wat is spreidings zelfinductie?

Ik weet hoe je een spoel moet berekenen; zelfinductie en reactantie zijn bekende begrippen voor mij.
Maar wat is de "spreidings zelfinductie" en waarom is dit belangrijk?
Klopt het dat je hiermee te maken hebt in trafo's en niet zo zeer in spoelen?

"tijd is relatief"
PE9SMS

Special Member

Hetzelfde als lekinductie als ik zo even rondgoogle.

This signature is intentionally left blank.
fatbeard

Honourable Member

Het is de inductie die als het ware niet meedoet in een transformator (of gekoppelde spoelen!) door een onvolledige koppeling.

Ik vermoed dat FET het veel beter kan uitleggen...

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.

Ha Martin V,

Daar heb je alleen mee vandoen met trafo's dat zie je goed en dan met name voor de hoogfrequent respons.
Een lang verhaal kort zie de tekening :D

Spreiding zelfinductie

Alle zwakke eigenschappen van je trafo meegenomen is de uitwerking een bandfilter.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Op 23 september 2020 19:03:35 schreef PE9SMS:
Hetzelfde als lekinductie als ik zo even rondgoogle.

Ja dat is hetzelfde, of in het Engels; leakage induction.

Voor zover als ik gekomen was dat de spoel met open uiteinden wordt doorgemeten op zelfinductie. En dat de spoel met kortgesloten uiteinden wordt doorgemeten, dat is de spreidings of lekinduktie.
Met deze antwoorden kan ik echter nog niet zo veel.

*edit ik zie inmiddels dat electron een reactie heeft gepost.

"tijd is relatief"

Ik vermoed dat FET het veel beter kan uitleggen...

Het komt inderdaad wel in mijn winkel te pas.
Spreidings- of lekzelfinductie is, eenvoudig gezegd, dát gedeelte van de spoel dat niét is gekoppeld met de andere spoel.

Dus stel, je wikkelt een trafo en je meet hem op. Als je de secundaire kortsluit, zou je op de primaire ook een kortsluiting moeten meten. Maar in plaats daarvan meet je nog iets spoeligs. Dát is de spreidingszelfinductie; laten we die Ls noemen.
Die Ls zal dus, ook bij normaal gebruik van de trafo, altijd in serie met je primaire staan, wat je ook doet. Daardoor kun je de trafo maar tot een bepaalde frequentie goed gebruiken. Daarboven gaat de Ls teveel roet in het eten gooien.

Natuurlijk zie je hetzelfde probleem als je in de secundaire kant kijkt.
Je kunt echter de spreidingszelfinductie van de secundaire kant ook (via de trafowerking) naar de primaire kant 'overbrengen' in je berekeningen (of andersom, juist alles naar de secundaire kant overbrengen); de Ls wordt dan maar één zelfinductie in je ontwerpberekeningen.

Omdat de spreidingszelfinductie bestaat doordat de koppeling niet ideaal is, moet je voor een kleine Ls dus zo goed mogelijk koppelen. In HF-land betekent dat meestal, dat je primaire en secundaire eerst in elkaar twist, en dan samen wikkelt. Dan is voor de hoge frequenties de koppeling alvast tamelijk goed.
Het komt erop neer dat de kern, waarop je wikkelt, eigenlijk alleen voor de lage frequenties nodig is.
(Uiteindelijk kom je zo bij de transmissielijntrafo's uit, maar het is vaak gemakkelijker die vanuit de ándere richting te benaderen, dus vanuit de transmissielijntheorie.)

Een losse spoel is sowieso niet gekoppeld, zodat je het begrip Ls daarbij niet tegenkomt.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Ha Martin V,

Ik zie net dat je het tekeningetje heb gevonden nu weet ik natuurlijk niet wat je wil meten vandaar mijn bescheiden bijdrage :)
Nou kan ik mij voorstellen dat het niet gaat om een oortelefoon trafo en het meer in de RF hoek zit.

