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Netztransformatoren als Ausgangsübertrager
#1
Dieses Thema wurde schon des öfteren in der Rbude emotional diskutiert und erwartungsgemäß scheiden sich hier die Geister. Die einen sagen:

Zitat:Ingo Gorges http://www.ig-transformatoren.com/
? unter gewissen Voraussetzungen ist ein NT als AÜ für die ersten Schritte ganz brauchbar ...

Die anderen hingegen
Zitat: Gerd Reinhöfer http://www.roehrentechnik.de/
? Netztrafos als AÜ sind immer Mist ? für Telefonqualität wird es ausreichend sein, mehr aber auch nicht ...

Betrachten wir mal ein paar technisch relevante Aspekte.

Ausgangsleistung
Die bei Netztransformatoren angegebene max. Leistung bezieht sich auf 50Hz. Der Netztrafo ist ja eine Sonderform des Übertagers Wink D.h. bei geringeren unteren Grenzfrequenzen sind geringere Leistungen bei gleicher magnetischer Belastung zu erreichen: 20Hz@16%, 30Hz@36% und 40Hz@64% der Nennleistung

Netztrafos werden mit einer höheren magnetischen Belastung von 1,2T und mehr berechnet. Für gegengekoppelte Ausgangsübertragen werden 0,6-0,9T empfohlen. Die genauen Werte hängen vom verwendeten Kernmaterial ab. Allgemein kann man von gut 50% der Nennleistung ausgegehen.

Bei einer unteren Grenzfrequenz von 20Hz und einer übertragenen Leistung von 10Watt benötigt man einen NT mit >100 VA.

Zu prüfen werden daher die Verzerrungen bei tiefen Frequenzen und/oder hoher Aussteuerung sein. (Wobei Verzerrungen im unteren Frequenzbereich nicht per se schlecht klingen müssen klappe In Gitarrenverstärkern, aber auch in alten Röhrenradios wurde und wird dieses Sounding gezielt eingesetzt. Aber das ist ein anderes Thema Wink )

Um die Anforderungen nicht all zu sehr in die Höhe zu schrauben schlage ich 40Hz fu vor; damit könnte ein 30VA Trafo für 10W@40Hz vorgesehen werden.

Hauptinduktivität
Die Hauptinduktivität sollte für eine gute Übertragung tiefer Frequenzen deutlich größer, als der Innenwiderstand der treibenden Röhren sein (10x wären super). Bei einen EL84 PP Pentodenschaltung hab ich einen Ri von 2x38k mit GK von 12dB 19k, daher sollte die Hauptinduktivität ca. 200H betragen; 100H wären noch akzeptabel.

Netztrafos sind nicht verschachtelt aufgebaut, dadurch ist die Eingangskapazität und die Streuinduktivität höher als bei Ausgangsübertragern mit dieser Technik.

Streuinduktivität
Die Streuinduktivität oder der Kopplungsfaktor besagt wie viel der primären Energie magnetisch auf die sekundäre Seite übertragen werden können. Bei Einspeisung aus einer idealen Konstantstromquelle spielt diese Kenngröße keine Rolle. Bei Einspeisung aus einer idealen Konstantsspannungsquelle hingegen schon.

Eingangskapazität
Die Eingangskapazität schließt die eingespeiste Steuerspannung bei hohen Frequenzen kurz. Bei Einspeisung aus einer idealen Konstantstromquelle spielt diese Kenngröße eine wichtige Rolle. Bei Einspeisung aus einer idealen Konstantsspannungsquelle nicht.

Hieraus lässt sich schließen, der verwendete Trafo muss in geeigneter Schaltung betrieben werden.

Luftspalt
Netztrafos haben keinen bzw. nur einen sehr geringen Luftspalt. Daraus folgt, der resultierende Gleichstrom verringert den nutzbaren magnetischen Bereich. Im Falle von Ringkernnetztrafos sind oft schon wenige mA zu viel. Auch hier gilt die Schaltung muss geeignet sein ? gleichstromfreier Betrieb muss sicher gestellt werden. In Frage kommen Gegentakt sowie gleichstromfreie Eintaktschaltungen, z.B. SEPP/SRPP.

