Belasteter realer Trafo

Wissenschaft Physik
#1

Hallo zusammen,

ich habe zwei Fälle eines belasteten realen (Netz-)Trafos, die ich gerne besser verstehen möchte:

  1. Ich belaste ihn ohmsch sekundärseitig und steigere die Last bzw. verringere den Lastwiderstand. Was passiert mit der Flussdichte? Ich nehme an, sie wird kleiner, was man auch daran feststellen kann, dass an einer zweiten, unbelasteten Sekundärwicklung die Leerlaufspannung geringer wird.

  2. Ich belaste den Trafo nun ebenfalls mit einer ohmschen Last, diesmal aber konstant und außerdem soll diese Last erst nach einem Brückengleichrichter und einem Siebelko erfolgen. Was passiert jetzt mit der Flussdichte, wenn ich den Elko vergrößere? Meine Annahme ist diesmal, dass die Flussdichte kaum eine Änderung erfährt, weil auch die Belastung nicht sonderlich steigt, da der Ladestrom am Elko auch kaum ansteigt (bei konstanter Differenzspannung würde der Strom steigen, aber das Ripple wird auch geringer bei wachsender Kapazität).

Dieter

#2

Hallo Dieter,

ich habe zwei Fälle eines belasteten realen (Netz-)Trafos, die
ich gerne besser verstehen möchte:

  1. Ich belaste ihn ohmsch sekundärseitig und steigere die Last
    bzw. verringere den Lastwiderstand. Was passiert mit der
    Flussdichte? Ich nehme an, sie wird kleiner, was man auch
    daran feststellen kann, dass an einer zweiten, unbelasteten
    Sekundärwicklung die Leerlaufspannung geringer wird.

Richtig, wenn die Induktionsspannung aufgrund des Spannungsabfalles im Kupferwiderstand der Primärspule kleiner wird, verkleinert sich auch die Flußdichte maßstabgerecht.

  1. Ich belaste den Trafo nun ebenfalls mit einer ohmschen
    Last, diesmal aber konstant und außerdem soll diese Last erst
    nach einem Brückengleichrichter und einem Siebelko erfolgen.
    Was passiert jetzt mit der Flussdichte, wenn ich den Elko
    vergrößere? Meine Annahme ist diesmal, dass die Flussdichte
    kaum eine Änderung erfährt, weil auch die Belastung nicht
    sonderlich steigt, da der Ladestrom am Elko auch kaum ansteigt
    (bei konstanter Differenzspannung würde der Strom steigen,
    aber das Ripple wird auch geringer bei wachsender Kapazität).

Mit zunehmender Kapazität verkleinert sich der Stromflußwinkel während sich der Spitzenstrom vergrößert. Bei konstantem Ausgangsstrom würde der mittlere Laststrom aber konstant bleiben, also auch der mittlere Betrag des Spannungsabfalles am Kupferwiderstand der Primärspule und somit die Flußdichte (Die Flußdichte ist proportional zur mittleren Induktionsspannung). Tatsächlich steigt aber die mittlere Ausgangsspannung mit der Kapazität und damit auch der Ausgangsstrom im Fall einer rein ohmschen Last.
Fazit: Mit zunehmender Kapazität wird die Flußdichte geringfügig sinken.

Jörg

#3

Hallo Jörg,

  1. Ich belaste den Trafo nun ebenfalls mit einer ohmschen
    Last, diesmal aber konstant und außerdem soll diese Last erst
    nach einem Brückengleichrichter und einem Siebelko erfolgen.
    Was passiert jetzt mit der Flussdichte, wenn ich den Elko
    vergrößere? Meine Annahme ist diesmal, dass die Flussdichte
    kaum eine Änderung erfährt, weil auch die Belastung nicht
    sonderlich steigt, da der Ladestrom am Elko auch kaum ansteigt
    (bei konstanter Differenzspannung würde der Strom steigen,
    aber das Ripple wird auch geringer bei wachsender Kapazität).

Mit zunehmender Kapazität verkleinert sich der Stromflußwinkel
während sich der Spitzenstrom vergrößert. Bei konstantem
Ausgangsstrom würde der mittlere Laststrom aber konstant
bleiben, also auch der mittlere Betrag des Spannungsabfalles
am Kupferwiderstand der Primärspule und somit die Flußdichte
(Die Flußdichte ist proportional zur mittleren
Induktionsspannung). Tatsächlich steigt aber die mittlere
Ausgangsspannung mit der Kapazität und damit auch der
Ausgangsstrom im Fall einer rein ohmschen Last.
Fazit: Mit zunehmender Kapazität wird die Flußdichte
geringfügig sinken.

hab ich mir schon fast gedacht, dass Du darauf antwortest. :wink:

Hintergrund der Fragestellung ist der, dass es um einen Synchronmotor für ein Tonbandgerät geht, der gleichzeitig eine Sekundärwicklung zur Versorgung einer Elektronik bietet. Wenn ich jetzt daran den Siebelko vergrößere, ist es möglich, dass der Motor nicht mehr synchron läuft oder irgendwelche Gleichlaufstörungen hat? Meines Erachtens nicht, ein Synchronmotor läuft entweder oder er läuft nicht. Da es sich aber um einen Einphasen-Synchronmotor handelt, hat er ja doch – denke ich – eine Art Anlaufhilfe (Kurzschlusswicklung?), die asynchron arbeitet.

