Trafo - AC naar DC stroom

rob040

Golden Member

Ik wil onderstaande opzet, een labvoeding (sorry RAAF12, ik weet zo ff geen andere korte naam), maken.

Het gaat me niet om de regeling, dat is in mijn voorbeeld een black box (CO 2016 of CO 2019 ontwerp).

Het gaat om de maximale stroom die ik er rechts uit kan halen.
Trafo is een 36V (18-0-18) 200VA trafo.
Ik ken de vuistregel Inom x 0,6 = IDC.
Dat zou dan zijn 200 / 36 = 5,55 x 0,6 = 3,33A.
Maar waarom is dit zo?

Als ik naar vermogen kijk, dan neem ik als eerste aan dat ik aan de secundaire kant van de trafo een lamp van 36V 200W mag hangen.
Energie (vermogen) kun je niet veranderen, alleen omzetten.
We hebben verliezen in de brugcel en in de regeling.
Als ik 3,33 A trek uit de voeding bij 40V is dat 133W.
De regeling verstookt zo'n 34W. De brugcel ongeveer 5W.
Samen aan DC kant 172W.
Waar gaat de "rest" verloren? Ik zie iets over het hoofd, maar wat...

Toeternietoe

Dubbelgeďsoleerd

Je maakt volgens mij een denkfout.
Als de trafo 200VA is, dan is deze gemaakt voor nominaal 200 VA Secundair.
De trafo mag dan 200 VA leveren, meer mag niet (kortstondig wel) minder mag altijd.
Primair is het iets meer ivm vetliezen.
Als je secundair niets aansluit dan “levert” de trafo 0 VA
Sluit je secundair een belasting aan van 1 Amp, dan levert de trafo 36 VA.
De waarde van 200 VA is dan niet van belang.......

Daar waar een schakeling rookt, vloeit de meeste stroom (1e hoofdwet van Toeternietoe)

De waarde van 5W voor een brugcel bij 5A belasting is wel erg rooskleurig... ;)
(ik denk dat 10W dichter in de buurt komt...)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

De factor wortel(2) is er omdat men bij gelijkrichten en afvlakken van de AC spanning naar de overeenkomstige piekspanning gaat. Daar gaan nog verliezen af die oplopen omdat alle stroom in korte pulsen getrokken wordt. Zo zal men allicht van 0,7 op 0,6 komen.

rob040

Golden Member

@Toeternietoe: Ik belast de voeding aan de rechterkant maximaal (40V, 3,33A) en dus daarmee de trafo ook.

@Arco: Zelfs als het 10W is ben ik nog ergens vermogen verloren...

Toeternietoe

Dubbelgeďsoleerd

Op 3 juli 2022 16:48:07 schreef rob040:
@Toeternietoe: Ik belast de voeding aan de rechterkant maximaal (40V, 3,33A) en dus daarmee de trafo ook.

@Arco: Zelfs als het 10W is ben ik nog ergens vermogen verloren...

Ik snap hem niet.
Je trekt 133 Watt uit de gelijkstroomkant
Je hebt 35 Watt verlies in je voedingsregeling
Je hebt 5 Watt verlies uit je brugcel
Totaal is dan 173 Watt
Denk dat je een 10% verlies in je trafo hebt, rond af op 17 Watt
Zul je primair 190 Watt uit het net halen.

Wat mis je nu?

Daar waar een schakeling rookt, vloeit de meeste stroom (1e hoofdwet van Toeternietoe)

Ha rob040,

Je berekening is redelijk goed let wel op de inbreng van @Aart.
Vdc gemiddeld = 2 VP

Maar waarom denk je dat als de transformator 200 VA kan leveren en jij niet de volledige belasting uitoefent,
de rest verloren gaat dat vraag je niet.
Blijft de boel lekker koel :P

Zelfde idee als @Toeternietoe.......

Groet,
Henk.

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

Dubbelgeďsoleerd

Of denk je:
De trafo is 200 Watt, en de schakeling is 190 Watt (Even Watt en VA gelijkstellen, anders wordt het wel heel erg lastig)
Mis je er 10?

