[Rumgucker]

Hier sollen ein paar Anregungen zu Transduktoren (= magnetische Verstärker = MagAmps) rein.

Grundlagen und Vorbereitungen findet man u.a. im Thread "D-Amps mit Röhren?" und "Röhrenlichtorgel".

[Rumgucker]

Als erstes ein kleines stabilisiertes Netzteil:

[Bild: 1_magamp101.png]

In der positiven Halbwelle fließt Strom durch D1 nach C1, der obere Trafo gerät in die Sättigung. Im unteren Zweig wiederholt sich das Spiel mit D2 und C2.

Irgendwann sind C1 und C2 aufgeladen, was zu einer zeitlichen Verzögerung oder gar Verhinderung der Selbstsättigung führt.

Diese Stabilisierungsmaßnahme unterstütze ich noch zusätzlich durch den Zenerdiodenkreis. Sobald die Zenerdiode leitet (der Strom wird durch die Wicklungswiderstände begrenzt), werden die beiden Trafos noch zusätzlich "entsättigt".



Die Linie "Unstab" meint die Schaltung mit unterbrochenem Zenerdiodensteuerkreis.

Kondensatoren: 1000uF/40V
Zenerdiode: 16V
Transduktoren: Halogentrafos 20VA, 12V/230V
Versorgung: Halogentrafo 20VA, 12V/230V

[voltwide]

Was für eine Zenerdioden-Spannung hast Du da eingesetzt in dem 230V-Kreis?
Es wäre interessant, wenn Du auch den Eingangsstrom mal messen könntest.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von voltwide
Was für eine Zenerdioden-Spannung hast Du da eingesetzt in dem 230V-Kreis?

Zitat:Kondensatoren: 1000uF/40V
Zenerdiode: 16V
Transduktoren: Halogentrafos 20VA, 12V/230V
Versorgung: Halogentrafo 20VA, 12V/230V

Type egal. Die wird nur mit ein paar mA belastet.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von voltwide
Es wäre interessant, wenn Du auch den Eingangsstrom mal messen könntest.

Bei einem normalen linear geregelten Netzteil würden 5 Watt Verluste am Längshalbleiter (zzgl. der Verluste des EIngangstrafos) anfallen. Die beiden Transduktoren ersetzen praktisch den Längshalbleiter. Aber im Gegensatz zu ihm wird da nichts warm.

Allerdings entstehen natürlich Verluste in den Trafodrähten. Fühlen kann ich allerdings nichts.

Vernünftige Strommessungen mach ich noch, tu mich damit aber etwas schwer, weil die fließenden Ströme nicht sinusförmig sind.

[madmoony]

respekt....

[Rumgucker]

Man könnte die Regeleigenschaften noch mit einem Kleinleistungstransistor (oder Kleinleistungsröhre bei HV-Netzteilen) verbessern, der die Wirkung der Zenerdiode erhöht.

[Rumgucker]

Kahlo hat gerade in dem Röhrenlichtorgel-Thread angeregt, dass man doch auch einen Vollweggleichrichter einsetzen könnte und dann den EINEN verbleibenden Transduktor gleich mit den 100Hz-Halbwellen vom Gleichrichter in Reihe schaltet.

Das konnte ich leider nicht machen, weil ich dann die Steuerwicklungsspannung nicht hätte kompensieren können.

[kahlo]

Wie - kompensieren? Es sind doch völlig voneinander getrennte Trafos, wo muss da etwas kompensiert werden?

[voltwide]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Man könnte die Regeleigenschaften noch mit einem Kleinleistungstransistor (oder Kleinleistungsröhre bei HV-Netzteilen) verbessern, der die Wirkung der Zenerdiode erhöht.

Konsequenterweise läuft das auf einen Parallel-Regler hinaus, z.B. LM431+ Leistungstransistor.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von kahlo
Wie - kompensieren? Es sind doch völlig voneinander getrennte Trafos, wo muss da etwas kompensiert werden?

Der Laststrom induziert in der Steuerwicklung ne hohe Spannung. Bis zu 250Vs.

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Hier hab ich das Diagramm der gezeigten Schaltung noch etwas erweitert:

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von voltwide
Konsequenterweise läuft das auf einen Parallel-Regler hinaus, z.B. LM431+ Leistungstransistor.

Nein. Keineswegs. In der Steuerwicklung fließen nur wenige Milliampere. Es genügt exakt ein zusätzlicher Kleinleistungs-BJT, zwei Widerstände und eine Diode. Die ganze Schaltung bildet dann eine besonders steile Zenerdiode statt der jetzigen.

