Ringkerntrafo wickeln?

[TThomas]

Hallo,

ich will mir einen Gegentaktspannungswandler 12VDC->400VDC bauen, dazu muss ich einen Ringkerntrafo wickeln und habe noch einige Fragen.

1. Sollte ich die Primärwicklung(1mm) über die Sekundärwicklung(0,2) wickeln oder anderst rum?
2. Oder die Wicklungen (Primär/Sekundär) gegenüber wickeln, damit sie sich nicht überdecken.
3. Was wäre für den Wirkungsgrad/Feldaufbau am besten.
4. Was für eine Rolle spielt die Frequenz? Ich könnte das ganze max. mit 1MHz betreiben oder sollte ich da deutlich drunter bleiben. Mir fällt dazu nur ein das wenn die Impulse zu kurz sind sich das Feld nicht vollständig aufbaut.

Wäre klasse wenn mir jemand ein paar Tips dazu geben könnte. Habe das Material nämlich schon alles da.

[anders]

1) Wegen der Verluste wickelt man die Primärwicklung nach unten.
2) Das solltest Du nicht tun, denn dann bekommst Du ein höheres Streufeld, sodaß Du Dir den Ringkern eigentlich schenken könntest.
3) s.o.
4) Wegen der Wicklungskapazität deutlich drunter bleiben. Es kommt natürlich auch auf das Kernmaterial und die Schaltungstechnik an. Bei Ferriten oder Pulvereisen aber möglichst über die Hörgrenze gehen.
Ringkerne aus Ferrit oder Dynamoblech eignen sich nicht besonders für Sperrwandler, weil sie keinen Luftspalt haben. Der ist aber nötig um die Energie zwischenzuspeichern. Außerdem gehen sie bei Gleichstromvorbelastung schnell in die Sättigung. Deshalb sind solche Kerne am besten für Gegentaktwandler geeignet.
Pulvereisenkerne haben einen "verteilten Luftspalt" und sind auch für Sperrwandler geeignet.

[TThomas]

Hallo,

danke für die schnelle Hilfe. Der Ringkern ist aus Amidon. Ob der jetzt einen "verteilten Luftspalt hat weiß ich nicht.

Benutzt ihr Isolierpapier zw. den primär und sek. Wicklungen oder ist der Lack auf dem Draht stabil genug und blättert nicht ab oder so das die Isolierung hin ist?

1) Wegen der Verluste wickelt man die Primärwicklung nach unten.
Also ers Primärwicklungen und darüber/danach die sek.-Wicklungen.

Und jetzt hab ich nochmal kurz ne andere Frage. In der Schule ist uns beigebracht worden das das Wicklungsverhältniss für die Spannung entscheident ist. Bei AC ist das ja klar aber bei einer getakteten DC-Spannung müsste doch die Spannungsspitze der Induktion entscheident sein. Da ja beim 230V Stromnetzt die Spitzen immer gleich sind, bei DC allerdings durch den Stromfluss und die Flussdichte und die Schaltgeschwindigkeit beeinflusst werden. Oder muss ich einfach bei Induktionsspannung mit dem Wicklungsverhältniss multipliezieren.

Ich befürchte nämlich wenn ich eine zu hohe Spannung erhalte und diese durch längere Taktpausen(kurzere Stromflusszeiten durch den Trafo) reduziere dann verschenke ich in dieser Zeit Energie die ich dringend benötige weil nicht einen riesen Trafo zur Verfügung habe. Ich möchte einen 1µF Kondensator innerhalb von 100µSek -500µS aufladen können.

[anders]

Wie heißt denn Dein Kern ?

[TThomas]

Hallo,

die Reichelt Bestellnr. lautet T 225-2. Bin gerade am Wickeln scheiß Arbeit bin fast am überlegen ob ich Ihn auf einer Seite einsäge.
Sek. muss ich sogar ca. 600 Windungen draufmachen. Bin gerade dabei die primären draufzumachen da ist der Draht 1,2mm stark und "nur" 6 Meter lang, hätte ihn lieber etwas schmäler nehmen sollen da 14V/0,5Ohm 28Ampere ergeben.

