wat bepaalt het vermogen van een transformator

Frederick E. Terman

Honourable Member

Ivor Catt had eens het volgende raadseltje:
Stel, je hebt een trafo met een 'O'-kern, nou ja, rechthoekig. En heel lang.
Zó lang dat de primaire in de ene kamer zit, de kern door een tweede kamer loopt, en de secundaire in de derde kamer zit.
Jij zit in de tweede kamer en je ziet die twee gelamineerd-ijzeren poten over het plafond lopen.
Wat zou je nu aan die kernpoten kunnen meten (met welk middel dan ook; je mag er ook in boren, zagen etc.) om te bepalen of er reëel vermogen loopt, en zo ja, welke kant op?

code:


--+ #################### +--
  ) #                  # (
  ) #                  # (
  ) #                  # (
--+ #################### +--
            ^
            |
           jij

Van Catt moest je trouwens niet te veel in één keer lezen, want dan begon je aan alles te twijfelen.
Wie kent hem nog? Hij woonde in St. Albans en schreef in het toenmalige, geweldige Wireless World (later Electronics World en geen pest meer aan).

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

fet,

gaat het over een ideale of niet ideale trafo?

bij de ideale trafo valt et volgens me niet vast te stellen. Bij een reële trafo die oa met magnetische verliezen zit moet het wel lukken, als je op twee plaatsen op de kern mag meten in kamer twee.

eenvoudigste idee: je brengt rond de kern twee keer een meetwinding aan, eens zoveel mogelijk links en een andere zoveel mogelijk rechts in je kamer twee. Naar mate de trafo meer belast wordt gaat de spanning over de rechtste meetwinding lager worden tov de linkse winding. Bij toelevering via de secundaire keert het om.

Kris,

Stel ik heb een accu in kamer 1, en een lamp in kamer twee. De isolatie is perfect, en jij kan/mag hem niet beschadigen. Je kan de stroom meten, welke kant loopt de energieoverdracht op?

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

rew,

bij gelijkstroom lukt dat niet als je de spanningsval niet kan meten. aangezien je in jouw geval niet in de draad mag prikken, kan je die niet meten..

geval fet is AC. daar valt de fluxlek wel te meten via twee simpele koppelwindingen en zo kan de richting van de verbruiker vastgesteld worden.(bij een niet ideale trafo) Jij denkt van niet?

Sine

Moderator

Op 14 juli 2018 23:54:10 schreef kris van damme:
[...]

Het kan ook 98% zijn, ik wou duidelijk maken dat we hier aan het struikelen waren over de uitzonderingen.

Uitzonderingen? ik durf te beweren van niet.

Pinttrafo's inderdaad, kijk maar eens door je bak trafo's heen, je moet moeite doen om er eentje te vinden die niet van het twee-kamer type is.

Het gros van de veiligheidstrafo's ditto.
Speelgoed, zwebmadpomp, CV ketel, LV vloerverwarming, de klassieke SELV halogeentrafo, beltrafo, wekker / klein radio spul, klassieke net stekker adapters.
Zelfs de trafo in je magnetron
Allemaal twee kamer.

De grote rest is tegenwoordig allemaal schakelend of zo af en toe eens een rinkern. Wat blijft er in een gemiddeld woonhuis over?

De trafo in je HiFi set of subwoofer? Veel verder kom ik niet.

Op 15 juli 2018 10:25:20 schreef kris van damme:
Jij denkt van niet?

Ik denk inderdaad, een beetje op FET z'n kennis vertrouwende, dat alles wat je KAN meten links en rechts in de kamer helzefde zal zijn. Net als wanneer je de DC stroom in een kabel kan meten en niets anders. Ik denk dat mijn voorbeeld ook voor AC opgaat, maar als jij denkt van niet, dan is mijn voorbeeld DC.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

wacht eens... mijn getal sloeg op je foto van de tweebeens uit je foto.
Intussen zitten we op een been en twee kamers. Die zijn er inderdaad meer, maar nog eens, deze trafo's hebben een andere prioriteit dan de efficiëntie van de energie overdracht. Zelfs bij de microgolftrafo is dat niet de hoogste prioriteit.

we kennen allemaal de trafo met de hoogste koppelfaktor/energieoverdracht : De ringkern, en daar liggen alle windingen keurig verspreid over hetzelfde been. meer nog, er is er maar één.

rondom mij heb ik toch een honderdtal éénbeenstrafo's :-)

Op 15 juli 2018 10:41:36 schreef rew:
[...]Ik denk inderdaad, een beetje op FET z'n kennis vertrouwende, dat alles wat je KAN meten links en rechts in de kamer helzefde zal zijn. Net als wanneer je de DC stroom in een kabel kan meten en niets anders. Ik denk dat mijn voorbeeld ook voor AC opgaat, maar als jij denkt van niet, dan is mijn voorbeeld DC.

mijn uitspraak DC /AC was verwarrende naar jouw geval. Het lukt in jouw raadseltje ook niet met AC, zolang hje niet in de draad mag prikken.

