank                                      

frank verwaal

unread,
Mar 25, 2011, 2:53:27 PM3/25/11
to esl-club esl-club
Arno:
Ja, een tweewegsysteem met aparte trafo's voor midden en hoog zal wel helpen om de invloed van modulatie van de spreidingsinductie te verminderen.
Maar dan zit je weer met het scheidingsfilter of met bi-amping.
Een trafo-loze oplossing zou dit natuurlijk ook vermijden, maar heeft ook zo zijn problemen.
Bovendien zijn er nog veel ESL's, zowel zelfbouw als commerciel, die het met één breedband trafo doen.
Daarom het lijkt nog steeds relevant om uit te zoeken hoeveel last die hebben van een wapperende spreidingsinductie.

Michiel:
Het lijkt alsof in Richard Feldtkeller's vergelijkingen de koppelfactor op een soorgelijke manier van de ijzer-eigenschappen afhangt als in mijn berekeningen.
Een expliciete uitdrukking die de spreidingsinductie relateert aan de magnetische weerstand van de kern heb ik niet gevonden, maar het kan zijn dat ik niet goed genoeg gezocht heb.
Mogelijk was het Feldtkeller daar ook niet om te doen.

Een simulatie die dit effect meeneemt zou kunnen helpen om in te schatten hoe groot de invloed ervan is.
Meting aan een echte trafo zou ook kunnen helpen, maar lijkt niet zo eenvoudig.

Met vriendelijke groet,
Frank


> Date: Wed, 23 Mar 2011 10:44:40 -0700
> Subject: Re: trafo, modulatie van spreidings L
> From: m...@hoogte.net
> To: ESL_...@googlegroups.com

mtb55

unread,
Mar 26, 2011, 10:23:12 AM3/26/11
to ESL-club elektrostaten
Ik zie niet zo gauw, wat de spreidingsinductie (koppelingsfactor) er
toe zou doen m.b.t. vervorming, want het Chan-model in LTspice, laat
al zien dat er in de primaire spoel al genoeg vervorming zit: ook bij
kleine stromen blijft de binnenlus niet-lineair, wel minder dan de
hoofdlus, maar toch.
In de praktijk moet je de spoel/trafo, flink overdimensioneren om de
vervorming binnen de perken te houden.
Rob van A4 heeft me een jaar geleden gemaild, over "kraak"problemen in
zijn vervangingstrafo voor de ESL63, deze trafo is de helft kleiner
dan de trafo's van Quad, wat me al vreemd leek. Volgens mij moet dat
ook aan de binnenlus liggen, hij zei wel dat het gekraak weg ging als
je hem harder zet, maar dan zal de vervorming wel minder storend
ervaren worden (krachtige bas), of omdat de kern opgefluxed wordt,
zoals ik ergens in jouw verhalen las?
Ik ben toevallig net bezig met een scheidingsfilter, waarin ik een
goedkope netontstoringsspoel (wel met de juiste waarde) wilde
gebruiken maar die leidt ook tot kraken, waar ik met een dikke (dure)
HiFi-spoel geen last van heb.