Denk dan (en ga dan terug naar mijn eerste antwoord)
De trafo mag max 200 VA leveren, maar of hij dat levert is afhankelijk van wat er secundair gebeurt.

Denk bv aan een auto, de motor is 100 kW
Maar als je voor een verkeerslicht staat te wachten, dan levert de motor ( behoudens wat verlies)
0 kW. Trek je snel op bij groen, dan levert de motor 100 kW, maar als je dan even verderop op je gewenste snelheid rijd, dan levert de motor maar 40 kW.
Het brandstofgebruik gaat navenant mee met de te LEVEREN kW van de motor.

Daar waar een schakeling rookt, vloeit de meeste stroom (1e hoofdwet van Toeternietoe)
rob040

Golden Member

Ah, ik ben iets aan het najagen dat er niet is. 8)7

Dank voor het meedenken :-), ik ga er mee verder en hoef niet op zoek naar een andere trafo...

Op 3 juli 2022 16:01:13 schreef rob040:
Het gaat om de maximale stroom die ik er rechts uit kan halen.
Trafo is een 36V (18-0-18) 200VA trafo.
Ik ken de vuistregel Inom x 0,6 = IDC.
Dat zou dan zijn 200 / 36 = 5,55 x 0,6 = 3,33A.
Maar waarom is dit zo?

Bij een sinusvormige stroom mag je maar 5,55A uit de transformator halen. Dat zorgt voor koperverliezen van I2R in de transformator.
Zet je achter de transformator een gelijkrichter en een afvlakelco, dan loopt gedurende een groot gedeelte van de tijd geen stroom door de transformator en een klein deel van de tijd (ongeveer op de top van de sinus) een hoge stroom door de transformator. Omdat de koperverliezen kwadratisch is met de momentane stroom heb je in de tweede situatie hogere koperverliezen.
Zie voorbeeld:
We belasten een transformator continu met 5A en de weerstand is 1 Ω De verliezen zijn dan 52.1 W = 25W
Nu belasten we dezelfde transformator met de helft van de tijd met 0A (ronde de nuldoorgang van de sinusspanning) en de andere helft van de tijd met 10A (rond de piekspanning van de sinusspanning).
Nu zijn de verliezen 0,5 x 102.1W = 50W
In deze situatie is de transformator overbelast. De piekstroom moet lager gekozen worden om op 25W uit te komen. De gemiddelde stroom is dus achter een gelijkrichter/elco combinatie lager.
Een goede vuistregel is dus 0,6x de nominale stroom. Heb je een hoge kwaliteit transformator en veel afvlakcapaciteit, dan kan die factor 0,6 nog te hoog zijn en moet dat 0,5 of nog lager zijn.

rob040

Golden Member

Hi ohm pi,

Dat is waar ik naar op zoek was, dank voor de uitleg.
Ik begrijp nu ook dat het toch wel kritisch is om uit een 18-0-18V 200VA trafo max. 40V 3A te halen.
Want als ik naar de factor 0,5 ga haal ik de 3A niet eens. Het gaat afhangen van de praktijk, bouwen en proberen.
Ik las net in het CO2016 topic dat de warmtehuishouding in goede banen leiden best wel spannend is.

pamwikkeling

Special Member

@ ohm pi

We belasten een transformator continu met 5A en de weerstand is 1 Ω De verliezen zijn dan 52.1 W = 25W
Nu belasten we ... de helft van de tijd met 0A ... en de andere helft van de tijd met 10A ...
Nu zijn de verliezen 0,5 x 102.1W = 50W

Op zich is het correct dat er gedurende de helft van de tijd bij een hogere stroom meer verlies is.
Maar gemiddeld gezien over een ganse periode blijft het verlies gelijk.
Ik twijfel eraan of de "opwarmings - tijdsconstante" zo snel is dat deze op basis van halve periodes gaat reageren (lees de trafo gaat verbranden wegens overbelasting).