Betriebsart
Die Betriebsart der Endstufe A/AB/B wird noch näher zu untersuchen sein. Was ist besser für gute Übertragungseigenschaften geeignet was nicht?

Überprüfung
Wie sollen/können die einzelnen technischen Aspekte messtechnisch verifiziert werden?
Mit Sinus- und/oder Rechtecksignalen bei unterschiedlichen Frequenzen? Bei welcher Leistung soll gemessen werden, bei 1W oder bei -10dB unter Vollaussteuerung (EN60268-3)? Welche Verzerungsgrenze soll für Pmax genommen werden? Ein Datenvergleich mit einem ?richtigem? Ausgangsübertrager wäre hilfreich.

Was soll alles ermittelt werden?
Hauptinduktivität, Streuinduktivität, Eingangskapazität, reale Widerstände, Übersetzungsverhältnis, -3dB-Frequenzgang, Ausgangsleistung und was noch? Und zum Schluss ein Hörtest? Die Frage, ob da jetzt was gehörmäßig verzerrt oder nicht, sparen wir uns optional für später auf. Wir wollen die audiophoben ja nicht erschrecken Big Grin

Mittels welchen Verfahrens sollen diese Werte ermittelt werden?
Genaue Beschreibung des jeweiligen Vorgehens zur Bestimmung der Parameter!
 
#2
Wow.... großes Lob. Eine sensationelle Threaderöffnung Heart
 
#3
Ja, faktisch erscheint mir das alles korrekt so weit ich es übersehe.
Einziger Schnitzer ist die Wicklungskapazität, die wird bei verschachteltem Aufbau höher.

Ich selbst bin in dieses Thema nie allzu tief eingestiegen. Meinen letzten AÜ habe ich für meinen GitAmp gewickelt. Aus dem DDR-Röhrenbastelbuch nahm ich die passenden Wdg/V aus der 50Hz-Trafotabelle. Die habe ich dann mit 2 multipliziert für 25Hz Eckfrequenz und anhand der maximal zu erwartenden Sinusspannungen die Windungszahlern berechnet. Das Teil läuft heut noch.


...mit der Lizenz zum Löten!
 
#4
Zitat:Original geschrieben von voltwide

Einziger Schnitzer ist die Wicklungskapazität, die wird bei verschachteltem Aufbau höher.

Sicher das misstrau Gemeint ist die Eingangskapazität, nicht die zwischen primärer und sekundärer Wicklung. Ohne Verschachtelung liegen ja alle Windungen übereinander bei geringem Abstand, sind ja keine anderen Windungen dazwischen. Messen kann man das ja nicht direkt, aber was ich so gelesen habe sind die Eingangskapazitäten höher als bei Ausgangsübertragern. Hmm misstrau
 
#5
Hmmm.... wie geht man nun am besten vor....

Simulationen sind schlecht, weil wir ja noch keine geeigneten Modelle haben. Also Praxis....

Am liebsten wären mir downsized Tests. Also winzige NTs mit kleinen Spannungen getrieben.
 
#6
Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Hmmm.... wie geht man nun am besten vor....

Simulationen sind schlecht, weil wir ja noch keine geeigneten Modelle haben. Also Praxis....

Am liebsten wären mir downsized Tests. Also winzige NTs mit kleinen Spannungen getrieben.

Simuliert hab ich schon ein wenig werde ich gelegentlich einstellen.

Praxis ist gut hab da auch schon einen Kandidaten im Auge RKPT 10209 von Reichelt. Liegt bei mir auf dem Tisch. Hat ganz passable Werte. Kommen auch gelegentlich.

Allerdings kleine Spannungen ist problematisch, weil gerade hier die Induktivität stark absackt, beim AÜ natürlich auch. Hier macht eigentlich nur eine Vergleichsmessung von AÜ/NT macht m.E. Sinn. Kann ich auch machen.

Allerdings werde ich vorm WE nicht dazu kommen.
 
#7
Wenn wir ein brauchbares Spice-Modell hätten, wärs natürlich perfekt. Dann kann man rumspielen. Verschiedene Schaltungstricks erproben. Da kommt Stimmung in die Bude.
 
