Stromwandler für Strommessung

[Michael Rübig]

Hi Leute,
ich möchte in meinen Regel-Trenntrafo ein Zeigermessgerät zur Anzeige
des Sekundärstroms einbauen.
Man könnte sowas natürlich über einen Shunt machen, dann
Präzisionsgleichrichter, Verstärker, usw.
Man bräuchte halt noch eine Spannungsquelle, also nochmal einen Trafo.

Da ich demletzt über den Stromwandler (induktiv) gestolpert bin, bin ich
auf die Idee gekommen, dass das doch auch viel einfacher gehen müsste:

- Ferrit-Kern
- einige Primärwindungen, viele Sekundärwindungen
An die Sekundärwicklung einen ganz normalen Brückengleichrichter und
daran das Messgerät. Der Spannungsabfall am Gleichrichter dürfte dann
keine große Rolle mehr spielen.

- Ich möchte bis zu 2A messen
- Mein Zeigerinstrument hat 120Ohm und benötigt 0,5mA bei Vollausschlag

Ich bräuchte also auf der Sekundärseite 4000x so viele Windungen wie auf
der Primärseite.

Und wieviele benötige ich auf der Primärseite?
Ich habe da ein wenig rumsimuliert und meine, auf folgenden Zusammenhang
gekommen zu sein.

Die Grenzfrequenz auf der Sekundärseite aus L und R muss unter 50Hz
liegen. Daraus könnte ich dann die nötige Induktivität ermitteln.

Ich habe hier mal einen Ferrit-Ringkern bewickelt, habe aber schon weit
vor den 4000 Windungen aufgegeben. Wie würdet Ihr das angehen?

Michael

 

[Michael Rübig]

Ich habe da mal weiter drüber nachgedacht:

Und wieviele benötige ich auf der Primärseite?
Ich habe da ein wenig rumsimuliert und meine, auf folgenden Zusammenhang
gekommen zu sein.

Die Grenzfrequenz auf der Sekundärseite aus L und R muss unter 50Hz
liegen. Daraus könnte ich dann die nötige Induktivität ermitteln.

Weiterhin muss ich dafür sorgen, dass der Gleichrichter keine großen
Fehler einbringt, also muss die theoretische Leerlaufspannung auf der
Sekundärseite viel größer sein, als die Flussspannung der Dioden.
Ich nehme als angepeilte Sekundärspannung einfach mal 40V an.
Die Spannung auf der Primärseite kann 4000mal kleiner sein, also 10mV.

Nunn muss die Primärinduktivität (im Leerlauf) so groß sein, dass bei 2A
(Vollausschlag des Messgerätes) 10mV an Ihr abfallen.

Hab ich mir noch alles richtig hergeleitet oder bin ich völlig auf dem
Holzweg?

Michael

 

[MaWin]

"Michael Rübig" <michaely@bigfoot.de> schrieb im Newsbeitrag
news:3s11voFlg0v8U1@individual.net...

Und wieviele benötige ich auf der Primärseite?

Es gibt eine maximale Spannung pro Windung die in diesem Anwedungungsfall
deutlich unterschritten wird, also reicht 1 Windung.

Die Grenzfrequenz

noe.

Nunn muss die Primärinduktivität (im Leerlauf) so groß sein, dass bei 2A
(Vollausschlag des Messgerätes) 10mV an Ihr abfallen.

Noe. Primaere Induktivitaet bei idealem Trafo ist 0, naemlich die transformierte

Induktivitaet des sekundaer angeschlossenen.

Ich habe hier mal einen Ferrit-Ringkern bewickelt, habe aber schon weit vor
den 4000 Windungen aufgegeben. Wie würdet Ihr das angehen?

Offenkundig wandelt man nicht auf 120 Ohm/0.5mA(16.6V), sondern fuer einen
kleineren Widerstand und kleinere Spannung bei groesserem Strom sekundaer
und doch einen aktiven Gleichrichter wenn man keine Ringkern-Wickelmaschine
hat.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
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Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Dieter Wiedmann]

Michael Rübig schrieb:

- Ferrit-Kern

Kann man nehmen, besser sind hier (50Hz!) Eisenblechkerne.