Maar flux is niet hetzelfde als stroom. De stroom in de kring blijft dezelfde, vandaar dat je de richting van de verbruiker niet kan vaststellen. De flux treed ook uit de kern en doet dat meer naarmate de kern langer word en meer belast word. Vandaar dat je, mijn gedacht, het fluxverschil kan meten via koppelwindingen links en rechts.

en ja met fet's raadseltjes is het altijd oppassen geblazen ;-)

Op 15 juli 2018 10:58:19 schreef kris van damme:
Maar flux is niet hetzelfde als stroom. De stroom in de kring blijft dezelfde, vandaar dat je de richting van de verbruiker niet kan vaststellen. De flux treed ook uit de kern en doet dat meer naarmate de kern langer word en meer belast word.

Wat denk je dat de letterlijke betekenis is van het woord flux? Het betekent gewoon stroom, maar om de magnetische stroom te onderscheiden van de elektrische stroom hebben ze er een ander woord voor gekozen.

De flux kan inderdaad uit de kern treden, maar dat zal dan voornamelijk op de hoeken van het blikpakket zijn. Op een lang recht stuk zal hij netjes binnen het blik blijven

Ik zou niet weten hoe ik het raadseltje van Ivor Catt moet oplossen. Misschien lukt het me wel als ik de theorie van de poyntingvector snap. De flux en de variatie in de flux is een indicatie van de aangelegde wisselspanning. Het bijbehorende component van de bijbehorende stroom ken ik (nog) niet.

Gelukkig mag ik van FET zagen en boren in de kernpoten.
Dat maakt het probleem een stuk eenvoudiger >:-)
Ik zaag in mijn kamer uit iedere poot een flink lang stuk ijzer er tussen uit. Ik heb dan op de vloer twee lange ijzeren gelamelleerde balken en op het plafond zie ik een transformator waar in ieder poot een stukje poot ontbreekt. Nu verbind ik de twee poten uit kamer één met een balk die op de vloer ligt. Dat doe ik ook met de poten die uit kamer drie komen. Om de nieuw aangelegde verbindingspoot uit kamer één wikkel ik een aantal windingen koperdraad. Dat doe ik ook met de poot uit kamer drie (zelfde aantal windingen). Deze koperdraden verbind ik met elkaar. Ik meet de spanning over de draden en de stroom door de draden.
Voila, probleem opgelost!

Wat leuk!
http://www.ivorcatt.com/6_5.htm
Figuur 66 is het plaatje wat je krijgt als je een flink stuk coaxkabel oplaadt via een stroombron of weerstand die veel groter is dan de impedantie van de coaxkabel. Nu zie ik ook de bijbehorende wiskunde.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op zondag 15 juli 2018 14:48:17 (11%)

Op 15 juli 2018 13:40:53 schreef KlaasZ:
[...]Wat denk je dat de letterlijke betekenis is van het woord flux? Het betekent gewoon stroom, maar om de magnetische stroom te onderscheiden van de elektrische stroom hebben ze er een ander woord voor gekozen.

buiten een andere naam zijn er wel meer dingen die het gedrag van flux en stroom onderscheiden. Voor een eenvoudige beredenering stellen we de flux graag voor al een stroom, maar vergeten wel eens dat er een grens is aan deze gelijkstelling.

Frederick E. Terman

Honourable Member

Op 15 juli 2018 10:58:19 schreef kris van damme:
en ja met fet's raadseltjes is het altijd oppassen geblazen ;-)

Ik ben volmaakt onschuldig! (deze keer) :)
Ik vertel alleen het raadsel zoals ik me herinner. Ik weet het antwoord ook niet.

--
De oplossing van @ohm pi, waarbij je als het ware een meettrafo tussenschakelt, zou werken. Je kunt de richting van het vermogen dan elektrisch vaststellen, bijvoorbeeld door naar de relatieve fasen van spanning en stroom te kijken.

Maar wat zouden nu de overeenkomende metingen zijn aan de kernpoten zelf? Zijn die er? Dat was, geloof ik, de clou. Jammer genoeg heb ik het nummer van Wireless World waarin het antwoord stond nooit gezien.
Ik moet die goede man toch weer eens googelen.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

fet.

