Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Berechnung der Primärspule eines Trafos


von Dennis B. (mikrohenry)


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Hallo zusammen!

Bin gerade dabei meinen eigenen Hochspannungstrafo zu bauen.
Ich habe bereits zwei Sekundärspulen fertiggestellt.
Für diese habe ich einen Kupferdoppellackdraht mit 0,28mm
verwendet. Jede Sekundärspule hat ca.13'700 Windungen.
Also habe ich zusammen ca. 27'400 Windungen.
Die Spulen werden mit einem geschichteten Eisenkern mit
den Maßen 70mmx70mmx630mm verbunden. Also nur ein Schenkel.
Die Primärspule soll in die Mitte der beiden Sekundärspulen
platziert werden.

Jetzt geht es darum die Primärspule zu dimensionieren.
Als Leistungsaufnahme habe ich mir so ca 5KVA vorgestellt.
Ausgangsseitig so ca.16KV und ca. 300mA.

Leider hat die Recherche im Internet nicht wirklich viel hergegeben.
Es scheint mir auch ziemlich kompliziert zu sein.
Darum bitte ich euch um Hilfe! :)

PS: Im Anhang befindet sich ein Foto von einer der beiden 
Sekundärspulen.

Danke für eure Bemühungen!!!

Grüße

: Verschoben durch Moderator
von Simon K. (simon) Benutzerseite


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Erst Wickeln dann Rechnen? Ist das ein neuer Trend?

von Dennis B. (mikrohenry)


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Hallo!

Ja, ich habe mir schon gedacht, dass die Frage kommt.
Antwort ist: Die Ausgangsspannung ist nicht so wichtig, deshalb habe ich 
die Spulen schon fertiggestellt. Und für einen Strom um die 300mA werden 
die 0,28mm wohl reichen.

Mfg

von Ina (Gast)


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>Ausgangsseitig so ca.16KV und ca. 300mA.

Hhm, aber die Durchschlagspannung von Kupferdoppellackdraht ist doch nur 
rund 5kV, oder?

von Helmut L. (helmi1)


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Dafür gibt es die Transformatorenhauptgleichung

http://de.wikipedia.org/wiki/Transformator

von Dennis B. (mikrohenry)


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Die Durchschlagspannung beträgt laut Hersteller 4KV.

Jedoch habe ich, wie auf dem Bild zu sehen, nach jeder Lage Tränklack 
und Isolationspapier verwendet. Zusätzlich sind es zwei getrennte 
Sekundärspulen. Also ca. 8KV pro Sekundärspule, da diese in Reihe 
geschaltet werden. Ich denke/hoffe mal das die Isolation reicht.
Darüber mache ich mir weniger Sorgen.

Mfg

von Falk B. (falk)


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Hochspannungstrafos wickeln is alles andere als trivial. Aber die 
Grundlagen zu Berechnung der Windungzahlen findet man unter 
Transformatoren und Spulen.

MfG
Falk

von Arno Nyhm (Gast)


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Etwas mehr Angaben zu Deinem Trafo im allgemeinen wären sinnvoll...
Soll er direkt an's Netz angeschlossen werden? Oder soll der Trafo mit 
einer höheren Frequenz betrieben werden - sitzt hinter einer 
Regelelektronik mit Wechselrichtung?! Bei letzterer Version wäre die 
Angabe von angedachter Betriebsfrequenz, Schaltungstopologie, ... nötig 
um die Dimensionierung des Trafos zu bestimmen.
Auch relevant ist die Art der Belastung, wie stark darf die Spannung bei 
welcher Belastung zusammenbrechen, Leerlaufspannung, ...?
Weitere Angaben zum Kern wären auch nötig, gerade wenn es kein Netztrafo 
werden soll, dh. die Betriebsfrequenz über 50Hz liegt.

Genaueres kann man ohne weitere Angaben also gar nicht sagen - auch 
nicht die geeignete Anzahl der Primärwindungen.

von Dennis B. (mikrohenry)


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Hallo!
Vielen Dank für die Antworten!

Der Trafo soll direkt an das 230V Netz angeschlossen werden. Also 50Hz.
Leerlaufspannung soll ca.16Kv betragen. Bei Belastung durch einen 
Lichtbogen Ausgangsseitig sollte die Spannung nicht unter ca. 13KV 
gehen.
Leider weiß ich nicht welche Daten ich noch über den Kern schreiben 
könnte.
Die Maße habe ich ja bereits oben geschrieben (70mmx70mmx630mm, ein 
Schenkel). Besondere Werte über Material oder ähnliches sind mir nicht 
bekannt, da dieser Kern nur aus einer großen Einphasendrossel ausgebaut 
wurde.

Für weitere Anregungen/Lösungsansätze etc. bin ich sehr dankbar.