[Rumgucker]

Ich rette diese Beiträgenochmal aus dem Röhrenlichtorgelthread rüber. Es ist schon alles korrekt, was ich da geschrieben hab.

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Es geht um diese Schaltung mit genug Last, um die Selbstsättigung herbeizuführen:

[Bild: mag-amp-diodes-50.gif]

So sehen dann die beiden leerlaufenden Steuerwicklungsspannungen aus:

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Wie ich schrieb: beide Trafos sind räumlich getrennt und haben unbeschaltete Steuerwicklungen.

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Ich stell mir mal eine Hysterese-Kurve vor

[Bild: 500px-Hysteresiskurve.svg.png]

In einer Halbwelle kann eine Diode leiten und es fließt ein (wenig!) Strom durch die in Reihe liegende Spule. Das H-Feld steigt. Während dieser Zeit fällt eine Spannung über die Spule ab und es wird über das B-Feld auch ne proportionale Spannung in die zugehörige Steuerwicklung transformiert.

Sobald der Trafo aber in die Sättigung gelangt, steigt der Stromfluss in der Dioden-Spule schlagartig an (Rückkopplung!), während gleichzeitig die Spannung über der Spule und damit auch in der zugehörigen Steuerwicklung bis auf fast Null zusammenbricht, weil sich ja nichts mehr am Magnetfeld zeitlich ändert.

Dieser Stromfluss bleibt erhalten, bis die Halbwelle beendet ist und das H-Feld auf Null sinkt. In der negativen Halbwelle kann kein Strom durch die Lastwicklung fließen, weil das die in Sperrichtung liegende Diode verhindert.

In der negativen Halbwelle wird der Kern normalerweise von der Steuerspule entmagnetisiert. Je weiter man entmagnetisiert, desto später setzt die später kommende Rückkopplung ein. Soweit ähnelt das Verhalten einer Phasenanschnittssteuerung.

Wir entmagnetisieren aber nicht (Steuerspulen sind unbeschaltet) aktiv. Trotzdem bricht natürlich das H-Feld am Ende der Halbwelle zusammen und wir landen auf dem Punkt Br.

Wenn man aber genau auf die Hystersekurve schaut, so sieht man, dass diese Remenanz Br unterhalb der Sättigungs-Horizontalen ist. Das liegt an der Krümmung der Kurve beim Übergang in die Sättigung. Es wird also immer ein Teil der stromführenden Halbwelle zum Aufbau der neuen Sättigung verbraucht werden (Anm: tatsächlich kann ich die Leitfähigkeit des Transduktors noch verbessern, wenn ich ein die Selbstsättigung fördendes Magnetfeld in die Steuerspulen einspeise).

Wir pendeln also zwischen den Punkten Br und Hs, was geringe Magnetfeldänderung produziert, deren Wirkung wir auf dem Oszi sehen.

Sobald ich ein negatives H-Feld einspeise, erhöht sich die Spannung von den gezeigten 100Vs auf rund 250Vs. Auch das ist logisch, weil wir nun die gesamte Hysteresiskurve in allen vier Quadranten zur Transformation nutzen.

Ok... hat bestimmt keiner verstanden....

... macht aber auch nichts. Hauptsache, dass ich es gerafft habe.

[kahlo]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Zitat:Original geschrieben von kahlo
Wie - kompensieren? Es sind doch völlig voneinander getrennte Trafos, wo muss da etwas kompensiert werden?

Der Laststrom induziert in der Steuerwicklung ne hohe Spannung. Bis zu 250Vs.

Dann hab ich es nicht verstanden...

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von kahlo

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Zitat:Original geschrieben von kahlo
Wie - kompensieren? Es sind doch völlig voneinander getrennte Trafos, wo muss da etwas kompensiert werden?

Der Laststrom induziert in der Steuerwicklung ne hohe Spannung. Bis zu 250Vs.

Dann hab ich es nicht verstanden...

Guck nochmal bitte Beitrag #13.

[kahlo]

Urr... dann ist das ja eher eine Regelung für Kleinspannungen. Sonst gibt es Gewitter an den 230V-Wicklungen.

(Verstanden)

[Rumgucker]

Nein.. so kann man das auch nicht sagen. Bei kleinen Spannungen und hohen Strömen ist die Steuerwicklung einfach sinnvoll, um mit kleinsten Steuerströmen auszureichen.