- einige Primärwindungen,

Selbst mit *einer* Windung klappt das.

viele Sekundärwindungen
An die Sekundärwicklung einen ganz normalen Brückengleichrichter und
daran das Messgerät. Der Spannungsabfall am Gleichrichter dürfte dann
keine große Rolle mehr spielen.

Geht.

Ich bräuchte also auf der Sekundärseite 4000x so viele Windungen wie auf
der Primärseite.

Du hast keinen Kopplungsfaktor von 1, zudem würde ich noch einen
Lastwiderstand parallel zum Instrument schalten, das reduziert die
Windungszahl auf ein erträgliches Maß.


Gruß Dieter

 

[Dieter Wiedmann]

MaWin schrieb:

120 Ohm/0.5mA(16.6V)

60mV.


Gruß Dieter

 

[MaWin]

"Dieter Wiedmann" <Dieter.Wiedmann@t-online.de> schrieb im Newsbeitrag
news:435B71C6.44CDA8E8@t-online.de...

60mV.

Oh. Plausibilitaetskontroller hat offenbar versagt.
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[Michael Rübig]

Dieter Wiedmann schrieb:

Michael Rübig schrieb:


- Ferrit-Kern


Kann man nehmen, besser sind hier (50Hz!) Eisenblechkerne.

Gibts sowas in klein zum selbst bewickeln zu kaufen?

- einige Primärwindungen,


Selbst mit *einer* Windung klappt das.

Umso besser.

viele Sekundärwindungen
An die Sekundärwicklung einen ganz normalen Brückengleichrichter und
daran das Messgerät. Der Spannungsabfall am Gleichrichter dürfte dann
keine große Rolle mehr spielen.


Geht.


Ich bräuchte also auf der Sekundärseite 4000x so viele Windungen wie auf
der Primärseite.


Du hast keinen Kopplungsfaktor von 1,

Spielt das eine große Rolle? In die Nähe von 1 sollte man doch schon
kommen, oder?

zudem würde ich noch einen
Lastwiderstand parallel zum Instrument schalten, das reduziert die
Windungszahl auf ein erträgliches Maß.

Mit 10 Ohm, einem Gleichrichter und geschätzten 100Windungen auf einem
Ferrit-Kern (ca. 2,5cm Durchmesser) war bei 50Hz kein Land zu gewinnen.
Bei 500Hz gings schon relativ gut.

Wie dimensioniere ich sowas? Ich muss ja sekundär eine Induktivität
zusammenbringen. Wie groß hat die zu sein? So, dass die Grenzfrequenz
aus Lsec und Lastwiderstand deutlich unter 50Hz liegen?
Oder liege ich da total falsch.

Michael

 

[Michael Rübig]

Hallo Mawin,

Noe. Primaere Induktivitaet bei idealem Trafo ist 0, naemlich die transformierte
Induktivitaet des sekundaer angeschlossenen.
Und wie transformiere ich das formeltechnisch?

Ich habe hier mal einen Ferrit-Ringkern bewickelt, habe aber schon weit vor
den 4000 Windungen aufgegeben. Wie würdet Ihr das angehen?


Offenkundig wandelt man nicht auf 120 Ohm/0.5mA(16.6V), sondern fuer einen
kleineren Widerstand und kleinere Spannung bei groesserem Strom sekundaer

soweit war ich auch schon. Allerdings brauche ich sekundär schon
ordentlich Spannung, damit der Gleichrichter nicht zu viel Fehler
reinbringt.

und doch einen aktiven Gleichrichter wenn man keine Ringkern-Wickelmaschine
hat.

Im Geschäft hätte ich einen Azubi
Mal sehen...

Michael

 

[MaWin]

"Michael Rübig" <michaely@bigfoot.de> schrieb im Newsbeitrag
news:3s2659Fm230aU1@individual.net...

Und wie transformiere ich das formeltechnisch?

