[Rumgucker]

Mich nervt das Rumgeistern von tollen Schlagworten im Forum, wenns um Trafos und Spulen geht.

"Nerv" deswegen, weil jeder redet davon. Aber keiner misst es ernsthaft. Da wird wild rumspekuliert, warum ein Trafo nun zu heiß wird und ob man dessen Betriebsfrequenz nun hoch oder runtersetzen muss und welche Art von Drähten nun besonders vorteilhaft sind.

Da gibt es Skineffekte, Drahtwiderstände, Eisenverluste, Streuverluste, Proximity-Effekte, Wirbelströme, Eddy-Ströme, Luftspalteffekte, Sättigungen und wahrscheinlich noch ein ganzer Zoo weiterer Effekte, Strom- und Spaßbremsen.

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Eine ideale Spule kennt keinerlei Verluste. Alle Energie, die ich reinpumpe, wird von der idealen Spule auch wieder abgegeben - früher oder später.

Wenn immer irgendwelche Verluste auftauchen, dann wandelt die reale Spule einen Teil der reingepumpten Energie in Wärme (oder sogar mechanische Verformungen). Diese verheizte Energie kann sie dann nicht mehr in elektrischer Form abgeben.

Wir merken das einfach daran, dass wir in einen Trafo beispielsweise 20 Watt Wirkleistung einspeisen, aber nur 18 Watt an elektrischer Wirkleistung entmehmen können. Die "verlorenen" 2 Watt heizen den Trafo. Oder bringen ihn zum Singen.

Bei anderen Frequenzen, anderen Wechselstromformen oder anderen Lastverhältnissen kann diese Leistungsbilanz ganz anders aussehen.

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Am liebsten möchte man den Trafo einfach berechnen, wie man beispielsweise auch einen Widerstand oder Kondensator berechnet, und dann das so gewickelte Bauteil benutzen. Leider macht einem der o.a. Effektzoo einen gehörigen Strich durch viele Berechnungen. Selbst Volti kann nicht sicher vorhersagen, wie sich ein Trafo im endgültigen Umfeld verhalten wird.

Nun beginnt ein material- und zeitraubender Iterationsprozess. Man misst ein Muster in der angedachten Umgebung. Mit Wirkleistungsmessgerät und Thermometer. So stellt man dann mühselig fest, dass man an dem Trafo oder/und an der Umgebung Verbesserungen machen muss.

Im Extremfall viele, viele, viele Male. Bis man sich schließlich erschöpft zufrieden gibt. Aber es verbleibt das schlechte Gefühl, dass man das Optimum noch nicht erreicht hat.

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Ich möchte mit Euch Ideen und Methoden sammeln und entwickeln, die uns das Leben beim Trafobau leichter machen.

[E_Tobi]

So,

der Fehler der letzten Simulation ist gefunden und behoben. Ich denke so langsam wird das brauchbar.



Wenn mir jemand die genauen Daten eines realen Trafos posten mag würde ich den gerne mal versuchen zu simulieren. Wichtig ist vor allem die genaue Geometrie, die Position der Luftspalte und der einzelnen Leiter. Ferner die genauen Stromverhältnisse pri/sek zu einem bestimmten Zeitpunkt.

Einschränkung sind natürlich nicht-Achsensymmetrische Stellen wie die Anzapfungen, sowas kann ich leider nicht simulieren. Das Problem muss entweder planar oder radial sein, in der Zeichnung zweidimensional.

Unregelmäßigkeiten könnte man höchstens als planare "Scheibe" aus dem Trafo rausschneiden, wäre mal zu versuchen...

Grüße

[Rumgucker]

Aus der Mülltonne umkopiert

Zitat:Original geschrieben von voltwide

Die Finite Elemente Analyse finde ich ziemlich spannend, werde mal versuchen bei Gelegenheit einen Datensatz bei zu steuern.
Auf der englischen Wikepedia-Seite ist ein brauchbarer Artikel über den proximity Effekt.