On 25 mrt, 19:53, frank verwaal <verwaalfr...@hotmail.com> wrote:
> Arno:Ja, een tweewegsysteem met aparte trafo's voor midden en hoog zal wel helpen om de invloed van modulatie van de spreidingsinductie te verminderen.Maar dan zit je weer met het scheidingsfilter of met bi-amping.Een trafo-loze oplossing zou dit natuurlijk ook vermijden, maar heeft ook zo zijn problemen.Bovendien zijn er nog veel ESL's, zowel zelfbouw als commerciel, die het met één breedband trafo doen.Daarom het lijkt nog steeds relevant om uit te zoeken hoeveel last die hebben van een wapperende spreidingsinductie.
> Michiel:Het lijkt alsof in Richard Feldtkeller's vergelijkingen de koppelfactor op een soorgelijke manier van de ijzer-eigenschappen afhangt als in mijn berekeningen.Een expliciete uitdrukking die de spreidingsinductie relateert aan de magnetische weerstand van de kern heb ik niet gevonden, maar het kan zijn dat ik niet goed genoeg gezocht heb.Mogelijk was het Feldtkeller daar ook niet om te doen.
> Een simulatie die dit effect meeneemt zou kunnen helpen om in te schatten hoe groot de invloed ervan is.Meting aan een echte trafo zou ook kunnen helpen, maar lijkt niet zo eenvoudig.
> Met vriendelijke groet,Frank
>
>
>
> > Date: Wed, 23 Mar 2011 10:44:40 -0700
> > Subject: Re: trafo, modulatie van spreidings L
> > From: m...@hoogte.net
> > To: ESL_...@googlegroups.com
>
> > Heb jehttp://www.ig-transformatoren.com/books.htmlop advies van
> > Martin al gelezen?
> > Het LTspice-model is of lineair of niet, in de HELP staat het
> > uitgebreid bescheven, ik zie niet zo gauw hoe je die kan combineren,
> > de spreidingsinductie moet je of in serie opnemen of in de K-factor
> > definiëren, in beide gevallen zijn ze lineair.
> > Quad bouwt overigens al 60-jaar breedbandstep-uptransformatoren, die
> > met de nodige correctie-netwerken prima werken.
> > Maar het blijven ondingen, de oplossing lijkt mij om de uitgangsstroom
> > van een simpele (netspannings)trafo flink tegen te koppelen in een actief-
> > systeem, je hebt dan ook geen zware versterker nodig, omdat de step-
> > upfactor en dus uitgangsvermogen in een passief (zelfbouw)systeem vaak
> > tegen vallen.
>
> > On 22 mrt, 21:00, frank verwaal <verwaalfr...@hotmail.com> wrote:
> > > Hallo trafodeskundigen,
> > > Ik heb jaren geleden eens de vraag gesteld of de spreidingsinductie van de step-up trafo kan varieren onder invloed van verzadiging van de kern.Omdat de spreidings-L flink invloed heeft op de weergave van het hoog zou op die manier een bas toon de sterkte van een hoge toon kunnen moduleren.Dat zou dan een vorm van intermodulatievervorming zijn, en dat klinkt niet lekker.
> > > Indertijd werd mij verteld door een toenmalig forumlid dat de spreidings-L niet van de kern afhangt en dat je zelfs dezelfde L krijgt als je de kern helemaal weg haalt. Daarmee stopte toen de discussie.Onlangs heb ik me eens verdiept in de theorie van spoelen, gekoppelde spoelen en transformatoren, en ik ben tot de ontdekking gekomen dat de spreidings-L wel degelijk van de eigenschappen van de kern afhangt.Wat denken jullie: treedt dit probleem inderdaad op, en is het dan aanleiding om tranformatoren anders te ontwerpen?Zit dit effect in Michiel's niet-lineaire simulatiemodel? Is er ooit gepoogd om dit te meten?
> > > Met vriendelijke groet,Frank                                      - Tekst uit oorspronkelijk bericht niet weergeven -
>
> - Tekst uit oorspronkelijk bericht weergeven -

frank verwaal

unread,
Mar 28, 2011, 3:50:29 AM3/28/11
to esl-club esl-club
Dag Michiel,

Vervorming van de primaire spoel (zoals jij dat noemt) en modulatie van de spreidings L zijn twee verschillende verschijnselen.

Het eerste betreft de magnetiseringsstroom of nullast stroom.
Als je een sinusvormige spanning op de primaire zet, dan wordt de fluxdichtheid B in de kern ook onvervormd sinsuvormig (wet van Faraday).
De B loopt 90 graden in fase achter bij de spanning maar is onvervormd.
Het magnetisch veld H hangt met de B samen volgens de niet-lineaire BH kromme en is dus een vervormde sinus.
De stroom in de primaire (magnetiseringsstroom) is evenredig met H (wet van Ampere) en is dus ook vervormd.
Je hebt dus een niet-lineaire magnetiseringsinductie.