Wenn sekundaer eine 1 H Spule dranhaengt, und eine Sekundaerspannung von
1V fuer 1 Sekunde anliegt, steigt der Sekundaerstrom um 1A. Hat der Trafo
sekundaer 10 Windungen und primaer nur 1, reichte dafuer eine
Primaerspannung von 0.1V, aber der Strom stieg um 10A, primaer erscheint
die Spule wie 0.01H, also quadratisch zum Windungsverhaeltnis.

Allerdings brauche ich sekundär schon ordentlich Spannung, damit der
Gleichrichter nicht zu viel Fehler reinbringt.

Sie sekundaere Spannung stellt sich einfach wie benoetigt von selbst ein
(und erscheint ruecktransformiert auf Primaerseite, so weit die
Primaerseite die Spannung liefern kann, bei Mikrovolt kann sie das sicherlich),
deswegen heisst er ja Stromwandlertrafo.

Also auch bei 4000 Windungen (mit nominell wie Dieter richtig bemerkt
60mA am Messgeraet, also 15uV primaer) erscheinen einfach die vom
Brueckgleichrichter benoetigten 1.5V sekundaer (375uV primaer).
Schliesst du parallel zum Messinstrument (und nicht Sekundaerwicklung)
13,33 Ohm an, brauchst du nur noch 400:1 Windungen.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
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Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Ernst Keller]

On Sun, 23 Oct 2005 21:17:40 +0200, Michael Rübig <michaely@bigfoot.de> wrote:

Dieter Wiedmann schrieb:
Michael Rübig schrieb:


- Ferrit-Kern


Kann man nehmen, besser sind hier (50Hz!) Eisenblechkerne.

Gibts sowas in klein zum selbst bewickeln zu kaufen?

- einige Primärwindungen,


Selbst mit *einer* Windung klappt das.

Umso besser.

Versuch es doch mit einem (kleinen)Ringkerntrafo einer Halogenleucht,

vielleicht hat die Primärwicklung ja schon genügend Windungen.

Ernst

--
Was ist TOFU? Wieso finden die anderen meine Artikel schwer zu lesen?
TOFU steht für "Text Oben, Fullquote Unten". Das ist eine Unart, die einen
nicht nur in dieser Newsgroup, sondern im ganzen Netz unbeliebt macht.
Lies "Wie zitiere ich im Usenet?": http://www.afaik.de/usenet/faq/zitieren/.

 

[Michael Rübig]

Hallo Mawin,

Und wie transformiere ich das formeltechnisch?


Wenn sekundaer eine 1 H Spule dranhaengt, und eine Sekundaerspannung von
1V fuer 1 Sekunde anliegt, steigt der Sekundaerstrom um 1A. Hat der Trafo
sekundaer 10 Windungen und primaer nur 1, reichte dafuer eine
Primaerspannung von 0.1V, aber der Strom stieg um 10A, primaer erscheint
die Spule wie 0.01H, also quadratisch zum Windungsverhaeltnis.

Gute Beschreibung, danke.

Allerdings brauche ich sekundär schon ordentlich Spannung, damit der
Gleichrichter nicht zu viel Fehler reinbringt.


Sie sekundaere Spannung stellt sich einfach wie benoetigt von selbst ein
(und erscheint ruecktransformiert auf Primaerseite, so weit die
Primaerseite die Spannung liefern kann, bei Mikrovolt kann sie das sicherlich),
deswegen heisst er ja Stromwandlertrafo.

Der Stromwandlertrafo wandelt aber nur dann richtig gut, wenn er am
Ausgang kurzgeschlossen ist. Ein Lastwiderstand und ein Gleichrichter
sind da dann schon eine Störgröße.
Nun muss ich das ganze so auslegen, dass insbesondere der nichtlineare
Gleichrichter keine große Rolle mehr spielt. Den Fehler durch den
Widerstand kann man ja wahrscheinlich einigermaßen mit einem Trimmer
wegtrimmen. Den Fehler, den der Gleichrichter einbringt allerdings nicht.