#8
Nein, nicht was du schon wieder denkst. Erstmal gings mir ja nur ums grundsätzliche. Ich lads gleich mal hoch.
 
#9
[Bild: 920_nt_als_au.png]

https://stromrichter.org/d-amp/content/i...als_au.asc
 
#10
Aha... ok....

Das reicht aber noch lange nicht. Beim NT als AÜ gehts ja wesentlich um Sättigungen.
 
#11
UNd wie willst du das simulieren? Das ist mir nicht klar. Allein schon die fallende Induktivität bei geringerwerdenen Spannuungen ist mir unklar. Hast du da eine Idee?
 
#12
Der Trafo interessiert sich nicht für Spannungen. Er interessiert sich für Ströme, Windungen, Flächen, Kernlängen, Luftspalte.... alles Parameter, die wir bei der Spice-Spule schon kennen. Es gibt aber auch ganz andere Modell-Arten.

Das alles ist eigentlich nicht so das Problem.

Das Hauptproblem seh ich in der Verifizierung des Modells.
 
#13
http://fmtt.com/Transformer%20SPICE%20Mo...-14-08.pdf
 
#14
Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Der Trafo interessiert sich nicht für Spannungen. Er interessiert sich für Ströme, Windungen, Flächen, Kernlängen, Luftspalte.... alles Parameter, die wir bei der Spice-Spule schon kennen. Es gibt aber auch ganz andere Modell-Arten.

Das alles ist eigentlich nicht so das Problem.

überrascht Echt jetzt? nicht so das Problem? Gut!

Dann macht die Messung der Hauptinduktivität mit offenem Ausgang keinen Sinn misstrau Man müsste eigentlich mit fließendem Strom messen? Und warum wird das i.d.R. nicht gemacht?


Zitat:Das Hauptproblem seh ich in der Verifizierung des Modells.

Warum? Messen sollte doch wohl problemlos möglich sein? Wo genau siehst du die Schwierigkeiten?
 
#15
Zitat:Original geschrieben von e83cc

Allein schon die fallende Induktivität bei geringerwerdenen Spannuungen ist mir unklar.

Nanu, wie kommst Du denn da drauf?
...mit der Lizenz zum Löten!
 
#16
Ich hab Sorge, dass wir die Trafo-Modellierung unterschätzen Rolleyes

Andererseits hilft uns LTSpice.... denn es hat ja eben schon einige hilfreiche Features eingebaut.

Mal gucken....
 
#17
Hier ist was Leckeres:

http://ltwiki.org/index.php5?title=Transformers
 
#18
Vielleicht geht es noch einfacher....

Saturable Core, parallel idealer Trafo mit Koppelfaktor, Wicklungswiderständen und Querkapaziäten.

Fertig.

Taugt zwar nur in einer Richtung, aber das genügt uns ja. Modelliert auch nicht die allerfeinsten Feinheiten, aber zumindest Parasiten, Hysteresis und Sättigung.

Alle drei Parameter können wir auch unschwer validieren. Siehe auch Transduktoren-Thread.

Ok... Angst verloren... Cool
 
#19
Ja, das sieht schon mal vielversprechend aus.
Als noch ungelöst sehe ich die Modellierung der Windungskapazitäten,
wor allem bei verschachteltem Aufbau.
...mit der Lizenz zum Löten!
 
#20
Zwischen primär und sekundär können wir messen - zumindest als Summenparameter. Mehr geht nicht.

Die einzelnen Leerlauf-Induktivitäten können wir auch unschwer bestimmen. Und wenn wir die haben, dann auch - per Resonanz - die internen Kapazitäten. Ich hoffe, dass ein NT gut resoniert. Bei hochwertigen AÜs hätte ich eher Bedenken.

Hysteresis messen wir mit der Sutaner-Methode.

Und dann iterieren wir am Modell so lange rum, bis wir halbwegs die realen Messwerte erreichen. Diese Vorghehensweise hat sich bei den Transduktoren schon einmal bewährt.

Und wenn wir die Realität nicht so ganz perfekt erreichen, dann buchen wir das unter NT-Fertigungsstreuungen ab Wink

Zumindest können wir so ein plausibles und nachprüfbares Modell entwickeln, ohne uns lange mit der Theorie rumzuschlagen.