Het is bijna niet te doen om een model weer te gegeven over een breed frequentie gebied i.v.m. de interwinding capaciteit dus meten is het snelst.
Maar de meetmethode voor RF is nog zo simpel niet maar..... als ik het kan dan kan jij het ook ;)

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Het snelste en beste is je trafo gewoon 'door te fluiten' over het frequentiegebied waarin hij moet werken. Meetgenerator erop, afsluitweerstand, meten. Met een spectrumbak met tracking generator gaat het in een seconde. :)

De ondergrens hangt af van de zelfinductie van de wikkelingen. Die zal wel in orde zijn.
De bovengrens hangt af van de spreiding.
Een klein beetje spreidingszelfinductie kun je nog wel compenseren met een klein C'tje over de wikkeling. Dat doet eigenlijk bijna iedereen.

Valt de trafo echt tegen aan de hoge kant, dan deugt het ontwerp niet, of is er een fout gemaakt bij het wikkelen. Bijvoorbeeld als je het 'te netjes' wilt doen, door de draden keurig naast elkaar te leggen; dan is vaak de koppeling te klein aan de hoogfrequente kant.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
PE9SMS

Special Member

Op 23 september 2020 19:37:32 schreef Martin V:
[...]
Ja dat is hetzelfde, of in het Engels; leakage induction.

Voor zover als ik gekomen was dat de spoel met open uiteinden wordt doorgemeten op zelfinductie. En dat de spoel met kortgesloten uiteinden wordt doorgemeten, dat is de spreidings of lekinduktie.
Met deze antwoorden kan ik echter nog niet zo veel.

*edit ik zie inmiddels dat electron een reactie heeft gepost.

Ah, check. Het ging je om de inhoudelijke betekenis, ik dacht even dat de term an sich het probleem was. In mijn beleving wordt de term lekinductie namelijk veel meer gebruikt dan spreidingsinductie. Zal wel door de Engelse woorden komen.. :)

This signature is intentionally left blank.

Nog een voorbeeldje voor de geïnteresseerde lezertjes: Een ringkerntrafootje, 1:1 voor 50 ohm, bedoeld voor het HF-spectrum.
Zelfinductie van de wikkelingen is 10 µH (ieder). Dat beperkt de overdracht bij de heel lage frequenties. Meer zelfinductie nemen kán, maar dat verdwijnen de hoge frequenties weer, en die willen we houden.

De koppelfactor is in dit voorbeeld 0,98 (wat al erg goed is!) (die k staat helaas niet in het schema). Er is dus 2% spreiding, wat neerkomt op een Ls van 200 nH aan beide kanten, ofwel ruwweg 400 nH totaal.
Dat beperkt de overdracht bij de hoge frequenties (rode lijnen).

Door compensatie met condensatortjes1 kunnen we de overdracht in het hoog flink opkrikken. Op 30 MHz komt er ruim een dB bij, en de SWR wordt ook veel beter: op 30 MHz was die eerst 4,4, en nu nog maar 2,4 (groene lijnen).

In het schema zijn C1 en C2 de compensatiecondensatoren; hier bleek 56 pF de beste waarde.

1De trafo heeft zelf ook een kleine parasitaire capaciteit. Die uit zich hoofdzakelijk in eveneens een condensator over de hele wikkeling, zodat we er geen last van hebben als we tóch compensatie-C's gaan toevoegen. Die laatste moeten dan alleen iets kleiner worden.
Maar hun waarde moet sowieso experimenteel (sweepen!) bepaald worden, omdat we de precieze koppelfactor meestal óók niet weten. Het handigst gaat dat door even trimmers te nemen, en die in te stellen terwijl je naar de sweep kijkt. Later kun je de trimmers vervangen door vaste C'tjes.
Soms is trouwens een 'gimmick'-condensator (twee korte stukjes draad, in elkaar gedraaid) al voldoende.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Ha Frederick E. Terman,

Ja..... maar met welk ferriet materiaal reken je dan wel niet want dit ziet er niet heel erg goed uit.
Als je bedenkt dat ik transformators ontwikkel/bouw van 5 MHz......2400 MHz binnen 1,5 dB.