MfG

von Arno Nyhm (Gast)


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Okay, bei Netzfrequenz ist das mit den Kernmaterial nicht so wichtig - 
Aber die Maße kommen mir jetzt etwas komisch vor - 630mm?! Über einen 
halben meter? Welche Form hat der Kern denn? Sind die 70x70mm die 
Gesamtabmessungen oder der Querschnitt des Schenkels? Ein Skizze könnte 
weiterhelfen - in dem Zusammenhang wäre auch die größe der Wickelräume 
interessant, abstand zwischen Kern und Wicklung, ...

von Udo S. (urschmitt)


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Xyz Zyx schrieb:
> Die Maße habe ich ja bereits oben geschrieben (70mmx70mmx630mm, ein
> Schenkel). Besondere Werte über Material oder ähnliches sind mir nicht
> bekannt, da dieser Kern nur aus einer großen Einphasendrossel ausgebaut
> wurde.

Heisst das das dein Kern nur aus einem Stab besteht? Keine geschlossenen 
Feldlinien?
Interessant.

von Christian L. (cyan)


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Also 5kVA wirst du nicht aus einer Steckdose kriegen. Die liefert, wenn 
sie mit 16A abgesichert ist max. 3680VA.
Auch ist der Wunsch bei einem Lichbogen noch 13kV Ausgangsseitig zu 
erreichen sehr unrealistisch. Du weißt schon, dass ein Lichtbogen sehr 
niederohmig ist? Hohe Spannungen brauchst du da meistens bloß zum 
Zünden. Danach brennt er nur noch mit weniger als hundert Volt bis ein 
paar hundert Volt, je nach Lichtbogen.

LG Christian

von Udo S. (urschmitt)


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Xyz Zyx schrieb:
> Der Trafo soll direkt an das 230V Netz angeschlossen werden. Also 50Hz.
> Leerlaufspannung soll ca.16Kv betragen. Bei Belastung durch einen
> Lichtbogen Ausgangsseitig sollte die Spannung nicht unter ca. 13KV
> gehen.
Und wer oder was begrent dann den Strom der durch den Lichtbogen 
fliesst?

von Udo S. (urschmitt)


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Lass mich raten, du willst einen Tesla Trafo bauen, und das soll die 
primäre Hochspannungsversorgung werden.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Ich glaube, du hast etwas verfrüht die Sekundärspulen gewickelt...
Punkt1: zu übertragende Leistung festlegen -> bei bekannter Frequenz 
(50Hz) und Material ergibt sich der passende Kern (für die üblichen 
Kerne gibt es Tabellen, keine Ahnung, wie das bei deinem offenen Kern 
ist).
Liegt der Kern fest, gibt es einen Wert Windungen pro Volt, 
dementsprechend kannst du ausrechnen, wieviele Windungen primär/sekundär 
es sein müssen.
Drahtstärke dann anhand der fliessenden Ströme festlegen.
Keine perfekte Dimensionierung, aber in der Praxis ausreichend.

Und um jetzt mal andersherum heranzugehen: Du brauchst einen Kern, der 
1,7V/Wdg hat (27400Wdg/16kV). Primär also knapp 400 Windungen.

von Dennis B. (mikrohenry)


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Doch es sind 630mmm, über einen halben Meter :).
Der Kernquerschnitt entspricht 70mmx70mm.
Die Wicklungen der Sekundärspulen sind auf je einem Abflussrohr mit 
einem Außendurchmesser von 110mm. Die Primärspule soll auf ein gleiches 
Rohr gewickelt werden. Jedoch könnte diese auch direkt um den Kern 
gewickelt werden. Ist vielleicht besser, oder?

MfG

von Christian L. (cyan)


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Udo Schmitt schrieb:
> Und wer oder was begrent dann den Strom der durch den Lichtbogen
> fliesst?

Na, sein realer Aufbau, der nicht in der Lage ist den nötigen Strom für 
solch einen Lichtbogen zu liefern.

LG Christian

von Dennis B. (mikrohenry)


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Noch also Info:
Ich habe mich bei dem Bau des Trafos an diesem Video hier orientiert, da 
man so wohl recht gute Ergebnisse erzielen kann.

Es ist mir auch klar, dass man aus einer "normalen Steckdose" keine 5KVA 
rausbekommt. Der Trafo soll dann später mal an einer entsprechenden 
Quelle betrieben werden.

http://www.youtube.com/watch?v=2FA389mg-rQ

MfG

von Falk B. (falk)


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@  Xyz Zyx (mikrohenry)

>Es ist mir auch klar, dass man aus einer "normalen Steckdose" keine 5KVA
>rausbekommt. Der Trafo soll dann später mal an einer entsprechenden
>Quelle betrieben werden.