Die Vergrößerung des Ladeelkos macht schon eine Änderung der periodischen Last, die Frage ist nur, ob z. B. eine Verdopplung der Kapazität eine Fehlfunktion des Motors erwarten lässt. Immer vorausgesetzt, der Ausgang ist sonst nicht überlastet. Ich weiß natürlich, das sind alles sehr vage Umgebungsbedingungen – wahrscheinlich würde ein Experiment hier mehr bringen. Aber eines müsste man sagen können: Der Kern gerät dadurch nicht in Sättigung, im Gegenteil. Die Frage ist, ob dann die Erhöhung des periodischen Impulsstromes bzw. die Erniedrigung des Stromflusswinkels eine solche Fehlfunktion bewirken könnte.

Es handelt sich natürlich – wie so oft – um Diskussionsstreitfälle. Aber wie sonst sollte man klüger werden?

Übrigens: Zur Zündung der Leuchtstoffröhre gibt es auch wieder neuen ‚Zündstoff‘. Vielleicht schreib ich Dir das aber mal per Email, wenn’s Dich interessiert.

Dieter

#4

Hallo Jörg,

  1. Ich belaste den Trafo nun ebenfalls mit einer ohmschen
    Last, diesmal aber konstant und außerdem soll diese Last erst
    nach einem Brückengleichrichter und einem Siebelko erfolgen.
    Was passiert jetzt mit der Flussdichte, wenn ich den Elko
    vergrößere? Meine Annahme ist diesmal, dass die Flussdichte
    kaum eine Änderung erfährt, weil auch die Belastung nicht
    sonderlich steigt, da der Ladestrom am Elko auch kaum ansteigt
    (bei konstanter Differenzspannung würde der Strom steigen,
    aber das Ripple wird auch geringer bei wachsender Kapazität).

Mit zunehmender Kapazität verkleinert sich der Stromflußwinkel
während sich der Spitzenstrom vergrößert. Bei konstantem
Ausgangsstrom würde der mittlere Laststrom aber konstant
bleiben, also auch der mittlere Betrag des Spannungsabfalles
am Kupferwiderstand der Primärspule und somit die Flußdichte
(Die Flußdichte ist proportional zur mittleren
Induktionsspannung). Tatsächlich steigt aber die mittlere
Ausgangsspannung mit der Kapazität und damit auch der
Ausgangsstrom im Fall einer rein ohmschen Last.
Fazit: Mit zunehmender Kapazität wird die Flußdichte
geringfügig sinken.

hab ich mir schon fast gedacht, dass Du darauf
antwortest. :wink:

Hehe, war das eine Falle ? :wink:

Hintergrund der Fragestellung ist der, dass es um einen
Synchronmotor für ein Tonbandgerät geht, der gleichzeitig eine
Sekundärwicklung zur Versorgung einer Elektronik bietet.

Sowas habe ich auch schon gesehen, muß aber 'zig Jahre her sein

Wenn
ich jetzt daran den Siebelko vergrößere, ist es möglich, dass
der Motor nicht mehr synchron läuft oder irgendwelche
Gleichlaufstörungen hat? Meines Erachtens nicht, ein
Synchronmotor läuft entweder oder er läuft nicht. Da es sich
aber um einen Einphasen-Synchronmotor handelt, hat er ja doch
– denke ich – eine Art Anlaufhilfe (Kurzschlusswicklung?),
die asynchron arbeitet.

Vermutlich ist es ein Reluktanzmotor, der beim Anlauf im Asynchronbetrieb arbeitet und dann in das Drehfeld einrastet, sofern die Belastung nicht zu hoch ist.

Die Vergrößerung des Ladeelkos macht schon eine Änderung der
periodischen Last, die Frage ist nur, ob z. B. eine
Verdopplung der Kapazität eine Fehlfunktion des Motors
erwarten lässt. Immer vorausgesetzt, der Ausgang ist sonst
nicht überlastet. Ich weiß natürlich, das sind alles sehr vage
Umgebungsbedingungen – wahrscheinlich würde ein Experiment
hier mehr bringen. Aber eines müsste man sagen können: Der
Kern gerät dadurch nicht in Sättigung, im Gegenteil. Die Frage
ist, ob dann die Erhöhung des periodischen Impulsstromes bzw.
die Erniedrigung des Stromflusswinkels eine solche
Fehlfunktion bewirken könnte.

Das ist eher unwahrscheinlich. Vom Leerlauf bis zum Kippmoment ist ein großer Bereich, da ändert sich höchstens die Phase geringfügig. Netzspannungsschwankungen haben da einen viel größeren Einfluß und die dürfen auch keinen Einfluß auf die Synchrondrehzahl haben.

