Drossel selbst wickeln

Hi!

Für ein Schaltnetzgerät brauche ich ein paar Drosseln. Da keine Distributoren die gebrauchten Werte anbietet, möchte ich mir die Drosseln selbst wickeln.

Dazu werde ich einen Ferrit-Kern verwenden, um den ich Kupferlackdraht wickle.

Dabei habe ich aber einige Probleme:

  1. welchen Draht Durchmesser/Querschnitt (abh. vom Strom)
  2. welcher Kern Form, Dimension, Material
  3. wie viele Windungen (abh. von Induktivität und Kern)
  4. welche Isolation (abh. von der Spannung)

Um genau zu sein: Ich brauche 50µH bei 7-8A, 15V-30V und bis zu 500kHz (Maxim MAX724).

Könnt ihr mir bitte ein paar Tips und Formelnd oder Literaturhinweise wie man eine Spule dimensioniert geben?

Vielen Dank
Hansi

schau mal in diesen Link:
http://www.jogis-roehrenbude.de/Transformator.htm

mfg: Josef Spies

Hi!

schau mal in diesen Link:
http://www.jogis-roehrenbude.de/Transformator.htm

Danke für den Link. Das is eine gute Zusammenfassung wie man einen Trafo baut. Leider werden die Formeln nicht angegeben und auch nicht beschrieben. Aber vielleicht in den Excel-Tabellen.

Ich brauche aber eine Drossel (Speicher-Drossel für Schaltnetzgerät). Das wird dort leider nicht beschrieben. Auch nicht, wie man so eine mit einem Ferritkern anfertigt.

Weißt Du auch einen Link, wo soetwas beschrieben wird?

Danke
Hansi

Hallo,
Fertigteile gibt es hier:
http://www.heho-elektronik.de/home.html?target=Katal…

etwas Grundlagen hier:
www.hy-line.de/power/design-center/download/ press-releases/pr-uc3827.pdf

Daten für diese Dinger:
http://www.spulen.com/html/sub/die_bastlerseite/ring…

mfg: Josef Spies

Hallo Hansi,
wenn Du keine Möglichkeit hast, den Wert mit einem Meßgerät zu überprüfen, mußt Du einen Kernsatz mit eingebautem Luftspalt nehmen. Bei einer Speicherdrossel nimmt man einen großen Luftspalt, was einem niedrigen Al-Wert entspricht. Der Al-Wert wird vom Hersteller angegeben und entspricht der Induktivität einer Windung in nH. Die Induktivität errechnet sich dann zu L = Al N2.
Zunächst mußt Du aber wissen, wieviel Energie die Speicherdrossel speichern können soll. Den Drossel-Spitzenstrom I mußt Du etwa mit dem doppelten Nennstrom ansetzen. Daraus ergibt sich die maximale Energie von W = 0.5 L I2
Wenn Du Glück hast, ist findest Du die maximale Luftspaltenergie Deines Kernsatzes im Datenblatt. Die muß min so groß sein wie der errechnete Wert. Wenn die Energie nicht angegeben ist, errechnet sie sich aus Luftspaltvolumen V und Sättigungsfeldstärke B ~ 0.5 Tesla zu W = 0.5 µ0 B2 V (habe ich jetzt aus dem Ärmel geschüttelt und hoffe, daß es stimmt). Der Spulenkörper gibt dann den max. Drahtdurchmesser vor, mit dem die errechnete Anzahl von Windungen noch reinpassen. Am besten mehrere Drähte parallel statt eines massiven Drahtes verwenden um Verluste durch den Skin-Effekt zu verringern. Die Entstehen durch den immer noch vorhandenen Wechselanteil im Drosselstrom.
Na dann viel Glück

Jörg

Hi!

Das is viel Technik, schöön. *froi* Danke!

Gestern hab ich mich bei www.epcos.com schlau gemacht. Dort hab ich die Formel mit dem Al gefunden. Damit habe ich dann Dimensionieren versucht. Und zwar einen Ferrit-Kern (Ring) und die Wicklung. Dann brauche ich für die geforderten 50µH ca. 3-8 Windungen (je nach Al (900-5000nH)). Schön. Ein bißchen weniger, aber wird schon stimmen.

Und wenn ich dann die Feldstärke ausrechne (Inenn = 5A -> Imax=8A (lt. MAX724) ) komme ich auf ca. 250 - 700 A/m. Durch die enormen µr-Werte (1000-5000) ergibt sich dann eine Flußdichte B von 1.5 bis 4.5 T. Da is das Ding schon laaange in Sättigung.

Ich hab verschiedene Kerne von denen durchprobiert, aber überall das selbe Problem. Das sind aber alles geschlossene Kerne. Also kein Luftspalt.

Mein Problem ist jetzt nur mehr der hohe Strom. Irgendwie komme ich auf keinen grünen Zweig, weil das Ding _immer_ fest in der Sättigung is. :frowning:

Auf www.coiltronics.com werden aber genau solche Drosseln angeboten (nur leider gibts keinen Distributor und Muster kommen auch keine an :frowning: ). Verwenden die einen Luftspalt?

