Spule ausmessen

[021aet04]

Hallo Freunde, ich möchte mir ein Schaltnetzteil bauen. Dazu muss ich den Sättigungsstrom der Spule wissen. Bei Sprut.de habe ich etwas gefunden. Habe es so aufgebaut, wie hier http://www.sprut.de/electronic/switch/lc/lc.html#satt2 und auch schon gemessen. jetzt habe ich das Problem, dass dort von 2 Abschnitten die Rede ist (in der Tabelle). Das verstehe ich aber nicht. Hier ist ein Bild von meiner Messung. www.bilder-hochladen-kostenlos.de/bilder-hochladen/spuleausmessenpng
Der gelbe Verlauf ist der Strom, gemessen am Messwiderstand. Als widerstand habe ich 6 Widerstände mit je 1 Ohm parallel geschalten. Der gesamtwiderstand beträgt 160 mOhm. Der 2. Verlauf ist die Spannung direkt am Netzgerät (ELV PS9530). Eingestellt habe ich es so wie auf dem Bild bei Sprut (10V/4A)
Könnte mir bitte jemand helfen

[Besserwessi]

Der Abschnitt mit der MEssung der Strombelastbarkeit ist auch kaum zu verstehen. Das 2 te verfahren sollte darauf hinaus lafen, das man den Anstieg des Stromes mit der Zeit sieht. Wenn die Sättigung erreicht wird, wird der Anstieg steiler. Auf dem Oszilloskopbild ist dieser Punkt allerdings nicht zu sehen. Vermutlich ist das einzige was man sieht, das ansprechen der Strombegrenzung im Netzteil. Demnach sollte die Sättigung bei mehr Strom liegen,oder schon ganz am Anfang.


Wie schon auf der Webseite geschrieben, hat auch das erste verfahren so seine Probleme. Ganz ohne eine Spule in Reihe zur Gleichspannungsquelle wird das nicht gehen. Die Alternative wäre es keine Gleichspannungsquelle, sondern eine schnelle Stromregelung (z.B. mit einem MOSFET) zu nutzen. Dann sollte das Verfahren praktikabel werden. Man muß auch nicht in Resonanz messen, sondern kann direkt sie Spannung an der Spule messen.

[021aet04]

Danke für die schnelle Antwort. Sollte ich die Stromgrenze weiter hinaufdrehen? Die Sromgrenze des NT kann ich bis auf 10A aufdrehen.

[Besserwessi]

Wenn die Spule und der shunt noch nicht zu heiß wird kann man den Strom auch höher wählen.

[021aet04]

Danke werde ich gleich probieren Ein Widerstand verträgt 50W

[Manf]

Bei welchem Strom bist Du eigentlich mittlerweile? , und welchen brauchst Du später? Naja, Du wirst wohl auch messen wollen, wie die Sättigung dann aussieht.

Eine kontinuierliche Messung ist da auch manchmal ganz aufschlußreich.
Wenn Du mit dem Einschaltvorgang an die Grenzen kommst dann gibt es noch die Möglichkeit einen (gut isolierten) Ringkerntrafo zu nehmen und mit einer dicken isolierten Litze eine kleine Spannung magnetisch auszukoppeln.

Diese kann man an Shunt und Spule legen und sich die Verzerrungen ansehen. Da die Verzerrungen bei Sättigung erst gerade aufkommen wird man, mit einem Permanentmagnet spielend eine Asymmterie einbringen und beobachten. Dabei ist man dann schon auch meistens auf wenige Sekunden Einschaltdauer beschränkt, weil die Sättigung und die thermische Verlustgrenze einer Spule sinnvollerweise in der gleichen Gegend liegen.

[021aet04]

Bei der einen Spule habe ich bei 10A noch nichts gesehen. Jetzt habe ich eine andere Spule genommen und gemessen. Jetzt sieht man einen Knick.
www.bilder-hochladen-kostenlos.de/bilder-hochladen/spulejpg
Bedeutet jetzt der Knick, das dort die Kernsättigung einsetzt?

[Manf]

Ein Knick zu einem ansteigendem Strom sieht nach Kernsättigung aus. So wie ich das Bild verstehe macht das Netzteil eher etwas zu.
Das Regelverhalten des Netzteils macht die Sache wohl etwas unübersichtlich.

Kannst Du noch einmal angeben bis zu welchem Strom Du mißt? Sind das 3V bei 0,16Ohm?