Was ja auch bei deiner Kompetenz absolut das richtige ist.
Min Jung, lass den Quaaaatsch.
Bau dir eine kleine Teslaspule mit nem 12V Netzteil, ne Zündspule und 
NE555. Das reicht für dich im Moment dicke aus.

MFG
Falk

von Dennis B. (mikrohenry)


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@ Falk Brunner (falk)

> Was ja auch bei deiner Kompetenz absolut das richtige ist.
> Min Jung, lass den Quaaaatsch.
> Bau dir eine kleine Teslaspule mit nem 12V Netzteil, ne Zündspule und
> NE555. Das reicht für dich im Moment dicke aus.


Um irgendwelche Kompetenzen in Frage zu stellen braucht man hier nicht 
zu schreiben. Außerdem ist der Trafo nicht für eine Teslaspule, sondern 
für allgemeine Versuche.
Dankeschön.

MfG

von Udo S. (urschmitt)


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Xyz Zyx schrieb:
> Außerdem ist der Trafo nicht für eine Teslaspule, sondern
> für allgemeine Versuche.

Der Trafo, so er denn tatsächlich Realität werden sollte hat 
Leistungsdaten, das du bei EINEM kleinen Fehler mausetot bist.
Hier wird dir keiner dabei helfen den Darwin Award zu erringen, weil er 
sich sonst mindestens moralisch eine Mitschuld an deinem Ableben -falls 
es dazu kommen sollte- zuschreiben müsste.
Was du vorhast ist in etwa so ungefährlich, als wenn du mit 
Bastelmitteln versuchst mittels geeigneten Chemikalien 100g-weise TNT 
herzustellen.

von Martin S. (sirnails)


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Wären wir bei Gesichtsbuch, würde ich Deinem Kommentar jetzt ein "Like" 
verpassen.

von Dennis B. (mikrohenry)


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Mir ist die Gefahr sehr wohl bekannt und dies ist auch nicht das erste 
Projekt mit Hochspannung in diesen Dimensionen. Man kann auch durch 
einen Nieser sterben... . Eine Schuld für irgendwelche Unfälle trägt 
hier sicherlich keiner. Jeder ist selbst für das verantwortlich was er 
macht.

Für weitere fachliche Antworten bin ich dankbar.

MfG

von High Voltage (Gast)


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Jetzt würde ich doch gerne Photos von deinen bisherigen 
Hochspannungserfahrungen sehen.

Beschreib deine Projekte doch mal. Jetzt bin ich richtig neugierig!

von Dennis B. (mikrohenry)


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Ich habe schon mehrere Teslaspulen in den verschiedensten Größen gebaut.
Jabobsleitern von klein bis sehr groß und cap banks.
Vom Zeilentrafo bis hin zu mehreren Messwandlern und Mots/Neontrafos 
alles als Trafo dafür verwendet.

Das Bild ist beim wickeln einer der Teslaspulen entstanden.

Und Sie Herr "High Voltage"?

@ Xyz Zyx (mikrohenry)

>Für weitere fachliche Antworten bin ich dankbar.

Wer helfen will kann gerne schreiben wer nicht einfach lassen!

MfG

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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> Und um jetzt mal andersherum heranzugehen: Du brauchst einen Kern, der
> 1,7V/Wdg hat (27400Wdg/16kV). Primär also knapp 400 Windungen.

Und das wird schwierig:

Der ohmsche Widerstand der Primaerwicklung soll ja niedrig sein, damit 
Dir der Trafo nicht in Ruhe bereits 1kW verbraet..... ;-)

Wenn Du aber einen Widerstand von z.b. 400 Ohm bei den 400 Windungen 
erreichen willst, jede Windung auf 110mm Kern 0.345m lang ist, brauchst 
Du einen Draht mit 2.8 Ohm/meter ....hmmmmmmmmm... der wird dann also so 
dünn, dass Du den erforderlichen Strom garnicht mehr durchbekommst.....

Gruss

Michael

von Dennis B. (mikrohenry)


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Endlich wieder eine hilfreiche Antwort! Danke :).

Ja genau Primärwicklung soll einen geringen Widerstand haben. Was 
spricht dagegenn dies zu erreichen. Wenn ich z.b. versuche 
Kupferlackdraht 1,8mm / 400Wdg? Ich möchte doch keine 400Ohm Primär. 
Oder wie kommst du auf 400Ohm?

MfG

von Falk B. (falk)


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@  Michael Roek (mexman)

>> Und um jetzt mal andersherum heranzugehen: Du brauchst einen Kern, der
>> 1,7V/Wdg hat (27400Wdg/16kV). Primär also knapp 400 Windungen.

Sowas kann man bauen, den richtigen Kern vorausgesetzt.

>Und das wird schwierig:

Nö.

