inschakelprobleem van transformator

daar is het nu een beetje laat voor , kga volgend jaar naar de hoge school gaan.
Ik ben er alleen nog niet uit welke Diepenbeek of Geel.

En op het forum zie je mijn nickname, in het dagelijks leven ga ik door voor glenn, vandaar de vraag.

Ik heb toch nog even een vraagje over het begrip verzadiging. Ik weet dat dit begrip wordt gebruikt bij diodes, transistoren, spoelen en kernmaterialen maar bestaat er ook zoiets als een eenduidige definitie van het begrip verzadiging?

Grrttzzz.
WLM

NB
@Freddy en FET
Bedankt voor deze mooie uitleg en zeker de presentatie van Freddy; maarja, dat was ik al gewend van hem.

Voorbeeld:

oorzaak 0  1  2  3  4  5   6    7    8    9    10    ...
gevolg  0  2  4  6  8  9  9.5  9.7  9.8  9.85  9.87  ...

Het hangt een beetje van je definitie af, maar op het oog begint "verzadiging" ongeveer bij 5.
Er kan niet meer in, de boel is vol, "verzadigd".

Okay FET, thanks. Verzadiging betekent dus gewoon dat er een maximum bereikt is. Net zoals bij het eten zeg maar In dit geval een magnetisch veld en in het geval van een tor de collectorstroom etc.

Grttzzz.
WLM

gaat hij volgens een exponentiele curve in verzadiging net zoals een condensator?

Nee; anders. Dat hangt helemaal van de eigenschappen van (in dit geval) de kern af, je kunt ze bij wijze van spreken krijgen (maken) zoals je ze hebben wilt.

Op 12 maart 2009 11:38:13 schreef Freddy:
De trafo is van het type met EI kern. Tijdens de meting was de trafo uit de aard der zaak onbelast, het ging hier om het inschakeleffect van de trafo en niet om iets anders.

De netspannings"sinus" met afgeplatte toppen krijg ik zo aangeboden van mijn energiebedrijf. Zoals hier al opgemerkt wordt dit veroorzaakt door de vele elektronische apparaten die hun stroom opnemen tijdens de sinustoppen.

De piekerige vorm van de magnetiseringsstroom wordt veroorzaakt door dat de kern van transformatoren uit kostenoverweging ver worden uitgestuurd. De magnetiseringscurve van de kern is sterk niet-lineair. Hoe

Dit is een eigenschap van de trafo die jij gebruikte voor deze meting. Maar ik neem aan dat er ook andere / betere kwaliteiten trafo's zijn, met beter kernmateriaal of die ruimer gedimensioneerd zijn en derhalve beter in het lineare gebied blijven. Je gaf zelf al aan dat de gebruikte trafo een oud ding was.

Ik ben benieuwd hoe je metingen mbt inschakelverschijnselen en remanent magnetisme dan zouden uitvallen? m.a.w. hoe representatief is deze meting.

Zo te zien aan de stroompieken moet deze 100VA trafo in nullast al aardig warm worden...?

Ja, die trafo blijft goed dooi. 27,8 W nullastverliezen en een temperatuurverhoging van 28ºC:

Ik vond nog een mooie ILP 225 VA ringkerntrafo. Deze moet ook al inmiddels zo'n 20 jaar oud zijn. Even gekeken wat hier de nullastverliezen zijn. Eerst dacht ik dat de trafo kapot was omdat ik slechts een klein stroompje mat. maar hij is heel: 1,6 W nullastverliezen. Ik denk dat ik hier eens mee ga stoeien.

kan je de scoops dan ook posten? eventueel op je site:p

Hier wat resultaten met de 225 VA ringkerntrafo. Ik heb twee plaatjes geschoten bij het inschakelen op (bijna) nuldoorgang. In het eerste geval is de trafo netjes gedemagnetiseerd bij de tweede meting is de trafo met een DC-stroom van 100mA door de primaire wikkeling vooraf gemagnetiseerd.

Let ook even op de instelling van de stroom-trace, deze zijn in de twee plaatjes anders ingesteld.

18A piek bij een gedemagnetiseerde kern en 25 A bij een gemagnetiseerde kern.

Voor de rest is het vergelijkbaar met de 100 VA trafo maar de inschakeleffecten zijn een graadje erger en de nullaststroom een flink minder.

Om verzadiging ook een beetje visueel voor te stellen: je ziet dat ook op de BH magnetiseringskurve. Bij een toenemende veldsterkte zal de fluxdichtheid op een bepaald moment niet meer lineair volgen. De kurve plooit plat. Vol is vol, meer krachtlijnen kunnen niet door de kern.