[anders]

Aus der hohlen Hand würde ich schätzen, daß der Kern für die erforderliche Leistung groß genug ist.
Immerhin erreicht der Wandler eine Ausgangsleistuing von 80W, wenn er den Kondensator 1000mal pro Sekunde auflädt.
Soll das eine Kondensatorzündung werden ?

Die Wickeldaten sind mir allerdings suspekt.
Die Windungsspannung kommt mir mit 0,75V /Windung recht gering vor.
Und wenn man die schon aus irgendeinem Grund so gering wählt, dann verwendet man mit Vorteil Spannungsverdopplerschaltungen, anstatt so viele Windungen auf den Kern zu wickeln, was eine unnötig hohe Streukapazität ergibt.

Falls es aber beabsichtigt sein sollte, den Kondensator mit einem einzigen Stromstoß aufzuladen, so bezweifle ich, daß das mit diesem Kern möglich ist. Allerdings hab ich das nicht nachgerechnet.

Warum muß es denn ein Ringkern sein, und woher hast Du die Berechnungen dafür ?

hätte ihn lieber etwas schmäler nehmen sollen da 14V/0,5Ohm 28Ampere ergeben

Ich glaub, Du bist auf dem Holzweg.
Dieser Strom wird nie zustandekommen, da der Transistor vorher abschaltet. Der Spitzenstrom ist durch die Induktivität und die Einschaltzeit vorgegeben.
Aber wenn es um Wirkungsgrad geht, dann muß man die Widerstände der Spulen so gering wie irgendmöglich machen, den sie produzieren Wärme.
Also: Den Draht so dick wie möglich wählen !

[TThomas]

Hallo,

habe die Schaltung aus einem alten Elektor Heft. Die verwenden dort 48 Wicklungen a' 0,7mm und 620 Wicklungen a' 0,22mm auf einem Schalenkern 28x34 AL Typ Siemens 5900. Dort wird das ganze mit Transistoren gemacht. Ich habe mir allerdings gedacht das ganze mit einem µC zu machen und es dann ja nach Pulsweite varieren zu können. Ich habe jetzt auf diesen Kern die Primäre Wicklung draufgemacht sind 76 Windungen geworden und der Wiederstand betragt 0,5 Ohm was ja zu einem Strom von 28A führen würde. Also hab ich genug Reserven um primärseitig mit niedrigerer Spannung zu arbeiten (Wiederstandskabel oder niedrige Pulsweite).

Ja es soll ne Kondensatorzündanlage werden. Ich möchte allerdings mehrere Zündimpulse pro Arbeitsgand abliefern so alle 5° nach ZZP und das je nach Drehzahl 1-6 mal. Max. Drehzahl 8000 U/Min = 20 µSek/1° x 5 = ca. 100µSek Ladezeit.

Spannungsverdopplerschaltungen? Wie geht denn das? Habe mir auch schon überlegt ein Schaltnetzteil aus einer Endstufe zweckentfremden nur sollen diese nur 100V ausspucken.

Ich denke mal das ich ihn schon groß genug dimensioniert habe, da er primärseitig ja max 14V x 28A = 400 Watt schlucken könnte.

[TThomas]

Hallo,

Dieser Strom wird nie zustandekommen, da der Transistor vorher abschaltet Das kommt doch auf meinen Trasistor an. Oder meintest du das der wegen Überlast abraucht.

[anders]

Das kommt doch auf meinen Trasistor an. Oder meintest du das der wegen Überlast abraucht.

Das kommt eben nicht auf den Transistor an, sofern der nur stark genug ist, sondern auf die Ansteuerung.

Ich sehe schon, daß Dir einige fundamentale Kenntnisse fehlen.
Deshalb würde ich Dir raten zuerst mal die Elektorschaltung möglichst exakt nachzubauen.

Dort wird das ganze mit Transistoren gemacht. Ich habe mir allerdings gedacht das ganze mit einem µC zu machen und es dann ja nach Pulsweite varieren zu können

Wie Du ohne Leistungstransistoren einige Ampere aus einem µP holen willst, mußt Du mir mal verraten.
Es besteht auch keinerlei Anlaß einen PWM einzusetzen. Kondensator möglichst schnell aufladen und dann den Wandler abschalten. Mehr brauchts nicht.