[Besserwessi]

So wie es Aussieht sind das Wirklich 3 V an den 0.16 Ohm. Das Netzteil scheint etwas sehr langsam zu sein beim runtergegeln des Stromes. Für die Messung ist das aber eigentlich gar nicht so schlecht. So fließt der hohe Strom ( 3 V and 0.16V , also ca. 18 A !) nur für eine ganz kurze Zeit von vielelicht 100 µs. Bis zum erreichen des Strommaximums bricht die Spannung auch noch gar nicht so stark ein. Was danach passiert ist für die Messung der Induktivität unwesenlich.

[021aet04]

Bei dem letzten Bild ist der gelbe Verlauf der Strom gemessen über einen Leistungswiderstand (6 Widerstände parallel) von 0,16 Ohm. Der blaue Verlauf ist die Spannung direkt am NT gemessen.
PS: Wie meintest du das eigentlich mit dem Ringtrafo? Einen Draht am Trafo heruwickeln und dann die zu messende Spule über den Shunt?

[Manf]

www.bilder-hochladen-kostenlos.de/bilder-hochladen/spulejpg
Da gibt es doch einen Knick nach oben, bei einem halben Volt, also etwa 3A, es ist ja auch eine andere Spule. Bei einer kontinuierlichen Messung könnte man, das war der andere Vorschlag, mit einem Magneten den Knick etwas hin und herbewegen.

Diese 18A oder dann 30A bekommt man kaum aus einem normalen Netzteil.
Einen so hohen Strom erhält man aber bei kleinen Spannungen leicht aus einem Transformator dessen Sekundärwicklung bei kleiner Spannung, beispielsweise 3V arbeitet. Es sind dann nur 90W. (Eigentlich könnte auch 1V reichen.)
Wo hat man einen solchen Trafo wenn man ihn nicht komplett selbst wickelt? Ein Ringkerntrafo, richtig als Ring nicht vollvergossen, hat immer viel Platz im Ring für einen zusätzlichen dicken Draht, bei dem man mit einer Windung anfängt, die je nach Fluß z.B. 0,2V oder 0,5V liefert.

Schön aufpassen mit der Tempertur.

[Besserwessi]

So wie es aussieht liefert das Netzteil ja schon reichlich Strom für die kurze Zeit. Wegen der kurzen Zeit könnte auch ein großer Elko reichen wenn man noch etwas mehr Strom haben will.

[021aet04]

Bei der ersten Spule bin ich bei mittlerweile 27A (4,37V/0,16Ohm) Spitzenstrom. Der Verlauf sieht noch immer so aus wie beim ersten Bild.
Hier sind einige Fotos vom Aufbau
www.bilder-hochladen-kostenlos.de/bilder-hochladen/dscn2591jpg
www.bilder-hochladen-kostenlos.de/bilder-hochladen/dscn2576jpg
www.bilder-hochladen-kostenlos.de/bilder-hochladen/dscn2574jpg
Beim letzten Bild (mit der Nr.2576) ist die große Spule die, die ich messen will. Die kleine Spule, die rechts vom Schalter liegt habe ich auch schon gemessen. Das ist das zweite Bild mit dem Verlauf (mit dem Knick)

[021aet04]

Hallo ich bins wieder. Habe aus einem defekten SITOP power 5 eine Spule ausgelötet (5µH 10A) Habe diese gemessen. Kein Knick zu sehen.
Hier ist das Bild von der Spule
http://www.bilder-hochladen-kostenlos.de/files/imagecache/600x400/DSCN2592.JPG
Das ist der Verlauf ohne Kondensatoren, Versorgung ist auf 10V/10A eingestellt
http://www.bilder-hochladen-kostenlos.de/files/imagecache/600x400/SPULE10A.jpg
Das ist der gleiche Verlauf wie oben, nur mit Kondensator (19,7mF)
http://www.bilder-hochladen-kostenlos.de/files/imagecache/600x400/Spule10A_mit_C.jpg
Kann mir bitte jemand helfen, ich komme einfach nicht weiter
PS: Beim eingestellten Cursor (1,6V) sollte der Knick sein

[Besserwessi]

Bei so einer Spule ohne geschlossenen Kern wird man kaum eine Sättigung sehen. Wenn überhaupt ist der "Knick" sehr weich und so kaum zu sehen. Die 10 A sind auch mehr als Begrenzung durch die thermische Belastbarkeit des drahtes zu sehen.