>Der ohmsche Widerstand der Primaerwicklung soll ja niedrig sein, damit
>Dir der Trafo nicht in Ruhe bereits 1kW verbraet..... ;-)

Ja.

>Wenn Du aber einen Widerstand von z.b. 400 Ohm bei den 400 Windungen
>erreichen willst,

Was will keiner. Es soll ja eben KEINE Heizung werden.

>jede Windung auf 110mm Kern 0.345m lang ist, brauchst
>Du einen Draht mit 2.8 Ohm/meter ....hmmmmmmmmm... der wird dann also so
>dünn, dass Du den erforderlichen Strom garnicht mehr durchbekommst.....

Wer bitteschön will bei einem 1kVA Trafo 400 Ohm 
Primärwicklungswiderstand haben? Keiner!

Lies mal was über Transformatoren und Spulen.

MfG
Falk

P S Kleiner Tip: Wenn man mit 400 Windungen primärseitig an 230V gehen 
will, braucht man mindestens 26cm^2 Eisenquerschnitt, wenn man 1T 
Flußdichte erlaubt. Macht ~5cm Kantenlänge. Gar nicht so viel. Das wird 
dann aber eher nix mit 1kVA und mehr.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Keine Ahnung was das mit den 400 Ohm bedeuten soll...
Wichtig ist, dass du die zul. Stromdichte nicht überschreitest, der 
Draht darf also gerne dicker sein als nötig, üblicherweise ist aber der 
Wickelraum begrenzt, das setzt dem verwendbaren Drahtquerschnitt 
irgendwann ein Ende.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Der Wert oben ist übrigens falsch :-)
Nicht 1,7V/Wdg, sondern 1,7Wdg/V. Bzw 0,59V/Wdg.

von Dennis B. (mikrohenry)


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H.joachim Seifert schrieb:
> Der Wert oben ist übrigens falsch :-)
>
> Nicht 1,7V/Wdg, sondern 1,7Wdg/V. Bzw 0,59V/Wdg.

Das habe ich mir vorhin auch schon gedacht.

Falk Brunner schrieb:
> P S Kleiner Tip: Wenn man mit 400 Windungen primärseitig an 230V gehen
>
> will, braucht man mindestens 26cm^2 Eisenquerschnitt, wenn man 1T
>
> Flußdichte erlaubt. Macht ~5cm Kantenlänge. Gar nicht so viel. Das wird
>
> dann aber eher nix mit 1kVA und mehr.

Ich habe doch weit über 26cm^2 Eisenquerschnitt, also müsste es doch 
gehen?

H.joachim Seifert schrieb:
> üblicherweise ist aber der
>
> Wickelraum begrenzt, das setzt dem verwendbaren Drahtquerschnitt
>
> irgendwann ein Ende.

Ich habe mir noch überlegt die Primärspulen in drei Stück aufzuteilen.
Ich dürfte somit kein Problem mit dem Wickelraum bekommen und die 
Wärmeabfuhr wird auch besser. Also diese drei Primärspulen alle in Reihe 
und die beiden Sekundärspulen auch in Reihe. Im Anhang eine kleine 
Übersicht meiner Idee. Was meint ihr dazu? Gut oder eher schlecht?

MfG

von Daniel (Gast)


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Ist zwar jetzt schon Jahre her aber auf YouTube gibt es ein sehr schönes 
Video von einen Selbstgewickelten Einschenkel-Transformator mit 
beachtlicher Leistung und ahh traumhaft ? !!!

Diese Person hat sich jedoch einen trafokern dafür besorgt und nicht den 
Kern einer Drossel benutzt. Trafoblech ist wie Ferrit, mal abgesehen von 
der Frequenz etc. - Es existieren für jede Anwendung spezielle 
Werkstoffe mit spezifischen Eigenschaften!
Für Kritik oder Falschaussagen habe ich immer ein offenes Ohr, denn 
Wissen ist Macht ;)
Und ich mache alles rund um Elektronik nur als Hobby ...
Liebe Grüße und Ozongeruch aus Hessen ?

von Daniel (Gast)


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PS

Die Primärspule sollte in die Mitte und die beiden Sekundärspulen außen 
und Mittelpunkt geerdet  (Schutzleiter) werden. Wie bei einem 
Ölbrennertrafo  oder Röntgentrafos mit 2 Sekundärspulen-stolzer Besitzer 
:P

von Martin S. (sirnails)


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Daniel schrieb:
> Ist zwar jetzt schon Jahre her

Ja genau! JAHRE HER!

Meine Güte! Muss das immer sein? Macht doch einfach einen neuen Thread 
im OT auf mit dem Titel "Schaut mal, hab was geiles gefunden!" und hört 
endlich auf, urururururalte Threads wieder nach oben zu holen!

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