Wie man dort leicht erkennt, betrifft dieser jegliche Art von stromdurchflossener Windung in der Nähe einer anderen Wicklung, also Drosseln mit einer Wicklung genauso wie Übertrager.

Das hat mich erstmal auf die Idee gebracht, statt umsponnener HF-Litze nicht umsponnene zu verwenden, einfach weil da die Einzellitzen nicht so dicht gepackt sind.

Und nach wie vor reizt mich ein Aufbau mit zwei separaten Wickelkörpern auf zwei U-Kernen, jeweils 1-lagig bewickelt für minimale proximity Effekte. Solche Kerne habe ich das letzte mal bei HV-Zeilentrafos gesehen.
Ich krieg bloß ums verrecken sowas nicht ran - der Markt scheint leer gefegt

[Rumgucker]

Meinst Du sowas, Volti?

http://de.rs-online.com/web/p/ferritkern...n/2134470/

[voltwide]

Im Prinzip ja, aber etwas kleiner und preiswerter darf es schon sein.
Ein effektiver Querschnitt um 100mm² dürfte ausreichen.

[Rumgucker]

Ich hatte extra etwas Reserve eingeplant, damit Dir die Kerne nicht dauernd abrauchen.

...aber das mit dem Geld ist ein Argument. Ich guck mal...

[E_Tobi]

Folgendes Problem stellt sich mir noch, im Moment:

In einem echten Trafo fliesen die Ströme in den Wicklungen normalerweise immer in entgegengesetzte Richtungen, weil die Ausgangsspannung positiv ist und beide Wicklungen idR den gleichen Wickelsinn aufweisen.

FEMM interessiert sich nicht dafür wer Quelle und wer Senke ist, und was zum jetzt-Zustand geführt hat, sondern "denkt" nur in Amperewindungen die den Kern umschließen.

Das führt dazu dass sich die entgegengesetzten Felder von Primär- und Sekundärspule im Kern gegenseitig fast vollständig kompensieren...
(Edit: Wodurch man im Prinzip nur noch genau das sieht was einen interessiert, die Streufelder zwischen den Leitern die den Proximity-Effekt verursachen)

Die Ströme in den Wicklungen fliesen dann zwar, sowohl die Stromverdrängung zwischen den Leitern als auch der Skin-Effekt werden berechnet, aber das Streufeld aus dem aufmagnetisierten Trafokern/Luftspalt fällt damit raus.

Es sei denn man kehrt die Stromrichtung einer Wicklung um, dann addieren sich die beiden Felder im Kern, man bekommt die Eddy-Currents aus dem Streufeld des Luftspaltes in die Simu, aber dann geht der Proximity-Effekt in die falsche Richtung...


Meine Frage: Hab ich hier irgendwo einen Fehler in meinem Gedankengang?
Muss ich eine Möglichkeit suchen den Kern auf einen gewissen Fluss auzumagnetisieren, um über diesen Umweg trotz kompensierter Wicklungsfelder auf das Streufeld zu kommen?
Oder stimmt die Simulation mit gleichen Stromrichtungen in beiden Wicklungen mit der Realität überein?

Grüße

[Rumgucker]

E_Tobi benutzt also diese abgefahrene Software

http://www.femm.info/wiki/HomePage

Lässt sich offensichtlich auch für den Lautsprecherbau nutzen...

[3eepoint]

Ich schätze mal du spielst dadrauf an:

http://www.femm.info/wiki/Woofer

Ich lese es mir grade durch, eigentlich wollte ich ja ein wenig in dem Tietz und Schnk (waren das die NAmen ? ) lesen, aber das ist noch ein bischen spannender als Dioden

[E_Tobi]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker
Lässt sich offensichtlich auch für den Lautsprecherbau nutzen...

Ja, einen Lautsprecher-Antrieb habe ich auch schon mal modeliert, um die Auswirkungen von nicht genau zentrisch aufgeklebten Magneten auf das resultierende Magnetfeld im Luftspalt sehen zu können. War aber eher langweilig.