Ohm legt er aan beide zeiden een been bij om daarover de flux te meten via windingen. Ik doe hetzelfde, maar over de originele benen. denk dat het op hetzelfde neerkomt.. maar ik heb wat minder zaag en breekwerk voor de boeg :-)

Dat gaat niet werken. Dan leg je op de transformator een extra winding bij. Die winding levert onafhankelijk energie tov de te meten winding.
Ik sloop FET's transformator en bouw hem om naar twee transformatoren en in de nieuw door mij aangelegde bedrading meet ik spanning en stroom.

Mijn sloopwerk wordt wel gezien in kamer één en in kamer drie ;-(

[Bericht gewijzigd door ohm pi op zondag 15 juli 2018 15:25:13 (11%)

Frederick E. Terman

Honourable Member

Als je alleen naar de flux kijkt, zit je een beetje met hetzelfde probleem als iemand die alleen de stroom in een draad (of zelfs allebei de draden) van een gewone stroomkring ziet. Je kunt misschien de ogenbliksrichting vaststellen, maar dat zegt op zich nog niets over de richting waarin de energie loopt.

@ohm pi: ja, Catt roert (roerde) leuke problemen aan. Maar niet iedereen kon het altijd eens zijn met zijn beredeneringen daarna.

[ot:] Zo stelde hij bijvoorbeeld heel uitdrukkelijk dat er geen stroom loopt in (of zelfs op) de draden van een tweedraads transmissielijn, en dat die lijn uitsluitend de EM-golf en daarmee het vermogen geleidt. Hoe precies, was dan weer minder duidelijk.
Het probleem voor 'de gevestigde orde' (dom, volgens Catt) was dat je op ieder punt een HF-stroommeter in de lijn kunt zetten, die dan vervolgens wel ampères aanwijst.
Toch is het goed dit soort dingen af en toe eens goed te overdenken. In sommige dingen had hij het wél goed, zoals bijvoorbeeld dat veel gewikkelde foliecondensatoren uitstekend HF ontkoppelen, ondanks de 'zelfinductie van de gewikkelde folie'. Catt zag de condensator als een transmissielijn. Alleen was hij daarin toen al niet alleen. [/ot]

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Op 15 juli 2018 15:25:24 schreef Frederick E. Terman:
Als je alleen naar de flux kijkt, zit je een beetje met hetzelfde probleem als iemand die alleen de stroom in een draad (of zelfs allebei de draden) van een gewone stroomkring ziet. Je kunt misschien de ogenbliksrichting vaststellen, maar dat zegt op zich nog niets over de richting waarin de energie loopt.

daar ben ik het mee eens, maar denk toch dat bij een reëele trafo de flux, naarmate je verder van de fluxbron verwijdert de flux afneemt, doordat die ook voor een stukje het pad door de lucht kiest. En dat verschil moet toch te meten zijn?

Frederick E. Terman

Honourable Member

Misschien wel, maar volgens mij moest er een mooiere oplossing zijn. Ongeveer zoals het 'mooier' is stroom en spanning in fase (of polariteit) te vergelijken, dan te proberen de vermindering in stroom door isolatielek vast te stellen.

En daarbij, als er géén vermogen afgenomen wordt, hebben we evengoed de rondgaande flux. Dat zou de meting kunnen bemoeilijken.
Als we dit raadsel oplossen, snappen we wel álles van trafo's. :)

Maar ik heb het topic al genoeg verward..!

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Op 15 juli 2018 15:48:33 schreef kris van damme:
daar ben ik het mee eens, maar denk toch dat bij een reëele trafo de flux, naarmate je verder van de fluxbron verwijdert de flux afneemt, doordat die ook voor een stukje het pad door de lucht kiest. En dat verschil moet toch te meten zijn?

Ja, maar dat stukje flux dat door de lucht loopt hoort toch ook bij de flux? Het veroorzaakt alleen maar dat de flux die door de primaire wordt opgewekt niet volledig de secundaire bereikt. Maar de totale flux is op elk punt van het traject gelijk. Iets met Maxwell.

Op 15 juli 2018 16:59:22 schreef KlaasZ:
[...]Ja, maar dat stukje flux dat door de lucht loopt hoort toch ook bij de flux? Het veroorzaakt alleen maar dat de flux die door de primaire wordt opgewekt niet volledig de secundaire bereikt. Maar de totale flux is op elk punt van het traject gelijk. Iets met Maxwell.

