Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Parallel oder Reihen Schwingkreis (im Royer Converter)


von To _. (ajax20)


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Hallo Leute!

ich hab den Royer Converter nachgebaut und versuch gerade zu begründen 
warum ich sowohl auf der Primär wie auch auf der Sekundärseite ein 
Parallel Schwingkreis verwende. Jetzt bin ich auf ein paar 
wiedersprüchliche Aussagen gestoßen und wüsste gern was richtig und was 
falsch ist.

zum einen Schreibt hier einer:
"im Resonananzfall liegt im Parallelschwingkreis ein Strom-Minimum und 
ein Spannungsmaximum vor, während es im Serienschwingkreis genau 
umgekehrt ist"

wohingegen steht bei Wikipedia Stromüberhöhung:
"Von Stromüberhöhung wird gesprochen, wenn in einem Schwingkreis der 
Strom durch eine Spule bzw. einem Kondensator einen höheren Wert als der 
Strom in der Zuleitung erreicht. Dieser Effekt tritt in einem 
Parallelschwingkreis auf."

auf der Primärseite soll der Strom ja maximal werden, da der für die 
Induzierte Spannung sorgt oder?! Was ist also richtig? Reihe oder 
Parallel?

zur Sekundärseite, im prinzip will ich doch hier nur die Blindleistung 
kompensieren oder? was ist hier sinvoller (die Last hängt immer dran, 
der abstand der Spulen wird nie varriert).

Ich hoffe ihr könnt helfen!

Viele Grüße
Ajax

von Jan R. (Gast)


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Naja,

Ein reihenschwingkreis, hat einen blinwiderstand von 0Ohm ein 
parallelschwingkreis hat einen undefinierten..


Deshalb ist's ja schonmal klar, dass der reihenkreis einen bei einem 
wirwiderstandsfreiem Kreis unendlich und damit am höchsten wäre.


Hoffe ich könnt dir helfen

MfG

von To _. (ajax20)


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Jan R. schrieb:
> Deshalb ist's ja schonmal klar, dass der reihenkreis einen bei einem
> wirwiderstandsfreiem Kreis unendlich und damit am höchsten wäre.

ich glaub in dem Satz ist ein bisschen was durcheinander gekommen. 
Meinst du: bei einem Widerstand gegen 0 (also einem Reihenschwingkreis) 
fließt ein unendlich hoher Strom, nur begrenz vom widerstand der Spule. 
Warum wird dann zur Stromüberhöhung immer ein Parallelschwingkreis 
verwendet?

wenn man sich den Schaltplan von Royer Converter anschaut, ist es da 
überhaupt möglich einen Reihenschwingkreis statt des 
Parallelschwingkreises zu verwenden??

von Falk B. (falk)


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@ To __ (ajax20)

>ich hab den Royer Converter nachgebaut und versuch gerade zu begründen
>warum ich sowohl auf der Primär wie auch auf der Sekundärseite ein
>Parallel Schwingkreis verwende.

Primaät: Das ist ein elementarer Teil der Schaltung, damit wird die 
Schwingung erzeugt.
Sekundär: Damit kann man die Streuinduktivitäten kompensieren und sowmit 
den Koppelfaktor auf nahezu 1 bringen.

>auf der Primärseite soll der Strom ja maximal werden, da der für die
>Induzierte Spannung sorgt oder?!

Naja, nicht ganz. Man will ja nicht beliebig viel Blindleistung dort 
oszillieren lassen, das macht nur sionnlose Verluste.

> Was ist also richtig? Reihe oder
>Parallel?

Parallel

>zur Sekundärseite, im prinzip will ich doch hier nur die Blindleistung
>kompensieren oder?

Nein, die Streuinduktivität des Trafos, damit man einen besseren 
Koppelfaktor und damit mehr übertragener Leistung erreicht.

>was ist hier sinvoller (die Last hängt immer dran,
>der abstand der Spulen wird nie varriert).

Serienschwingkreis. Wobei bei konstantem Aufbau und Last auch ein 
Parallelschwingkreis OK ist.

von To _. (ajax20)


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To __ schrieb:
> wenn man sich den Schaltplan von Royer Converter anschaut, ist es da
> überhaupt möglich einen Reihenschwingkreis statt des
> Parallelschwingkreises zu verwenden??

geht das?
----
Hier mal ein paar Werte von meinen Versuchen heute:

Primärspule: d=100mm 0,132ohm 15,5µH
Sekundärspule: d=90mm 0,085ohm 3,8µH

Prarallel Kondensator im Sekundärschwingkreis:
Eingang: 12V 0,36A  Ausgang: 6,19V (20ohm Lastwiderstand)
reihe Kondensator im Sekundärschwingkreis:
Eingang: 12V 0,28A  Ausgang: 4,82V (20ohm Lastwiderstand)

Wirkungsgrad:
Parallel: 44%
Reihe: 34%
----

Wie hier leute auf Wirkungsgrade von 80% kommen ist mir schleierhaft. 
(by the way Sekundärseite ist noch auf Steckbret, sollte jetzt aber auch 
nicht einen Monster unterschied machen).