Was is denn besser: großes Al oder kleines Al, wenn ich hohe Ströme drüberschicken will, ohne daß das Ding weit in die Sättigung geht?

Danke
Hansi

Hallo Hansi,
eigentlich hatte ich den wichtigsten Punkt schon im 2. Satz meines Postings angesprochen:
Du brauchst einen relativ großen Luftspalt mit entsprechend kleinen Al-Wert.

Gestern hab ich mich bei www.epcos.com schlau gemacht. Dort
hab ich die Formel mit dem Al gefunden. Damit habe ich dann
Dimensionieren versucht. Und zwar einen Ferrit-Kern (Ring) und
die Wicklung. Dann brauche ich für die geforderten 50µH ca.
3-8 Windungen (je nach Al (900-5000nH)). Schön. Ein bißchen
weniger, aber wird schon stimmen.

Kerne mit so hohen Werten sind keinesfalls für Speicherdrosseln geeignet. Die Speicherdrossel soll doch Energie speichern können ( daher der Name ) Der Ferritkern kann kaum Energie speichern, da er sofort in die Sättigung gerät. Energie läßt sich nur im Luftspalt speichern.

Und wenn ich dann die Feldstärke ausrechne (Inenn = 5A ->
Imax=8A (lt. MAX724) ) komme ich auf ca. 250 - 700 A/m. Durch
die enormen µr-Werte (1000-5000) ergibt sich dann eine
Flußdichte B von 1.5 bis 4.5 T. Da is das Ding schon laaange
in Sättigung.

genau deshalb sind solche Kerne dafür ungeeignet.

Ich hab verschiedene Kerne von denen durchprobiert, aber
überall das selbe Problem. Das sind aber alles geschlossene
Kerne. Also kein Luftspalt.

Geschlossene Kerne sind für Speicherdrosseln grundsätzlich ungeeignet, es sei den es handelt sich um spezielle Pulverkerne, die man häufig für Entstör- und Speicherdrosseln verwendet.

Mein Problem ist jetzt nur mehr der hohe Strom. Irgendwie
komme ich auf keinen grünen Zweig, weil das Ding _immer_ fest
in der Sättigung is. :frowning:

Wie ich sagte, es geht nur mit relativ großem Luftspalt, da nur dort die Energie gespeichert werden kann.

Auf www.coiltronics.com werden aber genau solche Drosseln
angeboten (nur leider gibts keinen Distributor und Muster
kommen auch keine an :frowning: ). Verwenden die einen Luftspalt?

Die haben entweder einen Luftspalt oder einen Pulver-Ringkern

Was is denn besser: großes Al oder kleines Al, wenn ich hohe
Ströme drüberschicken will, ohne daß das Ding weit in die
Sättigung geht?

Der Al-Wert hat einen optimalen Wert, der von der Geometrie der Drossel abhängig ist. Ist der Luftspalt zu klein, wird der Al-Wert zu groß und der Kern gerät in die Sättigung, lange bevor der Draht überhitzt wird. Ist der Luftspalt zu groß und der Al-Wert zu klein, brennt die Spule durch, lange bevor der Kern gesättigt ist. Maximale Energie kannst Du in der Drossel Speichern, wenn der Kern in die Sättigung kommt und die Spule dabei gerade noch nicht durchbrennt.
Am besten nimmst Du einen Kern mit definierten Luftspalt und Al-Wert, dann kannst Du es einfach ausrechnen. Meistens stehen mehrere Luftspaltlängen optional zur Auswahl. Für die Speicherdrossel nimmt man am besten den längsten mit dem kleinsten Al-Wert.

Jörg

Man sollte doch nicht zu oft aus dem Ärmel schütteln

Wenn Du Glück hast, ist findest Du die maximale
Luftspaltenergie Deines Kernsatzes im Datenblatt. Die muß min
so groß sein wie der errechnete Wert. Wenn die Energie nicht
angegeben ist, errechnet sie sich aus Luftspaltvolumen V und
Sättigungsfeldstärke B ~ 0.5 Tesla zu W = 0.5 µ0
B2 V (habe ich jetzt aus dem Ärmel geschüttelt und
hoffe, daß es stimmt). Der Spulenkörper gibt dann den max.

Ich hoffe das hat noch keiner versucht auszurechnen
Die Luftspaltenergie beträgt natürlich
W = 0.5 B2 V / µ0

Jörg

Hallo Jörg!

Aus dem Artikel hab ich jetzt viel gelernt. Danke!

eigentlich hatte ich den wichtigsten Punkt schon im 2. Satz
meines Postings angesprochen:
Du brauchst einen relativ großen Luftspalt mit entsprechend
kleinen Al-Wert.

