Gevolgen van ruimte tussen de transformator-kern en de spoel

De spleet tussen de kern en spoel heeft geen invloed op het overgedragen vermogen

Mijn vraag is: Wat zijn de gevolgen van de 5mm luchtspleet tussen de spoel en de 20mm kern ?

Volgens mij geen. Voorop gesteld dat bij beide kernen geen verzadiging optreed. Alleen als je losse kern gaat rammelen gaat hij energie gebruiken. Er blijven een zelfde hoeveelheid magnetische veldlijnen door de kernen gaan.

Luchtspleten in het kernmateriaal zelf hebben wel invloed.

Ik vraag me nu ook af wat er zou gebeuren als je de afstand tussen kern en spoel idioot groot zou maken. Bijvoorbeeld een kern van 2 cm en een spoel met een binnenmaat van tientallen meters?

In een transformator met kern wil je zoveel mogelijk van de magnetische flux in de kern zien te krijgen, die heeft immers een hogere permeabiliteit dan lucht bij lage frequenties.
Als er een luchtopening is tussen de wikkeling en de kern zal er een gedeelte van deze flux om de kern heen lekken.
De flux binnen de kern zal dus kleiner worden en daardoor de koppelingsfactor, die wil je liefst 100% hebben.
Onbelast zal dit weinig uitmaken, maar bij belasting zal de spanning aan de secundaire kant sneller inzakken.
Ringkern en pot-core transformatoren hebben daarom een iets hoger rendement dan b.v. een E kern omdat er een groter gedeelte van de flux binnen de kern blijft.

ik zou willen weten wat de transformator heeft weten over te brengen naar de andere kant in Volt/Amp.

Ben ik ook wel benieuwd naar, vooral hoe dit is bij verschillende belastingen.

[Bericht gewijzigd door Brainbox op zondag 29 december 2019 11:05:05 (13%)]

De TS heeft al 2 andere topics over experimenten met transformators (blik vs. ferriet, en over de keuze van een oscilloscoop), dus dit lijkt me zelfstudie, geen schoolvraag.

Op 29 december 2019 10:59:27 schreef Brainbox:
In een transformator met kern wil je zoveel mogelijk van de magnetische flux in de kern zien te krijgen, die heeft immers een hogere permeabiliteit dan lucht bij lage frequenties.
Als er een luchtopening is tussen de wikkeling en de kern zal er een gedeelte van deze flux om de kern heen lekken.
De flux binnen de kern zal dus kleiner worden en daardoor de koppelingsfactor, die wil je liefst 100% hebben.
Onbelast zal dit weinig uitmaken, maar bij belasting zal de spanning aan de secundaire kant sneller inzakken.
Ringkern en pot-core transformatoren hebben daarom een iets hoger rendement dan b.v. een E kern omdat er een groter gedeelte van de flux binnen de kern blijft.[...]
Ben ik ook wel benieuwd naar, vooral hoe dit is bij verschillende belastingen.

inderdaad, strak erop wikkelen

https://duckduckgo.com/?q=droge+transformator&t=raspberrypi&ia…

Als de luchtspleet groter wordt tussen kern en primaire of kern en secundaire dan verhogen de lekreactanties waardoor de er spanningsverliezen ontstaan.
Ook als de luchtspleet tussen, boven elkaar gewikkelde, primaire en secundaire groter wordt, dan ook ontstaan er lekreactanties die spanningsverliezen veroorzaken.

Spanningsverliezen beinvloeden ook de vermogenoverdracht (VA), de test moet je doen met een vaste primaire spanningsbron.

e:/ als je goo.. op lekreactantie dan kun je er veel over lezen.

o.k. dus ik kom er niet onderuit om voor elke kern-diameter aparte spoelen te wikkelen.

Of zou het wat uitmaken om de luchtspleet bij een kern van 20mm met losse lamellen op te vullen ?
Maar onder en boven de spoel is de kern nog altijd 20mm.

PS:

(als ik dit woord "lekreactantie" had geweten had ik er zeker op geoogeld, of op lekflux. Maar daar heeft een trafo zowiezo al last van, en ik had er nog nooit van gehoord)

Interessant topic waarbij over lekflux wordt gesproken en dat die ook aan de buitenkant te meten is.

Of hier onder "lekflux"

@daan69: misschien vind je het leuk om eens iets met het programma FEMM uit te dokteren. Kost wel wat leertijd. Is helaas alleen bedoeld voor 2D problemen (en 3D-axisymmetrisch), zeg voor oneindig dikke blikpakketten waarvan je de 2D dwarsdoorsnede specificeert, maar kan toch een aardige indruk geven van 3D gedrag.

