Netztrafodaten ermitteln

Bierschinken

Hallo,

ich habe eine einfache und eigentlich banale Frage, wie dimensioniere ich einen Netztrafo richtig?
Was muss der Trafo leisten um Betriebssicherheit gewähren zu können.

Als praktisches Beispiel nehmen wir die Schaltung im Anhang; Ein einfacher Gitarrenverstärker mit einer Doppeltriode und einer Pentode im Eintaktbetrieb.

Hinter dem Gleichrichter soll eine Versorgungsspannung von 335V anliegen.
Der Gesamtstrom der Schaltung beträgt etwa 45mA - 50mA bei gegebener Spannung und Schaltung.
Die Heizspannung ist gesetzt mit 6,3V. Der Heizstrom beträgt hervorgehend aus den Datenblättern 0.75mA.

Was muss der Trafo nun für Leistungsmerkmale besitzen?

Ich schildere mal meine angedachte Vorgehensweise:

1) Benötigte Versorgungs-Wechselspannung ermitteln:
- Da ein Brückengleichrichter mit Ldekondensator verwendet wird, beträgt V AC = V DC / √2
- V AC = 335V / √2 = 237V
=> Die benötigte Wechselspannung beträgt 240V

2) Ermitteln des Stromes der Versorgungsspannung:
- Da ein Brückengleichrichter mit Ladekondensator verwendet wird, beträgt I AC = I DC * √2
- I AC = 0,05A * √2 = 0,071A
=> Der benötigte Strom beträgt 75mA

Was muss zu den 240V / 75mA jetzt noch an Sicherheit eingerechnet werden?
Der Einschaltstrom ist ja deutlich höher als der "Betriebsstrom", das muss doch sicherlich berücksichtigt werden?

Gleiches gilt für die Heizung. Hier ist es mit 6,3V / 0,75A doch sicher nicht getan, da ja auch hier enorme Einschaltströme fliessen!?

Grüße,
Swen

eBernd

Hallo,

Zitat

Da ein Brückengleichrichter mit Ladekondensator verwendet wird, beträgt I AC = I DC * √2

das mit dem Faktor √2 gilt nur für die Spannung. Beim Strom ist es komplizierter, da er ja nur zu einem Bruchteil der Periode fließt und dann aber mit einer heftigen Stromspitze, die ein Vielfaches des DC-Stromes ist. Wieviel das genau ist, hängt vom Innenwiderstand des Netztrafos (den man ja noch nicht hat!) und den Widerständen im Ladekreis (u. a. ESR des Elkos) ab.

Dennoch war deine Idee mit dem Faktor √2 garnicht schlecht. In der Praxis sollte - bei Brückengleichrichtung - der AC-Strom des Trafos 1,3...1,7 mal größer sein als der DC-Strom vom Ladeelko.

Einen erfahrenen Trafowickler sollte man einfach mit einbeziehen und ihm auch mitteilen, welche DC-Werte bzw. tatsächliche Stromentnahme man erreichen will...

Einen Trafo mit zu großen Reserven zu dimensionieren, ist nicht gut für das Einhalten der gewünschten Spannungen, die ja erst bei Entnahme des Nennstromes erreicht werden.

Dann ist es auch noch Philosophie des Wicklers, wie er das Verhältnis "Kupfer zu Eisen" , also "dünnes Kupfer zu dickem Kern" oder halt umgekehrt, wählt, das ist nämlich in Grenzen für ein und dieselben Leistungsdaten variabel und dient zur Kostenoptimierung bei der Herstellung (abhängig von aktuellen Kupfer- und Kernblechpreisen) aber nicht unbedingt beim Betrieb (Wirkungsgrad, Endtemperatur der Wicklung bei Nennbetrieb etc.).

Auch hier kann man einen erfahrenen Wickler instruieren, nicht unbedingt den preiswertesten sondern den zuverlässigeren Trafo herzustellen.;)

Gruß, Bernd

Bierschinken

Hallo Bernd,

Zitat von eBernd;273213

In der Praxis sollte - bei Brückengleichrichtung - der AC-Strom des Trafos 1,3...1,7 mal größer sein als der DC-Strom vom Ladeelko.

Damit meinst du den Nennstrom der Schaltung, nicht den Ladestrom des Elko, da der ja theoretisch nicht bestimmbar ist, ohne genaue Trafodaten?

Zitat

Einen Trafo mit zu großen Reserven zu dimensionieren, ist nicht gut für das Einhalten der gewünschten Spannungen, die ja erst bei Entnahme des Nennstromes erreicht werden.