Übrigens: Zur Zündung der Leuchtstoffröhre gibt es auch wieder
neuen ‚Zündstoff‘. Vielleicht schreib ich Dir das aber mal per
Email, wenn’s Dich interessiert.

Ja klar, aber vielleicht interessiert es die anderen ja auch.

Jörg

#5

Hallo Jörg,

hab ich mir schon fast gedacht, dass Du darauf
antwortest. :wink:

Hehe, war das eine Falle ? :wink:

Klar, und prompt hineingetappt. :wink:

Hintergrund der Fragestellung ist der, dass es um einen
Synchronmotor für ein Tonbandgerät geht, der gleichzeitig eine
Sekundärwicklung zur Versorgung einer Elektronik bietet.

Sowas habe ich auch schon gesehen, muß aber 'zig Jahre her
sein

Ist bei einigen Billig-Tonbandmaschinen durchaus gängig gewesen. Habe selbst mal eine von Quelle gehabt (wohl eine OEM-Ausführung von TFK), und dann habe ich mal ein Chassis erstanden von Metz, mit dem könnte ich ggf. etwas experimentieren. Aber genauso wie Du erwarte ich mir nicht, dass drastische Funktionsstörungen eintreten nach dem Vergrößern des Netzteil-Siebelkos.

aber um einen Einphasen-Synchronmotor handelt, hat er ja doch
– denke ich – eine Art Anlaufhilfe (Kurzschlusswicklung?),
die asynchron arbeitet.

Vermutlich ist es ein Reluktanzmotor, der beim Anlauf im
Asynchronbetrieb arbeitet und dann in das Drehfeld einrastet,
sofern die Belastung nicht zu hoch ist.

Richtig, jetzt fällt mir dieser Begriff auch wieder ein. Motore sind ja eine eigene Wissenschaft.

Übrigens: Zur Zündung der Leuchtstoffröhre gibt es auch wieder
neuen ‚Zündstoff‘. Vielleicht schreib ich Dir das aber mal per
Email, wenn’s Dich interessiert.

Ja klar, aber vielleicht interessiert es die anderen ja auch.

Kann ich vielleicht jetzt schon mal kurz zusammenfassen: Mir hat jemand gesagt, für die Notwendigkeit bzw. die Möglichkeit der Drossel als Erzeuger der Induktionsspannung sprechen zwei Dinge: Zum einen hat der Starter nicht nur diese Glimmlampe, sondern in Reihe ist noch ein Vorwiderstand. Zum anderen findet keine Löschung beim Nulldurchgang (des Stromes) der Röhre statt, da noch hinreichend genug Gasionen vorhanden sind in dieser Phase. Beide Gedanken sind mir übrigens bei unserer damaligen Diskussion auch schon gekommen. Ich war fast schon so weit, den Spannungsverlauf zu oszilloskopieren. Im Internet konnte ich darüber nichts finden.

Dieter

#6

o.t. Zündung von Leuchtstoffröhren
Hallo Dieter,

Kann ich vielleicht jetzt schon mal kurz zusammenfassen: Mir
hat jemand gesagt, für die Notwendigkeit bzw. die Möglichkeit
der Drossel als Erzeuger der Induktionsspannung sprechen zwei
Dinge: Zum einen hat der Starter nicht nur diese Glimmlampe,
sondern in Reihe ist noch ein Vorwiderstand.

Die Glimmlampe im Starter hat definitiv keinen Vorwiderstand, zumindest in keinen der Starter, die ich bisher geöffnet habe, und das waren etliche. Wenn doch, müßte er, damit eine nennenswerte Spannung daran abfallen könnte, so groß sein, dass er während des Startvorganges (ver)glühen würde. Meistens ist nur ein kleiner Kondensator parallel geschaltet.

Zum anderen
findet keine Löschung beim Nulldurchgang (des Stromes) der
Röhre statt, da noch hinreichend genug Gasionen vorhanden sind
in dieser Phase.

Da wirkt sich die Phasenverschiebung der Vorschaltdrossel günstig aus. Sollte die Entladung im Stromnulldurchgang kurzzeitig verlöschen, baut sich sofort wieder die anliegende Netzspannung auf, die sich zu diesem Zeitpunkt weitab des Nulldurchganges befindet. Dadurch kann sich die Entladung nahezu lückenlos fortsetzen. Bei einem rein ohmschen Vorwiderstand entsteht dagegen eine kleine Lücke, da Strom- und Spannungsnulldurchgang zeitlich zusammenfallen. Bei größere Röhren ist diese Lücke wegen der höheren Brenn- und Zündspannung zu groß und die Entladung erlischt.

Jörg

#7

Hallo Jörg,

mir sind beide Thesen relativ gleich plausibel, und da ich selbst keine praktischen Erfahrungswerte habe bezügl. Starteraufbau (obwohl ich Dir das glaube, dass kein Vorwiderstand integriert ist) oder auch Spannungsverlauf, werde ich dies mal als neuen Thread vorbereiten, sobald ich Zeit habe dieser Tage.

Dieter