Also auch bei 4000 Windungen (mit nominell wie Dieter richtig bemerkt
60mA am Messgeraet, also 15uV primaer) erscheinen einfach die vom

Dein Plausibilitätskontrollsystem mag heute wohl nicht so recht.
Es sind 60mV, nicht mA.

Brueckgleichrichter benoetigten 1.5V sekundaer (375uV primaer).
Schliesst du parallel zum Messinstrument (und nicht Sekundaerwicklung)
13,33 Ohm an, brauchst du nur noch 400:1 Windungen.

Dann bin ich mit meinem ersten Versuch ja schon relativ gut dran.
Mit ca. 100 Windungen gehts schon bei 500Hz einigermaßen.
Mit 4mal so vielen Windungen habe ich die 16fache Induktivität, dann
reichts auch für 50Hz.

Oder stochere ich schon wieder im Dunkeln?

Michael

 

[MaWin]

"Michael Rübig" <michaely@bigfoot.de> schrieb im Newsbeitrag
news:3s28qqFlt3l7U1@individual.net...

Dein Plausibilitätskontrollsystem mag heute wohl nicht so recht.

Stimmt.

Mit ca. 100 Windungen gehts schon bei 500Hz einigermaßen.
Mit 4mal so vielen Windungen habe ich die 16fache Induktivität, dann reichts
auch für 50Hz.

Induktivitaet voellig wurscht (soll 0 sein),
Kopplung ist relevant.

Der perfekte Trafo wird's natuerlich nur mit dem perfekten Kern
Moeglichst hohe Permeabilitaet
(wenn mich mein Plausibilitätskontrollsystem nicht wieder truegt).
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
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de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Michael Rübig]

MaWin schrieb:

"Michael Rübig" <michaely@bigfoot.de> schrieb im Newsbeitrag
news:3s28qqFlt3l7U1@individual.net...

Dein Plausibilitätskontrollsystem mag heute wohl nicht so recht.


Stimmt.


Mit ca. 100 Windungen gehts schon bei 500Hz einigermaßen.
Mit 4mal so vielen Windungen habe ich die 16fache Induktivität, dann reichts
auch für 50Hz.


Induktivitaet voellig wurscht (soll 0 sein),
Kopplung ist relevant.

Das verstehe ich jetzt nicht. Offenbar ist das ganze Frequenzabhängig.
Wenns da keine Induktivität gibt, wo ist dann der frequenzbestimmende
Faktor? Warum gehts bei 500Hz und bei 50Hz nicht. Irgendwo habe ich da
einen Hochpass-Effekt drin. Also muss da doch ne Induktivität
reinspielen. Oder wie?

Der perfekte Trafo wird's natuerlich nur mit dem perfekten Kern
Moeglichst hohe Permeabilitaet
Nach Deiner Erklärung ist die Permeabilität ja wurscht, Induktivität ist

eh Null

(wenn mich mein Plausibilitätskontrollsystem nicht wieder truegt).

Kann ich grad nicht beurteilen, weil ichs eh noch nicht richtig
verstanden habe.

Michael

 

[Dieter Wiedmann]

Michael Rübig schrieb:

Eisenblechkerne.

Gibts sowas in klein zum selbst bewickeln zu kaufen?

Als Band für Ringkerne kaum.

Wie dimensioniere ich sowas? Ich muss ja sekundär eine Induktivität
zusammenbringen. Wie groß hat die zu sein? So, dass die Grenzfrequenz
aus Lsec und Lastwiderstand deutlich unter 50Hz liegen?
Oder liege ich da total falsch.

Nö, bei Z_sec=R_L hast du Leistungsanpassung, der Rest ergibt sich durch
Nachdenken.


Gruß Dieter

 

[Michael Rübig]

Wie dimensioniere ich sowas? Ich muss ja sekundär eine Induktivität
zusammenbringen. Wie groß hat die zu sein? So, dass die Grenzfrequenz
aus Lsec und Lastwiderstand deutlich unter 50Hz liegen?
Oder liege ich da total falsch.


Nö, bei Z_sec=R_L hast du Leistungsanpassung, der Rest ergibt sich durch
Nachdenken.