Zou het niet kunnen dat gedurende het opladen van de condensator ( en dus het trekken van de hogere stroom) het blikpakket van de trafo over gemagnetiseerd wordt?
Om een hogere stroom te kunnen leveren gaat er meer magnetisme moeten zijn. Echter het blikpakket kan niet meer leveren dan de HB curve van het blikpakket toelaat.
Alles wat je er secundair meer uit probeert te halen, moet er primair ook in, maar eenmaal het blikpakket verzadigd is, krijg je de primaire energie niet naar de secundaire zijde.

Bij nominale belasting met een mooie sinus werkt het blikpakket juist onder de verzadigingsgrens, bij een stroom met hoge pieken (hoge crestwaarde, maar gelijkblijvende RMS waarde) wordt het blikpakket verzadigt tijdens de piekstromen.

Het gevolg is dat de pieken lager zullen zijn en het overgebracht vermogen ook.

Correct me I'm wrong ...

Maar gemiddeld gezien over een ganse periode blijft het verlies gelijk.

Fout: P=I2R. Dus niet lineair. En dat middelt niet met 0 in de rest van de periode.

Om een hogere stroom te kunnen leveren gaat er meer magnetisme moeten zijn.

Fout: Magnetisch veld -in een trafo- varieert niet met stroom, enkel met spanning.

Eigenlijk hoort bij een hogere stroom een lager magnetisme.
Het magnetisch veld varieert inderdaad met de spanning.
Door de hogere stroom heb je spanningsverlies tgv de weerstand van het koperdraad van de trafo. De magnetisatie is daardoor ook lager dan bij een onbelaste transformator.
Lees de topic's op dit forum over gebruik van onbelaste magnetrontrafo's maar na.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op 3 juli 2022 22:32:57 (13%)

Dat zou dan zijn 200 / 36 = 5,55 x 0,6 = 3,33A.
Maar waarom is dit zo?

Door de condensator. De spanning uit de trafo is dan 36V * 1.4 = 50.9V Maar dan ga je uit van een oneindig grote buffer condensator in de praktijk is deze spanning een stuk lager.
50.9V x 3.33A = 170W.

Maar je moet ook naar het toaal plaatje kijken. De condensator word alleen op de toppen van de sinus opgeladen dat is dan ca 2mS van een periode van 10mS (100Hz) dus 20% in die 20% van de tijd moet er dan genoeg lading in de condensator komen om gemiddeld 3,33A te leveren. Je krijg dan stroompieken van ruim 10A Als de buffer condensator heel erg groot is dan is de stroom theoretisch 16A.
Door die grote piekstromen is de warmte ontwikkeling in de trafo een stuk groter dan een stroom van 3,33A zou vermoeden.

Als ik 3,33 A trek uit de voeding bij 40V is dat 133W.
De regeling verstookt zo'n 34W. De brugcel ongeveer 5W.
Samen aan DC kant 172W.

Het is een lineaire voeding dus kan je net zo goed 50,9V x 3,33A = 169.4W doen. En dan maakt het niet uit of je de voeding op bijna 0V of 40V instelt bij een stroom van 3,33A. De transformator moet hetzelfde vermogen leveren.

[Bericht gewijzigd door benleentje op 4 juli 2022 00:26:48 (19%)

Op 3 juli 2022 22:30:24 schreef ohm pi:
Eigenlijk hoort bij een hogere stroom een lager magnetisme.
Het magnetisch veld varieert inderdaad met de spanning.

Ik heb toch altijd geleerd dat het magnetisch veld rechtstreeks samenhangt met de stroom.