Zolang de spanning op de primaire onvervormd is, is ook de secundaire spanning onvervormd (koperweerstand van de primaire verwaarloosd).
Dit volgt opnieuw uit de wet van Faraday: de secundaire spanning wordt bepaald door de onvervormde B.
De spanningsbron die de trafo stuurt (versterker met idealiter nul Ohm uitgangsweerstand) levert met liefde de vervormde magnetiseringsstroom zonder dat zijn uitgangsspanning daardoor verandert.

Als er evenwel weerstand of andere impedantie in serie met de primaire zit, dan valt daar t.g.v. de vervormde stroom een vervormde spanning over.
De spanning die overblijft om de primaire aan te drijven is dan ook vervormd, en daarmee tevens de secundaire spanning.
Deze vervorming treedt vooral op in de lage tonen en leidt in eerste benadering niet toe modulatie van de hoge tonen.
Dit soort vervorming kan worden veroorzaakt door elke serie-impedantie in het primaire circuit, bijv.  uitgangsweerstand van de versterker, koperweerstand van de primaire of weerstanden en condensatoren die je in serie met de primaire opgenomen hebt.
Je begrijpt: ik ben geen voorstander van serie-weerstanden en condensatoren en van versterkers met hoge uitgangsimpedantie (buizenversterkers?).

Het tweede effect, modulatie van de spreidings L door verzadiging van de kern, is wellicht schadelijker.
Het moduleert namelijk de hoge tonen (hun amplitude en hun fase) met de lage tonen.
Voorbeeld:
Als de kern door een bas toon van 50Hz door de BH curve gezwiept wordt, varieert de mu van het ijzer 100x per seconde.
Daarmee varieert ook de secundaire serie-L (spreidingsinductie) 100x per seconde.
Die spreidings-L resoneert met de ingebouwde parasitaire trafo C en je moet moeite doen om de resonantiefreqeuntie ver boven de 20 kHz te krijgen.
Ten gevolge van de variatie van de L varieert nu ook de resonantiefrequentie 100x per seconde, en daarmee de overdracht voor de hoge tonen.
Een 15 kHz toon wordt dus gemoduleerd met 100 Hz door de 50Hz bas toon.
Dat lijkt niet wenselijk.
Je hoort daar nooit iemand over, dus ik vroeg me af: valt het in de praktijk mee of hebben we hier een relatief onbekend probleem dat meer bekendheid moet krijgen?
Het zou kunnen zijn dat de spreidings-L pas aanmerkelijk varieert als de kern echt ver uitgestuurd wordt.

Off topic: wat is dat voor gekraak dat jij een Rob horen in sommige spoelen en trafo's?
Kun je dat wat meer omschrijven?
Ik heb een idee waar dat misschien door zou kunnen komen.

Met vriendelijke groet,
Frank




> Date: Sat, 26 Mar 2011 07:23:12 -0700

mtb55

unread,
Mar 28, 2011, 8:54:56 AM3/28/11
to ESL-club elektrostaten
Volgens mij kan je de vervorming door de spreidingsinductie ook
simuleren in het Chan-model, deze inductie staat net als de andere
serie-impedanties in serie met de primaire wikkeling, die volgens jouw
verhaal voor spanningsvervorming zorgen.
Misschien kan jij het patent opvragen:
There other non-linear inductor available in LTspice is a hysteretic
core model based on a model first proposed in by John Chan et la. in
IEEE Transactions On Computer-Aided Design, Vol. 10. No. 4, April 1991
but extended with the methods in United States Patent 7,502,723. This
model defines the hysteresis loop with only three parameters.
Je kan het toch zelf simuleren, je kan de parameters gebruiken uit
mijn ESL63-model, die stuur ik je in een aparte mail.
Het gekraak hoop ik volgende week te kunnen meten, ik heb nieuwe
meetspullen besteld, want mijn huidige spul is te onhandig.