[voltwide]

Zitat:Original geschrieben von E_Tobi



Meine Frage: Hab ich hier irgendwo einen Fehler in meinem Gedankengang?
Muss ich eine Möglichkeit suchen den Kern auf einen gewissen Fluss auzumagnetisieren, um über diesen Umweg trotz kompensierter Wicklungsfelder auf das Streufeld zu kommen?
Oder stimmt die Simulation mit gleichen Stromrichtungen in beiden Wicklungen mit der Realität überein?

Grüße

Kann ich so schnell nicht beantworten, da ich eigentlich nie in AmpWdg (H-Vektor) sondern in Vsec (B-Vektor) denke.
Aber es ist sicher richtig, dass die sekundären AWdg die Primären AWdg kompensieren.
Anders herum gesagt für den Kern sind maßgeblich die AmpWdg im unbelasteten Zustand, d.h. der reine Magnetisierungsstrom.

[Redegle]

Könntest du mal erklären, was auf dem Bild zu sehen ist?

Die schwarzen Linien sind die Feldlinien.
Die kleinen Quadrate sind die Leiter.

Was sind die großen Rechtecke in der Mitte?


Da nur zweidimensionale Probleme gelöst werden können müsste die 3te Dimension als unendlich ausgedehnt angenommen werden. Ist das korrekt?

Hat jemand Informationen darüber, wie das Programm arbeitet?
Für Gleichstromanwendungen kann man ganz gut mit dem Biot-Savart-Gesetz arbeiten. Habe mir hiermit mal das Feld einer Leiterschleife näherungsweise berechnet. Das gibt schöne Bilder in Matlab.

[christianw.]

Eher infinitisimal klein oder mit gegebener Tiefe. (Vgl. Ansys Plane42 element; 2D mit def. Tiefe)

[Redegle]

Wenn ich danach google komme ich zur FEM im Bezug auf mechanische Probleme. Hier gibt es 2D-Elemente mit definierter Dicke. Das darf/muss ich aktuell im Studium rechnen.

Im Bezug auf Elektrodynamik ist es zumindest in der analytischen Betrachtung gang und gebe, dass man die 3te Dimension als unendlich annimmt. Das hat den Vorteil, dass das Feld keine Funktion der 3te Koordinate mehr ist. Dadurch lassen sich mehrere Vereinfachungen treffen.

Z.B. wird beim Gauß?sches Gesetz aus dem Volumenintegral ein Flächenintegral.

[E_Tobi]

Die Quadrate sind nichtmagnetische Leiter (Edit: Die Rechtecke sind Folienleiter), in denen Strom fliest, der durch diverse Felder innerhalb des Leiters verdrängt wird. Proximity-Effekt, Skin-Effekt, usw.

Die Simulation oben ist Achsensymmetrisch zur linken Bildkante.
Auch möglich ist Planar mit gegebener Dicke:



Grüße

[christianw.]

Zitat:Original geschrieben von Redegle

...dass man die 3te Dimension als unendlich annimmt. Das hat den Vorteil, dass das Feld keine Funktion der 3te Koordinate mehr ist. Dadurch lassen sich mehrere Vereinfachungen treffen.

Z.B. wird beim Gauß?sches Gesetz aus dem Volumenintegral ein Flächenintegral.

Ein Volumenintegral mit unendlicher 3te Dimension (Dicke) wird bei mir aber kein Flächenintegral.

[Rumgucker]

Ich will was messen! ;deal2

[woody]

http://de.wikipedia.org/wiki/Gau%C3%9Fsc...tegralsatz

Das gilt sogar im Unendlichdimensionalen...

[Redegle]

[christianw.]

Jawolla, also ziehe ich "Unendlich" als Faktor vors Integral.

Ich würde sagen, das gezeigte ist falsch.

Warum sollte man in 3D dz*dz*dy betrachten?