Bei großen Spannungen (und kleinen Strömen) würde ich jedoch auf die Steuerwicklung ganz verzichten und die sättigbare Spule ganz direkt steuern. Ähnlich, wie das bei den PC-Netzteilen gemacht wird:

[Bild: 1_mag_amp102.JPG]

Aber prinzipiell stimmt es natürlich: der Transduktor fühlt sich besonders wohl bei hohen Strömen.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Zitat:Original geschrieben von voltwide
Es wäre interessant, wenn Du auch den Eingangsstrom mal messen könntest.

Bei einem normalen linear geregelten Netzteil würden 5 Watt Verluste am Längshalbleiter (zzgl. der Verluste des EIngangstrafos) anfallen. Die beiden Transduktoren ersetzen praktisch den Längshalbleiter. Aber im Gegensatz zu ihm wird da nichts warm.
Allerdings entstehen natürlich Verluste in den Trafodrähten. Fühlen kann ich allerdings nichts.
Vernünftige Strommessungen mach ich noch, tu mich damit aber etwas schwer, weil die fließenden Ströme nicht sinusförmig sind.

Ich tu mich sehr schwer, volti

Oben siehst Du die Spannung am speisenden Trafo mit 10V/cm. Unten den Strom aus dem speisenden Trafo mit 5A/cm. Alles bei rund 15 Watt Ausgangsleistung.



Und nun?

[voltwide]

Der Stromverlauf zeigt sehr deutlich, wann die Sättigung einsetzt:
Ganz langsamer Stromanstieg, rund um die Nullinie:
induktiv gebremster Strom.
Nach oben oder unten abknickend: Sättigungseinsatz.
Kann man sehr schön sehen auf Deinen unteren Oszillogrammen.

[Rumgucker]

Ich mein... naja... die 5As im versorgenden Trafo sind schon heftig. Normalerweise würden da nur 2.1As fließen. In Verbindung mit den rund 50% stromfreien Zeiten (das ist ja die eigentliche Regelungswirkung) gibts dann im versorgenden Trafo mindestens eine Verdopplung der normalerweise dort vorhandenen Verluste. Alternativ könnte man natürlich nen größeren Trafo nehmen, der sich von 5As nicht verschrecken lässt.

Aber gefühlt ist das nur ein Bruchteil der sonst abzuführenden 5 Watt mit Längstransistor.

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Wir dürfen uns letztlich nichts vormachen... Transduktoren sind keine Zauberschaltungen (für Zauberschaltungen fühlen sich andere Protagonisten zuständig ).

Transduktoren sind schlechte Regler und erst recht schlechte Schalter. Etwas Strom lassen sie immer durch. Und etwas Spannung fällt immer an ihnen ab. Und auch der Übergang von "off" zu "on" ist höchst gleitend.

Transduktoren schaffen - selbst unter günstigen Bedingungen - keine größere Leistungsverstärkung als jeder Wald und Wiesenhalbleiter. Und sie sind im Vergleich dazu äußerst schwer, teuer und materialverbrauchend.

Im Gegensatz zu den an sich gestorbenen Röhren haben sie sich aber ein paar Nischen erhalten oder gar neu erobert: beispielhaft ist die verlustarme unaufwendige unabhängige Regelung vieler verschiedener Ausgangsspannungen eines mit einem einzigen Switchers ausgestatteten PC-Netzteils.

Schweißgeräte und ähnliche Starkstromeinrichtungen würden ohne Transduktoren kaum so preiswert herstellbar.

Aber (vielleicht habt Ihr das ja in den Links gelesen): Transdukturen wurden am Ende des 2. Weltkriegs wesentlich von Deutschen verbaut. Besonders in einer Flugbombe tut sich ein Transduktor natürlich besser, als die damals verfügbaren Glasröhren. Nur ein kleiner Teil des damaligen Know-Hows konnte in die Friedenszeiten gerettet werden.

Hinzu kam, dass nach dem Krieg der amerikanische Transistor seinen Siegeszug antrat und faszinierende neue Möglichkeiten erschloss. Der Transduktor geriet weitgehend in Vergessenheit.

Ich hab also den berechtigten Verdacht, dass diese Technologie noch lange nicht ausgeschöpft ist. Ähnlich den sonstigen parametrischen Verstärkern, die ich absolut gleichberechtigt neben den Halbleitern und Röhren sehe.