Ach ja, ein 6Zylinder braucht bei 8000/min nur 400 Funken pro Sekunde.
Ich kann auch keinen Sinn darin erkennen einen Zylinder im 100µs Takt merfach zu zünden. Entweder es klappt beim ersten Mal, oder die Kerze gehört in die Tonne.
Im übrigen wird in den mir bekannten Kondensatorzündungen die Entladung des Kondesators mit einem Thyristor geschaltet.
Die meisten Thyristoren sperren aber nach 100µs noch nicht wieder. die Freiwerdezeit liegt meistens sehr viel höher.
Deshalb wird es schwer werden mit Thyristoren eine so hohe Funkenfolge zu realisieren.

[TThomas]

Hallo,

es ist schon klar das mein µC kein Ampere schaltet kann sondern genau 2mA bei 5V. Da muss also ers mal ein LM2803 oder ein paar BC5** Tranistoren ran und danach ein paar stärkere Exemplare. Habe schon mit einem VB027 ein paar Versuche gemacht dieser läßt sich direkt über einen Wiederstand vom Pin ansteuern habe damit per PWM eine Zündspule incl. Kerze funken lassen.

Der Kondensator soll ja auch über einen Thyristor entladen werden da nur diese soviel Leistung möglichst schnell und verlustarm durchjagen meistens größer als 50A/µS.

Das mit den mehreren Funken ist für meine Anwendung sehr wichtig. Es sind schon Motoren getestet worden die Euro 3 o. 4 erreicht haben und das alles ohne Kat( Denn ein Turbo sollte möglichst keinen Staudruck in der Abgasanlage).
Alleine durch den schnellen Brennverlauf und den schnellen Druckanstieg kann man näher an OT ohne das der Kolben beim Aufwärtsgang schon einen geringen Zünddruck abbekommt was diesen etwas abbremst. Und späte Zündzeitpunke sind für niedrige Abgaskonzentration sowieso besser. Habe mal ein kleines Bild mitgeschickt dort wird es mit Kraftstoff verglichen ist aber bei der Zündung auch so.

[TThomas]

Hallo,

hab mal ein Bild vom Trafo geschickt.
Zur Induktivität, sie begrenzt meinen Strom umso mehr desto hoher die Frequenz ist oder?
Also sollte ich möglichst über der Hörgrenze leigen aber nicht viel höher damit sichs nicht so stark auswirkt. Stimmt das so?

[anders]

Ich geb's auf. Des Menschen Wille ist sein Himmelreich.
Die VBxxx Typen von STM sind meines Wissens FETs und auch nicht für Kondensatorzündung gedacht. Die werden schnell genug sein, aber ob sie eine Kondensatorzündung überleben, bei der sie im 100µs Takt schalten müssen, weiß ich nicht.
Mit Thyristoren als Schalter jedenfalls wirst Du voraussichtlich Schwierigkeiten bekommen.

Ich stimme mit Dir überein, daß ein starker Zündfunke günstig ist. Was allerdings ein zweiter und dritter Funke bewirken soll, wenn das Gemisch schon brennt, ist mir nach wie vor schleierhaft. Meines Wissens führen fortgeschrittene Systeme zu dieser Zeit die Messung des Ionisationsstroms durch. Das geht natürlich nicht, wenns dabei weiter funkt.

Wenn Du meinst Du mußt den Wandler unbedingt aus einem PWM antreiben, dann brauchst Du jedenfalls keinen µP dafür. Für diesen Zweck gibts seit Ewigkeiten spezielle Chips, die nicht viel kosten. SG3524 oder TL494 etwa wären Beispiele. Vorteilhafterweise schaffen die schon soviel Ausgangsstrom, daß man die Leistungstransistoren direkt ansteuern kann. Ich würde auch mal über die Verwendung von MOSFETs anstelle bipolarer Typen nachdenken.