Nur als Abschätzung: ca. 2 Windungen je mm. Das gibt bei 10 A nur eine Feldstärke (ohne Kern) von 2000 A/m. Damit wird man einen so offenen Kern nicht mit in die Sättigung kriegen. Bei 100-200 A vielleicht, wenn der Draht das aushält.

[Manf]

Das mit der Sättigung bei der offenen Spule sehe ich auch so.

Mit den neueren Messungen kommst Du auch langsam in den Bereich in dem man sich nicht mehr auf die Aufschrift der Elemente verlassen kann.
Kleine Widerstande und Induktivitäten in Laborkaben oder z.B. in der Verschaltung des Shunts (0,6mm Cu) fangen an, eine Rolle zu spielen und man muss die Schaltung nicht nur als Schaltbild sondern auch in der Ausführung berücksichtigen. Der Innenwiderstand des Kondenstors ist ja noch ganz gut nach der Spannung zu deuten, solange der Spannungsabfall am Shunt den Strom wirklich noch darstellt.

[021aet04]

Das bedeutet, dass ich Spulen in diesem Leistungsbereich (ab ca 5A) nicht mit meinen Mitteln messen kann?

[Besserwessi]

Bei Spulen mit kleinen Induktivitäten hat die Methode ihre Grenzen. Die Shunts und leitungen haben eine Eigeninduktivität. Wenn die frequenzen zu hoch werden, ist praktisch kein Teil mehr ideal, auch Kabel nicht.

Wenn die Induktivität im Richtigen Bereich ist, sollte es so auch bis etwa 15 A noch gehen. Es ist aber halt so, das nicht jede Spule auch eine Sättigung in diesem bereich zeigt. Gerade solche ohne geschlossenen Kern kriegt man eher selten in die Sättigung.

[KlaRaw]

Hallo,
wenn ich mir die Plots so ansehe, so würde ich sagen, in den ersten 25us sehe ich da einen linearen Anstieg, so wie es sein sollte, und danach habe ich für den überwiegenden Rest etwas das bald wie ein Sinus aussieht. Kann es sein das die Eigenresonanz der Spule erreicht wird?
Gruss Klaus.

[021aet04]

Hast du einen Vorschlag wie ich das anders messen könnte. Sollte ich eventuell einen Fet nehmen statt dem Schalter, dickere Drähte oder ähnliches?

[KlaRaw]

Hallo,
ich vermute, die Messungen sind wohl schon OK. Die erste Messung zeigte einen linearen Anstieg auf ganzer Länge, so wie es bei einer reinen, konstanten Induktivität sein sollte. Beim zweiten Bild da war der lineare Anteil eben nur ganz kurz. Nach dem Knick ging es fast sinunsförmig hoch. Ich würde es jetzt auch als Sättigung ansehen.
Gruss Klaus

[Manf]

Hast Du denn schon eine Überlegung welchen Strom Du erreichen willst?,
nachher in der Realisierung. Dann geht es ja wieder um Aufbautechnik.
Eine Streuinduktivität bei der Spule stört schaltungstechnisch nicht, wenn sie der einzige Sender ist, den man dann in der Gegend noch empfangen kann, dann eher schon.

[021aet04]

Ein Netzteil brauche ich für meinen Platinenmotor von www.pcbmotor.com Da habe ich das Sample. Für den brauche ich 200V/ca. 90mW (fix). Ein Hochspannungsnetzteil will ich bauen, Trafo habe ich aus einer Plasmakugel. Weitere NT will ich bauen, habe aber noch keine Vorstellung über Leistung, Spannung,...

[Manf]

200V 90mW 0,5mA sollen herauskommen. Gespeist werden soll es wohl aus Sicherheitsgründen aus einer Niederspannung.
Ein Standby Trafo mit <1W könnte rückwärts betrieben mit einem Transistor geschaltet werden.
Das wäre recht bequem zu realisieren, man braucht dann die vielen Windungen für die relativ hohe Spannung nicht selbst zu wickeln.

[021aet04]

Das NT für den PCB Motor ist nicht das Problem. Hätte hier sogar einen Schaltplan für diesen Motor (http://www.pcbmotor.com/images/editor/datasheet/data%20sheet%20-%20driver%20pcb%202008-04-01.pdf ). Ich möchte aber andere NTs bauen, je ehr Leistund desto besser. Würde gerne an den Maximalstrom gehen.