- - big bang - -

Op 11 maart 2009 12:11:43 schreef Freddy:
[...]Onzin!
Het magneetveld in de kern is kontinu wisselend, en dit op en afbouwen van het veld zal direkt na het inschakelen starten. En een tegen emk wordt opgewekt zodra een wisselspanning wordt aangeboden.

Waarom wel de zekeringautomaat af en toe aanspreekt heeft een andere oorzaak. Dit heeft van doen met het moment waarop de trafo wordt uitgeschakeld en op een later tijdstip weer wordt ingeschakeld.

juist.
Afhankelijk op welk moment je inschakelt petst die zekering eruit. hangt er vanaf op welk moment je laatst uitgeschakeld had ook. en

inschakelen op nuldoorgang is daarbij meest gevaarlijk. maar dat had je zelf al gemeten ook blijkbaar.
Als je pech hebt om in te schakelen vlak na nuldoorgang in de zelfde zin als de laatste magnetisatiecyclus dan zie je de laagste impedantie dus krijg je meest stroom. en dan is het -boem- zekering eruit. De kern is al 'gesatureerd' (of staat al halverwege) en een gesatureerde spoel is een kortsluiting.

meestal zetten ze bij die grote kanjer een paar ptc in serie met de primaire.

bij grote kanjers zet men een 10 ohm of 20 ohm weerstand in serie. op de secundaire zet je een kleine brug die een elcotje moet laden via een weerstandje en zo een een relais inschakelt. dat relais sluit dan na verloop van tijd die 10 ohm weerstand kort.

@Big bang,
Dat bracht me op een idee. Ik heb even de hysterers-curver van de ringkerntrafo bij verschillende werkspanningen gemeten. Omdat ik het oppervlak van de dwasdoorsnede en de magnetische kern ombekend zijn, en ik niet zoveel zin had on de trafo te slopen, heb ik geen exacte getallen voor de veldsterkte H en de fluxdichtheid B.

Aan deze hysterese curvers kun je mooi zien hoe trafo's op het randje ontworpen zijn!

Freddy: mooi! Ik ben eigenlijk wel jaloers op al die screendumps van jou die alles zo verstaanbaar mooi illustreren. Het staat gewoon voor onze neus op het scherm.
Ik vraag me trouwens af hoe je het voor mekaar gekregen hebt om die BH-curve te kunnen meten, al vermoed ik wel dat je een stroom/fluxdichtheid gemeten hebt. De veldsterkte is stroomgerelateerd, dus stroom meten is in principe genoeg om de "H" te meten, en de "B" waarschijnlijk met een sensor in een geboord gaatje in de kern?
Ik ben nieuwschierig.

- - big bang - -

edit: het verwonderd me echt te zien hoever die kern al zit bij 230V/240V, das wel heel scherp berekend.

Mag ik? Mag ik? even raden. Ik denk dat je in principe een plot zou kunnen maken van de stroom tegen de integraal van de spanning.
De integraal kun je maken door de scoop achter een RC filter met een grote tijdconstante te hangen (1MΩ en 1μF bijvoorbeeld). Mooier kan ook, maar dit werkt volgens mij. En de stroom kan met een klein weerstandje gemeten worden.
De stroom staat dan voor de H, en de spanningsintegraal voor de inductie B.

Een gaatje boren in een ringkerntrafo zonder de wikkelingen te beschadigen lijkt me onmogelijk, dus dat is geen optie.
Frederick gaat door naar de koelkast.

Je eenvoudig de secundaire spanning integreren om de fluxdichtheid in de kern te verkrijgen. Niet de primaire spanning omdat deze vertekend is door de extra spanningsval veroorzaakt door de magnetiseringsstroom. Mijn scoop kan zelf signalen integreren dus een extern RC-netwerk is niet nodig. De stroom is gemeten via een DC-stroomtang, dat scheelt geouwehoer met shuntweerstanden. Vervolgens de scoop zo instellen dat hij een xy plot maakt van de stroom en de geintegreerde spanning. Appeltje eitje dus.
Als nu ook nog eens het exacte aantal primaire windingen en de magnetische lengte van de kern bekend zijn zijn ook nog eens de exaxte waarden voor de veldsterkte te meten. Dit geld ook voor de fluxdichtheid, maar dan is het aantal secundaire windingen en de dwarsdoorsnede van het kernoppervlak nodig.

Nu zit er wel een klein addertje onder het gras: Netspanningstrafo's hebben last van wervelstromen in de kern. Dit kan de stroomvorm wat vertekenen.