Aus Deinem ersten Posting entnehme ich jetzt erst, daß es sich um einen Gegentaktwandler handelt. Dafür braucht man keinen Luftspalt im Kern und Du hättest Du für den Trafo vorteilhafterweise einen Ferritkern verwenden können. Wegen der höheren Permeabilität und der höheren möglichen Arbeitsfrequenz hättest Du Dir sehr viel Wickelei sparen können.

Mal sehen, ob ich ein Datenblatt für Deinen Kern finden kann. Welche Wickeldaten hast Du den jetzt ?

[TThomas]

Hallo,

bitte nicht aufgeben ich bin ja für jeden Tip dankbar.
Werde mir mal die 2 Datenblätter zu SG3524 und TL494 anschauen.

ich habe jetzt auf diesen Kern die Primäre Wicklung draufgemacht sind 76 Windungen geworden und der Wiederstand beträgt 0,1 Ohm hatte am Anfang falsch gemessen da das Multimeter schon 0.5 Ohm anzeigt wenn ich beide Messkabel zusammenhalte und die muss ich ja abziehen.

War ja nur ne Überlegung mit den VB's meinte ich nicht den Kondensator zu entladen sondern um die Primärwicklungen zu schalten. Daran soll aber nicht scheitern da es ja genug Typen auf dem Markt gibt notfalls könnte ich auch die Typen aus der Elektor nehmen(MJ2955)

Der Nachteil der Kondensatorzündung ist das der Zündfunke eine sehr kurze Brenndauer hat, durch mehrere Funken wird das praktisch ausgeglichen. Und durch die Bewegung des Gemisches wird durch mehrere Funken nacheinander ein besseres Durchbrennen gewährleiset ohne das unverbrannte Anteile im Zylinder bleiben die z.b. zw. Kolben und Zylinderwand entstehen und beim Ausstoßen in die Abgasanlage gestoßen werden können.
Was die Abgasemissionen steigen läßt. Wobei ich das nicht gleich am Anfang brauche nur will ich meine Sachen gleich so dimensionieren das später mal keine neue Hardware bauen muss.

Ionnen-Strommessug wäre mir zu kompliziert da man mit 400 Wechselstrom arbeiten müsste und auch noch den Stromverlauf messen müsste.

[TThomas]

Hallo,

weist du vieleicht obs Firmen gibt die soetwas für mich Wickeln würden. Oder gibt es fertige Gegentaktspannung 12->400V irendwo zu beziehen?

[anders]

Sind das jetzt Deine Wickeldaten P=2x38 Wdg. 1,2 CuL, S=600 Wdg. 0,2CuL ?

Ich denke, daß Du überhaupt eine falsche Schaltungstechnik verfolgst. Brutale Gewalt führt nicht immer zum Ziel.
Wenn Du einen 1µF Kondensator in 100µs auf 400V aufladen willst, muß Dein Wandler eine Leistung von 800W abgeben solange diese Impulsfolge andauert.
Bei einem realistischen Wirkungsgrad von 70% müßte er dazu über 1,1 kW oder etwa 100A aus der Batterie aufnehmen.
Kannst Du Dir vorstellen, was Deine Fahrzeugelektrik dazu sagt, wenn Du 100 mal pro Sekunde den Anlasser Ein- und Ausschalten würdest ?

Es geht aber auch anders.
Wie ich oben erwähnte, braucht selbst ein 6-Zylinder allenfalls 400 Funken/Sekunde.
Selbst wenn du jeden dreimal zündest, sind das nur 1200/s.
Die mittlere vom Wandler abzugebene Leistung beträgt dann 96W.
Damit lädt er gemütlich, und von mir aus unter Verwendung eines PWM, einen relativ großen Speicherkondensator auf.
Aus diesem großen Kondensator wird dann unter Verwendung eines LC-Netzwerks und eines Leistungsschalters, -SCR oder Transistor-, der Zündkondensator aufgeladen.
Diese Aufladung geschieht, unter elektronischen Gesichtspunkten ebenfalls recht gemütlich, in vielleicht 50µs. Da der Energietransfer bei hoher Spannung stattfindet, sind auch die dabei auftretenden Ströme relativ gering.