Ik weet niet welk type trafo @TS gebruik of dit op de print is of inderdaad iets met een kern :?
In mijn bibliotheek heb ik diverse kern materialen maar net wat je zeg het wikkelen dus de uitvoering is heel bepalend.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Beste Henk, ik geef een voorbeeld waarin een effect te zien moet zijn.
Het zou weinig zin hebben een voorbeeld te geven waarin de spreidingszelfinductie bijna nul is, en de overdracht dus bijna helemaal vlak!

Als jij vraagt: wat is nu eigenlijk 'krom', en ik laat je een invar staaf zien die een micrometer van recht afwijkt, dan maak ik toch óók niets duidelijk?

Los daarvan, voor een trafo die over het hele HF-gebied een paar honderd watt moet overdragen is dit helemaal geen slechte grafiek.
De eisen die je daar moet stellen zijn niet te vergelijken met die zandkorrels voor UHF, die wel 1,5 dB mogen afwijken.
Alleen al de draaddikte is bij ons veel groter, zodat de koppeling door het twisten natuurlijk niet zo groot kan zijn als met dat apenhaar dat jouw trafootjes hebben. :)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Beste Frederick E. Terman,

Hartelijk dank voor uw uitgebreide uitleg, het is mij nu helemaal duidelijk wat "spreiding inductie" of "lekinductie" betekend.
Nu begrijp ik ook waarom er soms een condensator over de primaire of de secundaire kant van een HF trafo staat in ontwerpen van HF eindtrappen.
Nu begrijp ik ook waarom draden getwist worden voor het wikkelen van een transformator, om de koppelfactor te verbeteren.
Uw voorbeeld met de grafieken maakte het helemaal duidelijk.

Toch heb ik nog een vraag hierover.
In uw voorbeeld gebruikte u een trafo waarvan de pri/sec. inductie 10µH was, is dit zomaar een waarde of een reële waarde.
Voor mijn trafo's gebruik ik de vaste regel dat de reactantie vier maal de belastingweerstand moet zijn.
Voor een trafo op 50Ω kom ik dan op een inductieve reactantie van 200Ω.
Maar mogelijk dat ik een andere manier van rekenen moet gaan gebruiken.
In uw voorbeeld is de swr het laagst tussen 5 en 10MHz, het gemiddelde is 7,5MHz.
De inductieve reactantie van de wikkeling is daarbij 9,4 maal de belasting weerstand.
En dat blijkt dan weer (toevallig) precies 3 maal π te zijn.
Mijn vraag is wat is nu de beste waarde van de reactantie voor de primaire of secundaire wikkeling van een transformator?

Teveel wikkelingen is niet goed omdat we dan niet zo hoog in frequentie kunnen komen en te weinig is ook niet goed omdat we dan niet laag genoeg in frequentie kunnen komen.

Ik weet niet welk type trafo @TS gebruik of dit op de print is of inderdaad iets met een kern

Beste Henk; deze vraag kwam spontaan in mij op, ik ben op dit moment niet echt bezig met transformators.

"tijd is relatief"

Ha Martin V,

Spontane vragen zijn de mooiste is iets wat je onbewust bezig houd ;)
Ik zou zeggen; Vi = I k (Ri // jXLi // jXCi) / N

De transimpedantie:

Zm = (Rik // jXLi // jXCi) / N in [Volts per Amp]

Ri is de ingangsweerstand
k is de koppelfactor
jXCi is de reactieve stroom (capacitief)
jXLi is de reactieve stroom (inductief)
N is de wikkelverhouding

Als je een uitwerking zou willen zien laat even weten maar maar de dementieloze uitwerking stelt niet veel voor.....

I = U / Z
Vi = V x Zi / ( N x Z )

(hier in is Zi = Rik // jXi)

Dementieloze overdrachtsfunctie wordt;

ηi = Vi / V = Zi / ( N Z ) = Zm / Z

( η betekend de complexe windingsverhouding )

Wat is nu in eerste orde belangrijk om weinig of geen overdrachtsverliezen op te lopen :?
Dat is een lage tussenschakeldemping deze demping is opgebouwd uit diverse zaken.

In de eerste plaats is een en ander afhankelijk van N dit zou 1:1 kunnen zijn.
Daarna de jXL deze wordt bepaald door je laagste frequentie en wordt beinvloed door de Al van het kern materiaal.
Maar er spelen meer zaken een rol denk aan de k koppelfactor QF = Lp / Lsp hier heb je de eerste vraag die je stelde L spreiding primair.

