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Board-Ansicht3 Fragen (Transformation, Antennenanp., Freq.-Demodulation) (Elektronik)
verfasst von Hartwig
, 12.01.2016, 22:22 Uhr
(editiert von Hartwig am 12.01.2016 um 22:37)
Hallo,
wenn Du in den Hochfrequenzbereich gehst - also z. B. Kurzwelle - gibt es in den Endstufen von Sendern recht stattliche Lufspulen die zusammen mit auch wieder stattlichen Kondensatoren (Vacuumkondensatoren oder Luftkondensatoren, oft auch Keramik) Schwingkreise oder Übertrager bilden. Im Bereich von etlichen MHz kein Problem. Und so werden MW übertragen, da recht übersichtliche Kupferrohr, das z. B. eine Auskoppelspule darstellt, hat nur wenige Windungen und ist trotzdem für die HF kein Kurzschlluß. Für 50Hz wären Luftspulen aber extrem unhandlich weil sie sehr groß sein müßten. So wie man bei Kondensatoren zur Verkleinerung Isolationsmaterial (besser Dielektrikum genannt!) mit entsprechender Dielektrizitätskonstante einsetzt, wählt man für Spulen Kernmaterialien mit entsprechender Permeabilität aus. Eisen als ferromagnetisches Material spielt da eine wichtige Rolle. Durch einen Eisenkern läßt sich eine Spule deutlich kleiner aufbauen. So gesehen wird also die Induktivität einer an Netzspannung mit 50Hz liegender Spule fast auschließlich durch die Eigenschaften des Eisenkernes bestimmt. Somit hängt also auch der Blindwiderstand direkt von den Kerneigenschaften ab. Willst Du einen Trafo bauen, hast Du 2 Spulen auf einem Kern. Die Energieübertragung erfolgt durch das magnetische Feld durch den Kern. Da Eisen nur bis zu einer bestimmten Grenze magnetisiert werden kann, ist die Energieübertragung durch das Eisen begrenzt. Wird diese Grenze überschritten, so gerät das Eisen in die Sättigung und erzeugt erhebliche Verluste. Der Eisenkern eines Transformators ist also an die zu übertragnede Leistung anzupassen (Eisenquerschnitt, also "Leiterquerschnitt" der magnetischen Übertragung). Natürlich geht die Geometrie des Kernes auch in dessen magnetische Eigenschaften ein. Und letztlich muß auch Dein Draht gemäß der Berechnungen auf den Kern passen, dafür kennt man den Kupferquerschnitt und die mögliche Stromdichte.
Mit den Daten des Kernmaterials, der Geometrie und den elektrischen Anforderungen kann man jetzt einen Trafo berechnen. In Lehrbüchern gibt es Beispiele dafür.
Praktisch nimmt man ein Tabellenbuch oder eine Tabelle mit Kerndaten des Kernherstellers. Zunächst muß man die zu übertragende Leistung festlegen. Danach sucht man einen Kerntyp aus, der diese Vorgabe mit einer festzulegenden Sicherheitsmarge erfüllt. Erwärmung/Umgebungstemperatur sowie z. B. Netzschwankungen +/- 10% sind dabei zu berücksichtigen.
Der Kerndatentabelle kann man jetzt im einfachsten Fall die Windnungen/Volt entnehmen, die erforderlich sind, um eine Wicklung für eine bestimmte Spannung zu wickeln. Auch der Drahtdurchmesser kann so mit Tabellendaten (Stromdichte und Kupferquerschnitt) berechnet werden. Für den jeweiligen Kern wird auch ein Wirkungsgrad angegeben bzw. kann dieser einem Diagramm entnommen werden. Entsprechend dem Wirkungsgrad ist das Windungsverhältnis primär/sekundär zu korrigieren. Jetzt hat man praktisch den Trafo berechnet, eine Kontrollrechnung ist jetzt Pflicht, um sicherzustelen, daß alle Wicklungen einschließlich der Lagenisolierungen auch wirklich auf den Wickelkörper passen. Möglicherweise wird es eng, und man muß auf die nächste Kerngröße ausweichen und alles nocheinmal durchrechnen. Selbstverständlich kannst Du aus den Angaben des Kernherstellers auch entnehmen/berechnen, wie groß z. B. die Eisenverluste sind. Die Kupferverluste richten sich natürlich nach Deiner Dimensionierung, die parasitären Kapazitäten hängen natürlich auch von der Wickeltechnik ab. So kann man dann auch z. B. den Leerlaufstrom berechnen, aber in den meisten Fällen nicht wesentlich beeinflussen. Da Du die Kerneigenschaften eines Trafos (bis auf einen z. B. bei Gleichstrombelastung erforderlichen Luftspalt) nicht beeinflussen kannst, bist Du direkt von den Daten des Kernmaterials abhängig. Daher ist auch nicht einfach möglich, die Daten eines unbekannten Trafos, den man irgendwo herausgeschraubt hat, zu bestimmen. Das Übersetzungsverhältnis bekommt man heraus, aber dann ist man eigentlich schon am Ende, Der entnehmbare Strom läßt sich nur schätzen, da man ja auch die Dimensionierung nicht kennt.
Viele Grüsse
Hartwig
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