On 28 mrt, 09:50, frank verwaal <verwaalfr...@hotmail.com> wrote:
> Dag Michiel,
> Vervorming van de primaire spoel (zoals jij dat noemt) en modulatie van de spreidings L zijn twee verschillende verschijnselen.
> Het eerste betreft de magnetiseringsstroom of nullast stroom.Als je een sinusvormige spanning op de primaire zet, dan wordt de fluxdichtheid B in de kern ook onvervormd sinsuvormig (wet van Faraday).De B loopt 90 graden in fase achter bij de spanning maar is onvervormd.Het magnetisch veld H hangt met de B samen volgens de niet-lineaire BH kromme en is dus een vervormde sinus.De stroom in de primaire (magnetiseringsstroom) is evenredig met H (wet van Ampere) en is dus ook vervormd.Je hebt dus een niet-lineaire magnetiseringsinductie.
> Zolang de spanning op de primaire onvervormd is, is ook de secundaire spanning onvervormd (koperweerstand van de primaire verwaarloosd).Dit volgt opnieuw uit de wet van Faraday: de secundaire spanning wordt bepaald door de onvervormde B.De spanningsbron die de trafo stuurt (versterker met idealiter nul Ohm uitgangsweerstand) levert met liefde de vervormde magnetiseringsstroom zonder dat zijn uitgangsspanning daardoor verandert.
> Als er evenwel weerstand of andere impedantie in serie met de primaire zit, dan valt daar t.g.v. de vervormde stroom een vervormde spanning over.De spanning die overblijft om de primaire aan te drijven is dan ook vervormd, en daarmee tevens de secundaire spanning.Deze vervorming treedt vooral op in de lage tonen en leidt in eerste benadering niet toe modulatie van de hoge tonen.Dit soort vervorming kan worden veroorzaakt door elke serie-impedantie in het primaire circuit, bijv.  uitgangsweerstand van de versterker, koperweerstand van de primaire of weerstanden en condensatoren die je in serie met de primaire opgenomen hebt.Je begrijpt: ik ben geen voorstander van serie-weerstanden en condensatoren en van versterkers met hoge uitgangsimpedantie (buizenversterkers?).
> Het tweede effect, modulatie van de spreidings L door verzadiging van de kern, is wellicht schadelijker.Het moduleert namelijk de hoge tonen (hun amplitude en hun fase) met de lage tonen.Voorbeeld:Als de kern door een bas toon van 50Hz door de BH curve gezwiept wordt, varieert de mu van het ijzer 100x per seconde.Daarmee varieert ook de secundaire serie-L (spreidingsinductie) 100x per seconde.Die spreidings-L resoneert met de ingebouwde parasitaire trafo C en je moet moeite doen om de resonantiefreqeuntie ver boven de 20 kHz te krijgen.Ten gevolge van de variatie van de L varieert nu ook de resonantiefrequentie 100x per seconde, en daarmee de overdracht voor de hoge tonen.Een 15 kHz toon wordt dus gemoduleerd met 100 Hz door de 50Hz bas toon.Dat lijkt niet wenselijk.Je hoort daar nooit iemand over, dus ik vroeg me af: valt het in de praktijk mee of hebben we hier een relatief onbekend probleem dat meer bekendheid moet krijgen?Het zou kunnen zijn dat de spreidings-L pas aanmerkelijk varieert als de kern echt ver uitgestuurd wordt.
> Off topic: wat is dat voor gekraak dat jij een Rob horen in sommige spoelen en trafo's?Kun je dat wat meer omschrijven?Ik heb een idee waar dat misschien door zou kunnen komen.
> > > > Heb jehttp://www.ig-transformatoren.com/books.htmlopadvies van
> > > > Martin al gelezen?
> > > > Het LTspice-model is of lineair of niet, in de HELP staat het
> > > > uitgebreid bescheven, ik zie niet zo gauw hoe je die kan combineren,
> > > > de spreidingsinductie moet je of in serie opnemen of in de K-factor
> > > > definiëren, in beide gevallen zijn ze lineair.
> > > > Quad bouwt overigens al 60-jaar breedbandstep-uptransformatoren, die
> > > > met de nodige correctie-netwerken prima werken.
> > > > Maar het blijven ondingen, de oplossing lijkt mij om de uitgangsstroom
> > > > van een simpele (netspannings)trafo flink tegen te koppelen in een actief-
> > > > systeem, je hebt dan ook geen zware versterker nodig, omdat de step-
> > > > upfactor en dus uitgangsvermogen in een passief (zelfbouw)systeem vaak
> > > > tegen vallen.
>
> > > > On 22 mrt, 21:00, frank verwaal <verwaalfr...@hotmail.com> wrote:
> > > > > Hallo trafodeskundigen,
> > > > > Ik heb jaren geleden eens de vraag gesteld of de spreidingsinductie van de step-up trafo kan varieren onder invloed van verzadiging van de kern.Omdat de spreidings-L flink invloed heeft op de weergave van het hoog zou op die manier een bas toon de sterkte van een hoge toon kunnen moduleren.Dat zou dan een vorm van intermodulatievervorming zijn, en dat klinkt niet lekker.
> > > > > Indertijd werd mij verteld door een toenmalig forumlid dat de spreidings-L niet van de kern afhangt en dat je zelfs dezelfde L krijgt als je de kern helemaal weg haalt. Daarmee stopte toen de discussie.Onlangs heb ik me eens verdiept in de theorie van spoelen, gekoppelde spoelen en transformatoren, en ik ben tot de ontdekking gekomen dat de spreidings-L wel degelijk van de eigenschappen van de kern afhangt.Wat denken jullie: treedt dit probleem inderdaad op, en is het dan aanleiding om tranformatoren anders te ontwerpen?Zit dit effect in Michiel's niet-lineaire simulatiemodel? Is er ooit gepoogd om dit te meten?
> > > > > Met vriendelijke groet,Frank                                      - Tekst uit oorspronkelijk bericht niet weergeven -
>
> > > - Tekst uit oorspronkelijk bericht weergeven -- Tekst uit oorspronkelijk bericht niet weergeven -