We zouden een praktijk situatie kunnen uitwerken met een bestaande kern en frequentie gebied en een bepaalde manier van wikkelen.
Als het om een RF uitgangstransformator gaat zijn heel veel zaken van belang veel meer als ik opgeschreven heb ik heb transformatoren gebouwd daar passeerde een elektrische stroom van 15 Amp. hoogfrequent :o

Nog even over het simuleren als je daar enige waarde aan wilt hechten moeten de modellen nauwkeurig zijn dit geldt voor luchtspoelen maar zeker als er ferriet mee gemoeid is.
Dit vergt veel rekentijd kan wel oplopen tot 4 uur.....
Ik heb van heel veel ferriet de parameters overwegend moet je die bij de fabrikant opvragen of zelf meten want die vindt je beperkt in het data blad.

Er is dus geen eenduidige waarde ( met de duim omhoog ) voor de jXL de reactantie die is afhankelijk van diverse parameters !
Wel is er een goede combinatie mogelijk je kunt een beetje schuiven wikkeling meer of minder net een ander Al.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Op 24 september 2020 14:59:40 schreef Martin V:
Mijn vraag is wat is nu de beste waarde van de reactantie voor de primaire of secundaire wikkeling van een transformator?

Teveel wikkelingen is niet goed omdat we dan niet zo hoog in frequentie kunnen komen en te weinig is ook niet goed omdat we dan niet laag genoeg in frequentie kunnen komen.

Eigenlijk heb je daarmee je vraag zelf al beantwoord.

Die '200 ohm voor de laagste frequentie' is een goede vuistregel onder amateurs. Het is een praktijkwaarde. De SWR wordt dan ca. 1,5.
Als er geen andere effecten bestonden, zou je de reactantie veel hoger kunnen kiezen; de invloed op de 50 ohm zou dan veel kleiner zijn. Maar die vlieger gaat niet op. Er zijn helaas wél andere effecten, en die gaan sterker spelen met een hogere spoelwaarde. Je kunt dus niet te laag gaan, maar ook niet te hoog.

10 µH is de waarde van een spoel die op 3,5 MHz ongeveer 200 ohm is. Onder de 3,5 MHz loopt daardoor de SWR weer wat op.
Hoe beter de koppelfactor (dus dichter bij 1), hoe hoger in frequentie je kunt gaan bij dezelfde zelfinductie van de wikkelingen. Een betere koppelfactor krijg je door de draden beter in elkaar te twisten, maar bij een vermogenstrafo heb je ook een bepaalde draaddikte nodig, dus daar zit een grens aan. Vandaar het schipperen tussen hoog en laag. Van 3,5 tot 30 MHz kán, en sommige fabrikanten redden het zelfs vanaf 1,6 MHz al, maar met beperkingen. Gelukkig wordt IN de versterker nooit een SWR gemeten...! :)
Met heel dunne draad zou het 'breedbanden' veel gemakkelijker gaan, maar dan kan er maar een paar mW door.

Als je op maar één frequentie werkt, is er trouwens nooit een probleem. Je kunt de spreidingszelfinductie altijd 'absorberen' in de rest van de schakeling. In feite stem je hem dan af op de werkfrequentie.

Het zijn juist de breedbandtrafo's die wat meer slimmigheid nodig hebben bij het ontwerpen. Aan de andere kant ontloop je zo weer wat problemen, die je bij scherp afgestemde ringkernspoelen zou hebben. Als breedbandkring kan een ringkern meer vermogen overbrengen dan als afgestemde kring. Dat moet je allemaal later maar eens googelen.

Natuurlijk hoef je het wiel niet opnieuw uit te vinden; van bijv. Amidon zijn er wel ontwerpdocumenten, en ook zijn er talrijke andere boekjes over het werken met ringkernen die o.a. de breedband HF vermogenstrafo behandelen.
Kijk ook eens naar de website van ON9CVD, het gedeelte over ferriet- en ijzerpoederkernen: http://home.scarlet.be/on9cvd/Ferriet.html

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org