Op 29 december 2019 22:37:56 schreef daan69:
o.k. dus ik kom er niet onderuit om voor elke kern-diameter aparte spoelen te wikkelen.

Of zou het wat uitmaken om de luchtspleet bij een kern van 20mm met losse lamellen op te vullen ?
Maar onder en boven de spoel is de kern nog altijd 20mm.

Ga je iets maken of ben je aan het leren/meten?

Wat die extra lamellen gaan doen weet ik ook niet en in de praktijk heb ik dat nooit gezien.

Wat ik wel heb gezien bij grotere trafo's is dat de primaire een luchtspleet met de kern had van zo'n 5mm en de sec een luchtspleet tov de primaire had van dezelfde afstand.
Ik vermoed dat deze dienden om de inschakelpiek te verminderen, ze dienden vroeger om rijen Ritalkasten vol 230v relais te voeden.
Toen ik dat voor het eerst zag dacht ik dat het voor extra koeling was maar ik kon geen doeltreffend antwoord vinden, internet bestond toen nog niet.

Ik ken de term als lekinductie, en met een LCR meter kun je die eenvoudig meten, door de inductie van de primaire wikkeling te meten met de secundaire wikkeling open en kortgesloten (of andersom).

Wat ik wel heb gezien bij grotere trafo's is dat de primaire een luchtspleet met de kern had van zo'n 5mm en de sec een luchtspleet tov de primaire had van dezelfde afstand.
Ik vermoed dat deze dienden om de inschakelpiek te verminderen, ze dienden vroeger om rijen Ritalkasten vol 230v relais te voeden.

ik dacht dat het meer te maken had met kortsluitvastigheid, maar daar zal die piek van jou ook wel bij zitten.
Deze techniek verhinderd dat de trafo teveel stroom gaat trekken en te heet wordt, anders brand hij door. (net geleerd)
Ze zijn niet zo efficiënt en dat is juist de bedoeling bij een te zware belasting zodat hij niet door fikt.

Uhm ik ga wel testen en meten, maar ben daarvoor van alles bij elkaar aan het sparen/maken/kopen/enz
De nieuwsgierigheid is best wel TOP als het gaat om keuzes te maken van wat je wil aanschaffen of doe-het-zelf wil gaan maken.
Vandaar de vraag of ik ook grotere spoelen met kleinere kernen kon gebruiken.

Over die extra lamellen ? Ja, als ik alles bij elkaar heb wil ik wel twee vergelijkings-testen doen, en door jullie uitleg vindt ik dat ik ze dan ook daadwerkelijk moet gaan doen.
Het is maar beter te het te weten.

Trouwens ik ben ook aan het nadenken op welke manier ik alle test-data het besten kan vastleggen en opslaan.
Ga ik niet met pen/papier doen, maar een rotzooitje op de PC maken wil ik ook weer niet.
Ik dacht aan een soort van DataBase waarbij je alles kan invoeren zoals:

• Meetresultaten
• Tekening van opstelling
• Parameters
• Foto's
• Enz

Hoi Daan, als je de link in mijn 2de post opent krijg jd foto's van droge trafo's te zien.

Alle spoelen hebben een behoorlijke luchtspleet tov de kern. Soms is de spleet meerdere centimeters. Voor de vermogensoverdracht lijkt de spleet geen invloed te hebben.

@anne2:
Op de foto´s die jij linkt kan ik niet zien of die trafo´s een flinke luchtspleet hebben.
De wikkelingen zelf zijn meestal niet te zien door de mantel die er om heen zit.

Bij dergelijke grote transformatoren is een paar cm overigens niet zo veel.
De noodzakelijke isolatie om de kern zal dezelfde dikte wel hebben.

@Daan69:
Opvullen van de luchtspleet met trafoblik zal tot meer flux in de kern leiden.
Omdat je zegt dat er ook bij een kleinere kern geen verzadiging op zal treden zal dit een een verbetering van de lekflux betekenen.

Op 30 december 2019 06:37:47 schreef anne2:
. Voor de vermogensoverdracht lijkt de spleet geen invloed te hebben.

Na een aantal artikels gelezen te hebben zal dat idd weinig of geen invloed hebben, met dien verstande dat de trafo ontwikkeld wordt met de kern als uitgangspunt.

Dus, alle berekeningen moeten gebeuren met de kleinste kern, achteraf kan je zonder problemen een dikker kern gebruiken maar daar haal je ook geen winst uit.

Die luchtspleet bij die hele grote trafo's is wel degelijk voor de koeling en bij HV trafo's voor een betere isolatie en koeling.

m.i. is het zo:

In een ideale wereld maakt het niet uit. Maar in de praktijk scheelt het iets.