Lässt sich das Verhalten eines Trafo, der unter der eigentlichen Nennlast betrieben wird, (näherungsweise) bestimmen?
Sowas wie (achtung hypothetisch) "Leerlauf +20% Spannung, halber Nennstrom + 10% Spannung"?

Wie schauts mit der Heizwicklung aus?
Dort liegt im Einschaltmoment ja praktisch ein Kurzschluss vor, sodass der Einschaltstrom sehr hoch ist, bis die Heizwendel auf Temperatur sind. Inwiefern muss das beachtet werden?

Reicht eine (Strom-)Reserve von 10% um sicherzugehen dass es den trafo nicht überlastet und man dennoch die 6,3V Nennspannung erreicht?

Dankeschön für die Mühen!

Grüße,
Swen

eBernd

Hallo,

Zitat

Damit meinst du den Nennstrom der Schaltung, nicht den Ladestrom des Elko, da der ja theoretisch nicht bestimmbar ist, ohne genaue Trafodaten?

Beispiel: Schaltung braucht permanent 100 mA (DC natürlich): Ich bestelle eine Wicklung mit 130...170 mA (AC).

Zitat

Lässt sich das Verhalten eines Trafo, der unter der eigentlichen Nennlast betrieben wird, (näherungsweise) bestimmen?
Sowas wie (achtung hypothetisch) "Leerlauf +20% Spannung, halber Nennstrom + 10% Spannung"?

Wenn du den Trafo selber berechnest (mit der entspr. Erfahrung): Ja.;)

Ansonsten: Man kann einen Trafo relativ "weich" (hoher Innenwiderstand) oder relativ "hart" dimensionieren. In beiden Fällen erreicht er (wenn richtig ausgelegt) bei Nennstrom die gewünschte Spannung, nur hat ein "weicher Trafo eine deutlich höhere Leerlaufspannung (U2o kann z. B. 1,5x größer sein als U2nenn, wenn der Trafo weich ist).

Daß die Heizwicklung im Einschaltmoment praktisch einen Kurzschluß sieht, ist normal. Nach 10 sec. hat sich ja alles normalisiert:

Ein Trafo ist eigentlich über die Verluste und die damit verbundene Endtemperatur definiert (thermische Belastbarkeit der Isolierstoffe, und bei den wirklich "dicken" Trafos natürlich auch der Wirkungsgrad).

Wenn es die Isolation aushält, kann man aus eine Wicklung mehr Strom als berechnet entnehmen, nur sinkt halt wegen des Innenwiderstands die Spannung an dieser Wicklung unter den Nennwert.

Wenn man die Heizwicklung für eine Vorröhre "in Reserve" auslegen will (typ. 0,3 A), kann man die Spannung ja mit Widerständen in Serie "passend" machen, um sie im Rahmen (+10%, besser +5 %) zu halten.

Gruß, Bernd

Bierschinken

Nabend Bernd,

Zitat von eBernd;273268

Wenn du den Trafo selber berechnest (mit der entspr. Erfahrung): Ja.;)

Erfahrung habe ich dahingehend leider gar keine, aber ich würde sowas einfach gerne mal "durchexerzieren".
Einfach mal theoretisch durchkaspern wie denn ein Trafo eigentlich auszulegen ist.
Aber ich sehe schon, da steckt deutlich mehr drin als nur ein bisschen Spannungen und Ströme hin- und herschieben.

Aber ich muss mir ja auch erstmal meine Wickelmachine bauen, eh ich die Thoerie brauche ;D;)

Noch eine Sache; Die Schirmwicklung liegt zwischen Primär- und Sekundärwicklung, was genau bewirkt sie dort?

Grüße,
Swen

eBernd

Hallo Swen,

die Schirmwicklung wird zwischen Primär- und Sekundärwicklungen angebracht. Sie besteht aus Kupferdraht oder -band und ist auf jeden Fall offen (sonst ist sie eine Kurzschlußwicklung!). Sie wird (natürlich einseitig) auf Masse gelegt. Ihre Wirkung besteht darin, die (hochfrequenten) Störungen, die von der Primärseite kapazitiv auf die Sekundärseite überkoppeln gegen Masse abzuleiten. Primär- und Sekundärwicklung werden hier wie die Platten eines Kondensators gesehen, zwischen die eine dritte, geerdete Platte - nämlich die Schirmwicklung - gebracht wird.

Zum Berechnen von Trafos findest du auf einschlägigen Seiten genug Hinweise (z. B. J's Röhrenbude). Zum tieferen Verständnis (vollständiges Ersatzschaltbild und Zeigerbild) wirst du auf den Websites von (Fach-)Hochschulen fündig (Vorlesungs- und Übungsskripte).

Gruß, Bernd

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