Ahja. Da ich keine Leistungsanpassung will sonder am Ausgang prinzipiell
ein Kurschluss sein soll (idealer Stromwandler), muss XL >> Rlast sein.
Bei 1H habe ich ein XL von 314Ohm.
Wenn ich dann weniger als 10Ohm Last habe, sollte das hinreichend genau
werden.
Der Gleichrichter spuckt halt noch ein bißchen rein oder wie
berücksichtige ich den?

Michael

 

[Dieter Wiedmann]

Michael Rübig schrieb:

Der Gleichrichter spuckt halt noch ein bißchen rein oder wie
berücksichtige ich den?

Kalibrieren.


Gruß Dieter

 

[Michael Rübig]

Dieter Wiedmann schrieb:

Michael Rübig schrieb:


Der Gleichrichter spuckt halt noch ein bißchen rein oder wie
berücksichtige ich den?


Kalibrieren.
Muss ich eh.

Ist der Fehler durch den Gleichrichter linear?

Unser Azubi hat uns gerade 1,5H auf nen Ringkern gewickelt. Mal schauen,
obs klappt.

Michael

 

[Dieter Wiedmann]

Michael Rübig schrieb:

Ist der Fehler durch den Gleichrichter linear?

Nein.

Unser Azubi hat uns gerade 1,5H auf nen Ringkern gewickelt.

Habt ihr keine Besen?;-)


Gruß Dieter

 

[Marte Schwarz]

Hallo Michael,

Wenn Dein Kern bereits mehrere 100 Windungen hat, dann legt sich als
Spannungsabfall Deines Gleichrichters einige x0 mV hin, die Du gegenüber den
yy0 V von Deinem Trafo getrost vergessen lassen. D brauchst Du sicher nix
kalibrieren. Aber Du solltest darauf achten, dass dein Kern entsprechend
induktivität auf die Windungen gibt. Frag mich jetzt nicht mehr auswendig,
wie, aber es gibt da auch die Spannungs-Zeit-Fläche, die einzuhalten ist.
Die ist IMHO vom Kern abhängig. Ist schon ne Weile her, dass ich damit
herumgemacht habe...

Marte

"Michael Rübig" <michaely@bigfoot.de> schrieb im Newsbeitrag
news:3s43mdFm96ppU1@individual.net...

Wie dimensioniere ich sowas? Ich muss ja sekundär eine Induktivität
zusammenbringen. Wie groß hat die zu sein? So, dass die Grenzfrequenz
aus Lsec und Lastwiderstand deutlich unter 50Hz liegen?
Oder liege ich da total falsch.


Nö, bei Z_sec=R_L hast du Leistungsanpassung, der Rest ergibt sich durch
Nachdenken.

Ahja. Da ich keine Leistungsanpassung will sonder am Ausgang prinzipiell
ein Kurschluss sein soll (idealer Stromwandler), muss XL >> Rlast sein.
Bei 1H habe ich ein XL von 314Ohm.
Wenn ich dann weniger als 10Ohm Last habe, sollte das hinreichend genau
werden.
Der Gleichrichter spuckt halt noch ein bißchen rein oder wie
berücksichtige ich den?

Michael

 

[Michael Rübig]

Hallo Dieter,
erstmal danke für die Unterstützung.

Ist der Fehler durch den Gleichrichter linear?


Nein.

Ich hab das jetzt mal mit dem neuen Kern kurz ausprobiert. Geht nicht.
Warum nicht ist mir jetzt egal, ich machs jetzt aktiv, hab die Nase
voll. Da gehts dann hoffentlich auf Anhieb.

Naja, Mawin hats ja gleich gesagt...
Aber so lernt man halt, zumal ich nun meine, auch den Flusswandler
(Trafo) einigermaßen verstanden zu haben.

Unser Azubi hat uns gerade 1,5H auf nen Ringkern gewickelt.

Habt ihr keine Besen?;-)

fliegende? Das ist das nächste Projekt, ich komme dann auf Dich zurück.

Michael