Hoewel met de scoop de magnetiseringscurve prima op het scherm te toveren is geef ik zelf de voorkeur aan het extern bewerken van de tracedata: http://www.meettechniek.info/passief/magnetische-hysterese.html

Nu wordt ook duidelijk waarom ze zeggen dat de oppervlakte van de hysteresislus een maat is voor de kernverliezen.

Sterker nog, het oppervlak IS het aantal Joules verlies, per keer dat je hem doorloopt. Want je meet A op de éne as, en V.s op de andere as. De oppervlakte gaat dus in V.A.s, dat is Wattseconde, of Joule.
Dus dat, maal de frequentie (het aantal keer per seconde dat je zoveel energie kwijtraakt), moet het verliesvermogen zijn.
Wat leuk dat zo "letterlijk" te zien.

Interessant, interessant. Weer wat bijgeleerd. Ik was eerst niet goed mee met de integraal van de secundaire spanning. Maar daar kan ik nog wat over nalezen op Meettechniek.

Op 15 maart 2009 01:17:59 schreef Freddy:
Een gaatje boren in een ringkerntrafo zonder de wikkelingen te beschadigen lijkt me onmogelijk, dus dat is geen optie.

Ik had ook weer niet gezien dat het over een ringkern ging, das idd niet praktisch. Maar ik meen gelezen te hebben dat zo'n truuk wel uitgehaald wordt (gaatje met Hallsensor erin) in Elektuur ofzo?
0
F.E.T.: dat klinkt heel aannemelijk. Tis uiteindelijk allemaal zo verstaanbaar. Mag ik hieruit opmaken dat ferrietkernmateriaal (bvb. bij schakelinvertoren) een veel smallere BHcurve vertoont dan siliciumblik van trafo's, omdat de werkingsfrequentie al veel hoger ligt, en de verliezen toch kleiner zijn?

- - big bang - -

ff een vraagje, hoe kan je de kern demagnetiseren? Gewoon de primaire kortsluiten ofzo?

Want ik vrees dat ze me anders gaan nekken met die vraag op men gip voorstelling.

Als het voor jou school is mag verwacht worden dat je er wat moeite voor doet. In dit topic is al vermeld hoe een kern wordt gedemagnetiseerd en in de link die ik zondag postte staat het ook vermeld.

@big bang,
Ik dacht dat de die vraag specifiek aan Frederick had gesteld. Maar inderdaad, ferriet heeft een smallere hystereselus dan siliciumijzer. Maar er moet ook bij vermeld worden dat siliciumijzer wordt uitgestuurd tot zo'n 1,6 T. Dit getal geld voor 50 Hz toepassingen.
Ferriet (afhankelijk van het type en de temperatuur) daar in tegen verzadigd al bij zo'n 0.4 T. Maar zover wordt nooit uitgestuurd omdat het energieverlies per cyclus veel te groot wordt. En hoe meer cycli per seconde (lees frequentie) hoe groter het verliesvermogen. Nu kan er bij natuurlijke convectie slechts een beperkte hoeveelheid warmte worden afgevoerd, dus dat betekend dat de magnetische uitsturing flink beperkt moet worden. Vandaar dat bij geschakelde voedingen een uitsturing van slechts 50 of 100 mT (ver onder het verzadigingspunt) niet ongewoon is.

Nog even iets over dat gaatjes boren. Om de fluxdichtheid te meten is het een slecht plan om dit in een lokaal gaatje te doen. De magnetische weerstand van zo'n gaatje is enorm hoog vergeleken met het omringende ijzer. Ook magnetisme kent een soort wet van ohm: die stelt dat de flux φ gelijk is aan de magnetische spanning Um (=I*N) gedeeld door de magnetische weerstand Rm. Een gaatje geboord met omringend ijzer kun je zien als een parallelschakeling van magnetische weerstanden waar het ijzer een veel lagere weerstand heeft. Je ziet al dat de flux de weg van het ijzer wil blijven volgen en in het gaatje nauwelijks een flux te bemerken valt. (Van dit effect wordt dankbaar gebruik gemaakt bij magnetische afschermingen met mu-metaal, maar dat terzijde).

Nu blijft het daar niet bij. Door een gaatje te boren heb je plaatselijk een versmalling in het magnetisch circuit aan gebracht waar de fluxdichtheid hoger is dan in de rest van het circuit. Dit heeft als gevolg dat dit deel nu eerder in verzadiging gaat dan de rest met alle gevolgen van dien.

Als je de flux in een kern wil meten met een flux-sensor moet door het gehele oppervlak een spleet worden gezaagt of geslepen.