Da wollte ich vorhin das mit dem Luftspalt nicht wahrhaben. Der streut doch so blöd. Lauter Störfelder. Und Luftspalt, pfui. Hab mich mir gedacht. Aber von wegen Energie speichern, da hast recht.

Aber, *grundlagenwiederbeleb*, Wegen
W = 0.5 B2 H
sollte H so groß, bzw. µr so klein wie möglich sein, um Energie zu speichern. Und zwar, weil B einen Maximalwert nicht überschreiten soll.

Habe ich das richtig verstanden, daß man für einen Transformator oder Übertrager möglichst hohes µr verwenden soll, damit nicht viel Energie im Kern gespeichert wird?

Danke
Hansi

Hallo,
ich nehme an, daß Du Speicherdrosseln brauchst ?-)
Für den Zweck eignen sich Ringkerne am besten
(geringstes Streufeld).
Natürlich muß das Material für die Frequenz geeignet sein.
Die Baugröße bestimmt im wesentlichen die Leistung
sprich: Stromstärke bei geg. Induktivität.

Eine gute Quelle für sowas ist z.B. die Fa. NKL (die geben
auch Muster ab, wenn man richtig anfragt :smile:

Auch bei Farnell oder R&S finden sich wahrscheinlich
Ringkernspeicherdrosseln. Meist ist die Induktivität eher
noch etwas höher bei geringerer Strombelastbarkeit.
Da kann man einfach was abwickeln um die Strombelastbarkeit
zu erhöhen.
Gruß Uwi

Hallo Hansi,

Da wollte ich vorhin das mit dem Luftspalt nicht wahrhaben.
Der streut doch so blöd. Lauter Störfelder. Und Luftspalt,
pfui. Hab mich mir gedacht.

ist eigentlich auch nicht so. Der Luftspalt ist sehr kurz gegenüber den Kernabmessungen und befindet sich meistens innerhalb der Spule. Das davon ausgehende Streufeld dürfte sehr klein gegenüber dem Streufeld des Kernes und der Spule sein.

Aber, *grundlagenwiederbeleb*, Wegen
W = 0.5 B2 H

hmm… die Formel sagt mir jetzt nichts. Die Formel für die Luftspaltenergie habe ich oben nochmal korrigiert.

sollte H so groß, bzw. µr so klein wie möglich
sein, um Energie zu speichern. Und zwar, weil B einen
Maximalwert nicht überschreiten soll.

Nicht ganz, sonst könnte man ja gleich eine Luftspule nehmen. Die hat einen sehr kleinen Al-Wert und keine Sättigungsgrenze, könnte theoretisch also unendlich viel Energie speichern. Die Kunst besteht darin, die den Luftspalt so zu dimensionieren, daß Kernsättigung und Belastungsgrenze der Spule in etwa zusammenfallen. Dann erreicht man die höchstmögliche Energiedichte (Energie/Drosselvolumen)

Habe ich das richtig verstanden, daß man für einen
Transformator oder Übertrager möglichst hohes µr
verwenden soll, damit nicht viel Energie im Kern gespeichert
wird?

Ja, wenn es sich um einen Flußwandlertrafo oder z.B. auch um einen gewöhnlichen 50-Hz-Netztrafo handelt.
Bei einem Sperrwandlertrafo muß dagegen die Energie im Trafo zwischengespeichert werden. Dieser benötigt deshalb unbedingt einen Luftspalt.

Jörg

Hi!

W = 0.5 B2 H

hmm… die Formel sagt mir jetzt nichts. Die Formel für die
Luftspaltenergie habe ich oben nochmal korrigiert.

Ja, war mein Fehler. Ich hab das „V“ von Dir als „magn. Feldstärke“ interpretiert und mich an eine falsche Formel erinnern.

Prof. Prechtl, Theoretische Elektrotechnik:
Energiedichte w = epsilon0/2 E2 + 1/(2µ0) B2

Das „V“ von Dir muß also das Volumen sein. *michschäm*

Nicht ganz, sonst könnte man ja gleich eine Luftspule nehmen.
Die hat einen sehr kleinen Al-Wert und keine Sättigungsgrenze,
könnte theoretisch also unendlich viel Energie speichern. Die
Kunst besteht darin, die den Luftspalt so zu dimensionieren,
daß Kernsättigung und Belastungsgrenze der Spule in etwa
zusammenfallen. Dann erreicht man die höchstmögliche
Energiedichte (Energie/Drosselvolumen)

In einer Luftspule ist aber das H so klein, (weil das l so groß ist), dadurch ist B recht klein. *wiederetwasneueskapier*

Ja, wenn es sich um einen Flußwandlertrafo oder z.B. auch um
einen gewöhnlichen 50-Hz-Netztrafo handelt.
Bei einem Sperrwandlertrafo muß dagegen die Energie im Trafo
zwischengespeichert werden. Dieser benötigt deshalb unbedingt
einen Luftspalt.

Aha. Toll! Danke!

Bye
Hansi