Wat er gebeurt bij een trafo: zodra je secundair stroom gaat trekken, wordt dit gecompenseerd door een overeenkomstige primaire stroom die de tegengestelde richting heeft. De resulterende invloed op het magnetisch veld blijft daardoor gelijk. Alleen de magnetiseringsstroom blijft over, en die is inderdaad afhankelijk van de spanning. Het magnetisch veld is dus niet rechtstreeks afhankelijk van de spanning, maar indirect, via de stroom.

rob040

Golden Member

Op 4 juli 2022 00:19:40 schreef benleentje:
Maar je moet ook naar het toaal plaatje kijken. De condensator word alleen op de toppen van de sinus opgeladen dat is dan ca 2mS van een periode van 10mS (100Hz) dus 20% in die 20% van de tijd moet er dan genoeg lading in de condensator komen om gemiddeld 3,33A te leveren. Je krijg dan stroompieken van ruim 10A Als de buffer condensator heel erg groot is dan is de stroom theoretisch 16A.
Door die grote piekstromen is de warmte ontwikkeling in de trafo een stuk groter dan een stroom van 3,33A zou vermoeden.

Dank voor de uitleg.
Die piekstromen zijn fors, inderdaad veel meer dan ik zou vermoeden.

Ik kan al eens proberen om alleen met trafo, brugcel en elco te kijken hoe de trafo zich houdt rond de 3A. Ik was van plan te wachten totdat de regeling klaar is, maar das helemaal niet nodig.
Ik heb 4 weerstanden van 5,5Ω (137W), drie in serie levert 3A bij 50V. Ik kan zelfs tot 3,6A gaan...

Op 4 juli 2022 10:10:31 schreef KlaasZ:
[...]Ik heb toch altijd geleerd dat het magnetisch veld rechtstreeks samenhangt met de stroom.

Dat klopt, maar een transformator heeft een zelfinductie. Als je daarop een wisselspanning aansluit is de wisselstroom en dus ook het wisselmagnetisme rechtevenredig met de aangeboden wisselspanning.
Het was eigenlijk een opmerking naar deKees dat hij grotendeels gelijk heeft dat het magnetisch veld in de transformator afhankelijk is van de aangeboden spanning.
Het magnetisch veld in een transformator is vrijwel onafhankelijk van de belastingstroom

[Bericht gewijzigd door ohm pi op 4 juli 2022 18:16:02 (25%)

Ik kan al eens proberen om alleen met trafo, brugcel en elco te kijken hoe de trafo zich houdt rond de 3A.

Die trafo hou dat wel. HEt werkelijk maximum wat een transformator aankan ligt echt een heel stuk hoger zie onderstaand topic.

Een transformator die volgens berekening zo ca 2A zou moeten zijn doet hier 4,4A continu.
https://www.circuitsonline.net/forum/view/158252#highlight=transformat…

Daarmee bedoel ik als de trafo volgens berekening 3,33A is en je hebt 3,5A nodig dan lukt dat prima, we moeten het vaak doen met wat we in huis hebben en dan moet je wel eens de grenzen op zoeken.
De algemene vuistregel zijn zeer handig als ontwerp regel omdat dan weet dat je gegarandeerd binnen de spec's van de trafo blijft en aan de andere kant zijn ze zo algemeen dat het nooit voor alle situaties kan gelden.

rob040

Golden Member

@benleentje: Ik ben ook niet zo bang voor de temperatuur, maar meer voor de spanning.
De specs van mijn regelbare voeding zijn 0-40V, 3A.
Als die 3A zonder (warmte)problemen gehaald wordt, moet de spanning ook nog voldoende zijn.
En dan vergeet ik even de variatie in netspanning, want als die binnen spec aan de minkant zit, kan ik ook nog in de problemen komen.
Nou is het een hobbyproject, dus als ie het hier thuis doet is het goed. :-)

Op die manier. Of de spanning boven de zeg 44V blijf weet ik ook niet, het is inderdaad krap.
Je kan wel bijna 2V spanningsverschil over de diode brug een stuk lager krijgen door een actieve gelijkrichter te gebruiken.

https://www.circuitsonline.net/forum/view/153796

De gegevens van de trafo zijn in nominale spanning en vermogen, dan reken je met een bruggelijkrichter ook de nominale stroom x 0,9.

De spanning is te snijden, welke mes moet ik daarvoor gebruiken?
rob040

Golden Member

Ik zou bijna zeggen: "Wie biedt er meer?" ;)
Hoe kom je op 0,9?

rob040

Golden Member

Ja, alleen gelijkrichten met een brugcel en niet afvlakken.