Idd, maar de wikkelingen die ik aanbreng meten toch enkel de flux door de kern?...De flux vertrekt zeker bij de bron, maar waaiert uit naarmate je je daarvan verwijdert. de ontvangende spoel wordt dus door minder flux doorlopen naarmate de staven langer worden en de stroom toeneemt. Als je doordenkt zou je ook de flux door de lucht moeten zien toenemen aan de kant van de gebruiker naarmate de belasting stijgt.(maar daar moet ik nog even over nadenken)

@Fet ; wat is mooi? (was trouwens geen vereiste in je vraagstelling) voor mij is dat meestal eenvoud. kan ook zijn dat ik met dit warme weer wat lui ben. :-)

Op 15 juli 2018 17:47:38 schreef kris van damme:
...de ontvangende spoel wordt dus door minder flux doorlopen naarmate de staven langer worden en de stroom toeneemt.

Ik vraag me af of bij grotere lengte er meer flux door de lucht gaat. De magnetische weerstand van lucht is zo veel groter dan van ijzer dat het volgens mij niks uitmaakt.

Wel is het zo dat door de toenemende ijzerlengte ook de magnetische weerstand van het ijzercircuit groter wordt. Door de primaire zal dus meer stroom moeten lopen om de gewenste flux te bereiken. En daardoor zullen de nullastverliezen toenemen.

Op 15 juli 2018 17:59:38 schreef KlaasZ:
[...]Ik vraag me af of bij grotere lengte er meer flux door de lucht gaat. De magnetische weerstand van lucht is zo veel groter dan van ijzer dat het volgens mij niks uitmaakt.

Wel is het zo dat door de toenemende ijzerlengte ook de magnetische weerstand van het ijzercircuit groter wordt. Door de primaire zal dus meer stroom moeten lopen om de gewenste flux te bereiken. En daardoor zullen de nullastverliezen toenemen.

de magnetische weerstand van lucht is idd veel groter, maar niet oneindig. een deel gaat er dus door, en hoe langer de benen, hoe meer kans daartoe. dat de magnetische weerstand toeneemt bij langere benen bevestigt dit alleen maar. ik voel een experiment komen...

Het meetsysteem moet ook kunnen werken met een ideale transformator. Bij een ideale transformator heb je geen ohmse verliezen en ook geen flux-verstrooiing. Mijn 'oplossing' werkt ook prima met ideale transformatoren.

Op 15 juli 2018 15:58:14 schreef Frederick E. Terman:
..
Als we dit raadsel oplossen, snappen we wel álles van trafo's. :)

Dit is voor mij inderdaad de kern van het transformatorprobleem

[Bericht gewijzigd door ohm pi op zondag 15 juli 2018 18:51:29 (36%)

[OT]

Op 15 juli 2018 15:25:24 schreef Frederick E. Terman:
[ot:]Zo stelde hij bijvoorbeeld heel uitdrukkelijk dat er geen stroom loopt in (of zelfs op) de draden van een tweedraads transmissielijn, en dat die lijn uitsluitend de EM-golf en daarmee het vermogen geleidt. Hoe precies, was dan weer minder duidelijk.[/ot]

Dit is heel gemakkelijk te weerleggen.
Als er geen stroom loopt, dan kan je de koperdraden vervangen door nylon draden. Dan zou alles gewoon moeten werken als voorheen maar dat doet het niet. De transmissielijn is dan stuk.
[/OT]

Op 15 juli 2018 15:25:24 schreef Frederick E. Terman: Zo stelde hij bijvoorbeeld heel uitdrukkelijk dat er geen stroom loopt in (of zelfs op) de draden van een tweedraads transmissielijn, en dat die lijn uitsluitend de EM-golf en daarmee het vermogen geleidt.

Ik denk dat hier sprake is van een misverstand. Er loopt wel degelijk stroom door de draden. Maar het vermogen wordt niet getransporteerd door de draad, maar door het magneetveld rondom de draad. Zo heb ik het ergens gelezen. Ik heb alleen geen idee hoe je daar een voorstelling van kan maken. Het sluit wel aan bij het principe van de trafo, de invloed van de stroom strekt zich uit tot buiten de draad anders zou er in de ijzerkern niks gebeuren.
Toch wel interessant dat er achter zoiets alledaags als een transformator zulke onvoorstelbare principes schuilgaan.

Iets subtieler, nl door het electromagnetische veld tussen en om de draden.
Zoiets speelt ook bij een golfpijp. Daar is de werking eenvoudig te begrijpen. Neem een volkomen aan de binnenkant spiegelende pijp. Schijn met een lamp aan de ene uiteinde van de pijp. Waar zit de energie van de lichtbundel? Hint. Niet aan de wand(en) van de pijp.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op zondag 15 juli 2018 21:07:54 (62%)