Zo is rond je 30mm kern de gemiddelde koperlengte van een rondje 4*35mm: 140mm. Rond de 20mm kern had je met 4*25mm=100mm toe gekund. Je hebt dus onnodig 40% meer draad nodig.

Anderzijds, het vermogen van de trafo wordt beperkt door de maximale magnetisatie van de kern. Met een 30*30 = 900mm² kern heb je meer dan 2x zo veel dan met een 20*20mm = 400mm² kern!

Beide effecten zorgen er voor dat in de praktijk men toch altijd kiest voor "zo min mogelijk ruimte tussen de kern en de wikkelingen".

Maar als je het "max vermogen" bij lange na niet gaat halen en alleen op laag vermogen wil kijken wat er gebeurt, dan kan je best een grotere wikkeling even om een kleinere kern leggen.

Alle spoelen hebben een behoorlijke luchtspleet tov de kern. Soms is de spleet meerdere centimeters.

Op deze foto is het wat duidelijker te zien.

Ik las net op wikipedia bijv. dit: Deze gelineariseerde CT's (Stroom-Transformatorern) hebben luchtspleten in de kern om een zeer hoge verzadigingsspanning te bereiken. (daarbij bedoel ik niet bovenstaande foto)
Er zijn dus verschillende toepassing om een luchtspleet uit te voeren.

Maar ik ben benieuwd hoe de meting er over een tijd uit gaat komen (ben nou bezig met kernmateriaal verzamelen, soundcard, software, wikkelingteller, enz, en nog wat stoute dingen waar ik het misschien later over heb)

Ik zie die luchtspleet tussen wikkeling en kern niet op de foto.
De wikkelingen zelf zijn namelijk niet te zien.
Wel zie ik dat de aansluitingen een stuk vanaf de boven en onderkant naar buiten komen.
Neem aan dat de wikkelingen daar ook ophouden.

Wat ik niet begrijp is hoe bij een CT transformer de spanning een verzadiging kan veroorzaken.
Het is altijd een stroom die een magnetisch veld en flux veroorzaakt, zonder stroom dus ook geen flux en dus ook geen verzadiging.

[Bericht gewijzigd door Brainbox op maandag 30 december 2019 13:45:23 (32%)]

Jullie gebruik van het woord 'luchtspleet' is erg verwarrend.
Met 'luchtspleet' ('air gap') wordt de situatie aangeduid waarin de kern niet helemaal rondloopt, maar een onderbreking heeft, zodat de magnetische flux, rondlopend in de kern, een stukje door lucht moet.
Dat is ook waar het Wiki-artikel het over heeft.
Het doel van de luchtspleet is in zo'n geval, de kern niet te laten verzadigen. Je 'betaalt' dit met een lagere zelfinductie, maar de koppeling tussen primair en secundair blijft ongeveer even goed.

Waar jullie het over hebben is ongebruikte ruimte rond de kern.
Het effect daarvan is ook een verminderde zelfinductie, maar vooral ook een verminderde wederzijdse inductie, waardoor een groot deel van de zelfinductie van de spoelen niet meedoet voor de koppeling tussen primair en secundair. Dat gedeelte dat niet meedoet noemen we ook wel de spreidingsinductie of lekinductie.
Behalve dat de koppelingsinducties dus te klein worden, zitten die spreidingsinducties ook nog eens in serie, dus in de weg.

   groot                   klein  lek
---LLLLL---              ---LL----LL---
   =====                    --
   =====                    --
---LLLLL---              ---LL----LL---

  passende               te kleine
    kern                   kern

Ter verduidelijking:

Het woord luchtspleet was in eerste instantie zo bedoeld: zie tekening.

Op 30 december 2019 13:32:52 schreef Brainbox:
Ik zie die luchtspleet tussen wikkeling en kern niet op de foto.
De wikkelingen zelf zijn namelijk niet te zien.

De wikkelingen zijn compleet ingegoten, dus de cilinders van giethars zijn de wikkelingen.
En daar kan bij die trafo's inderdaad best wat ruimte tussen primaire en secundaire wikkeling bestaan.

Op 30 december 2019 15:41:29 schreef daan69:
Het woord luchtspleet was in eerste instantie zo bedoeld: zie tekening.

Dat begrijp ik, maar het is beter het woord 'luchtspleet' daarvoor niet te gebruiken. Het betekent immers in de techniek al iets anders.

In het Wiki-artikel dat je aanhaalt wordt die gangbare technische betekenis gebruikt, en dat is dus iets anders dan waar dit topic over gaat.

Googelend naar een gangbare naam voor jouw 'ongebruikte wikkelruimte' kwam ik trouwens dit setje artikelen tegen; zo te zien staat daar vrij veel interessants in, handig bij elkaar.

o.k. hoe gaan we het dan noemen ?

Vrije wikkelruimte?