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Zwischendurch mal ein Exkurs über eine relative simple Möglichkeit, mit Bordmitteln den Wicklungsverlusten auf die Schliche zu kommen.

Kupferverluste im LLC-Trafo messen!

Die übertragbare Leistung eines Ferritübertragers läßt sich steigern indem man mit der Taktfrequenz herauf geht. Hierbei stößt man aber schnell an die Grenzen der Strombelastbarkeit der Wicklungen, da bekanntlich der wirksame Kupferwiderstand von Trafowicklungen mit der Frequenz zunimmt (skin- und proximity-Effekt). An dieser Stelle ist der Aufbau entscheidend, also Drahtstärke/Litzen, Lagenaufbau etc. Alles in Allem eine Art Geheimwissenschaft, die zu ergründen ist.

Um sich rein empirisch einer Optimierung zu nähern, ist der praktische Versuchsaufbau zu verifizieren. Im folgenden wird eine DIY-freundliche Methode zur Bestimmung des Wicklungswiderstandes (=Realteil der Wicklungsimpedanz) bei verschiedenen Frequenzen vorgeschlagen die mit Bordmitteln, ohne eine RLC-Messbrücke auskommt.

Die Idee dahinter

Man nehme einen Hochfrequenzgenerator einstellbarer Frequenz und speise damit den Primär-Serienresonanzkreis bei kurz geschlossenen Sekundärwicklungen. Bei Speisung mit der Resonanzfrequenz ist die Impedanz des LC-Kreises Null und es verbleibt der gesuchte frequenzabhängige Wicklungswiderstand als Realteil der RLC-Serienimpedanz. Dieser Realteil läßt sich in einfacher Weise bestimmen über die Stromaufnahme des treibenden Hochfrequenzgenerators.

Infolge des Kurzschlussbetriebes ist das primärseitige Vsec-Produkt (nahezu) Null, dementsprechend findet auch keine nennenswerte Magnetisierung statt und es können keine Kernverluste zu Stande kommen. Somit ist die Möglichkeit gegeben, die Wicklungsverluste völlig getrennt von den Kernverlusten zu bestimmen.

Bei entsprechend kräftig ausgelegtem Hochfrequenzgenerator kann der maximale Primärstrom im Dauerlastfall unter Zuhilfenahme eines Thermometers bestimmt werden.

Der Messaufbau

Als Testsignalgeber fungiert ein 230V-LLC-Wandler mit einstellbarer Taktfrequenz und Totzeit. Dieser wird folgendermaßen modifiziert:

1) Der LLC-Ansteuerbaustein wird mit 12V= aus einem PC-Netzteil gespeist.

2) Der Leistungsteil wird aus dem 5V-Strang des PC-Netzteiles gespeist.

3) Der zu testende Übertrager wird sekundärseitig kurzgeschlossen.

4) Primärseitige Klammerdioden werden getrennt (Leiterbahnunterbrechung)

5) optionale Unterbrechung des Primärstromkreises, um einen Stromwandler ein zu fügen.

Fortsetzung folgt im nächsten Heft!