frank verwaal

unread,
Mar 28, 2011, 4:11:17 PM3/28/11
to esl-club esl-club
Hoi Michiel,

Is de file die je me opstuurde LT spice?
Dat heb ik niet geinstalleerd staan.
Is het dan niet eenvoudiger dat jij die simulatie dan uitvoert?

Grtz, Frank

> Date: Mon, 28 Mar 2011 05:54:56 -0700

mtb55

unread,
Mar 29, 2011, 12:47:36 PM3/29/11
to ESL-club elektrostaten
Ja Frank,
LTspice (gratis van www.linear.com) staat binnen een minuut op je PC
en je hebt het toch al eerder gebruikt.
Maar als je opgeeft wat je precies wilt weten of al berekend hebt, wil
ik het wel doen.
Groet,
Michiel.

On 28 mrt, 22:11, frank verwaal <verwaalfr...@hotmail.com> wrote:
> Hoi Michiel,
> Is de file die je me opstuurde LT spice?Dat heb ik niet geinstalleerd staan.Is het dan niet eenvoudiger dat jij die simulatie dan uitvoert?

frank verwaal

unread,
Mar 30, 2011, 3:51:22 AM3/30/11
to esl-club esl-club
Michiel,
Ik zal je één dezer dagen een schemaatje sturen dat je zou kunnen simuleren.
Dat kan wel een weekje duren want ik heb momenteel weinig tijd.
Frank


> Date: Tue, 29 Mar 2011 09:47:36 -0700
Reply all
Reply to author
Forward
0 new messages