Was ich jetzt aber immer noch nicht weiß, wechlche Auswirkung hat die* 
Wahl der Anordnung des Kondensators? Welche vor und nachteile 
ergeben sich? (mal abgesehen davon dass der Wirkungsgrad scheinbar höher 
beim Parallel schwingkreis ist)

von Falk B. (falk)


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@ To __ (ajax20)

>Primärspule: d=100mm 0,132ohm 15,5µH
>Sekundärspule: d=90mm 0,085ohm 3,8µH

>Prarallel Kondensator im Sekundärschwingkreis:

Wert?

>Eingang: 12V 0,36A  Ausgang: 6,19V (20ohm Lastwiderstand)

Welche Schaltung? Mit Gleichrichter?

>reihe Kondensator im Sekundärschwingkreis:
>Eingang: 12V 0,28A  Ausgang: 4,82V (20ohm Lastwiderstand)

>Wirkungsgrad:
>Parallel: 44%
>Reihe: 34%
>----

Naja. Wie sind die Spulen angeordnet?

>Wie hier leute auf Wirkungsgrade von 80% kommen ist mir schleierhaft.

Indem sie das Ganze mal solide durchrechnen, siehe Royer Converter. 
Denn für die Kompensation muss man erstmal den Koppelfaktor bestimmen. 
Man kann im allgemeinen NICHT einfach C2 auch auf die Sekundärseite 
packen!

>(by the way Sekundärseite ist noch auf Steckbret, sollte jetzt aber auch
>nicht einen Monster unterschied machen).

Kommt immer drauf an. Steckbretter haben sich noch nie als sonderlich 
gut erwiesen, bestenfalls mittelmäßig.

>Was ich jetzt aber immer noch nicht weiß, wechlche Auswirkung hat die*
>Wahl der Anordnung des Kondensators? Welche vor und nachteile
>ergeben sich?

Beim Parallelschwingkreis läuft dir bei wenig Last die Ausgangsspannung 
hoch, das ist meist unerwünscht.

von To _. (ajax20)


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ah damn it! hab natürlich vergessen die beide in Resonanz zu bringen. C2 
(80nF) war viel zu klein. Hab das ganze jetzt noch mal mit

C1: 100nF --> Frequenz (gemessen): 128kHz

angepasst C2: 470nF (ein bisschen groß, aber einen 400nF hab ich leider 
gerade nicht da)

Hier mal die Werte und man siehe was passiert wenn die Parallel 
geschaltet sind:

Prarallel Kondensator im Sekundärschwingkreis:
Eingang: 12V 1,55 A  Ausgang: 14,4V(20ohm Lastwiderstand)
reihe Kondensator im Sekundärschwingkreis:
Eingang: 12V 0,31A  Ausgang: 5,37V (20ohm Lastwiderstand)

Wirkungsgrad:
Parallel: 57%
Reihe: 40%

Die Eingangsleistung ist mir erlichgesagt ein bisschen zu hoch, ich 
brauch sekundär <5W. Die anpassung kann ich lediglich über die 
Eingangsspannung vornehmen oder? (Was ich da jedoch beobachtet habe ist, 
dass dann auch der Wirkungsgrad ein bisschen schlechter wird)

von Falk B. (falk)


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@ To __ (ajax20)

>Die Eingangsleistung ist mir erlichgesagt ein bisschen zu hoch, ich
>brauch sekundär <5W.

> Die anpassung kann ich lediglich über die
>Eingangsspannung vornehmen oder?

Nö, über die Windungsverhältnisse deiner Spulen. Die Eingangsspannung 
ist doch meist fest und konstant.

>(Was ich da jedoch beobachtet habe ist,
>dass dann auch der Wirkungsgrad ein bisschen schlechter wird)

Ja, dass sind aber Nebeneffekte.

von To _. (ajax20)


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okay, erst mal danke dazu.

Ich glaub ich bin da falsch ran gegangen.

Wenn ich das ganze System mal von hinten nach vorne aufzäume.

meine Elektronik benötigt ~300mA bei 5V, das enspricht einem 
Lastwiderstand von 16,6 ohm. Davor kommt ein 5V Festspannungsregler, der 
braucht eine Eingangsspannung von min 7,5V und Verbraucht selbst 0,01W. 
Davor kommen die gleichrichter Dioden. an denen Fällt auch noch mal 
0,5V*2 ab. Das heißt mein Sekundärschwinkreis muss min. effektiv 8,5V 
bei einem Lastwiderstand von 16,6 ohm liefern. Soweit einigermaßen 
richtig?

Jetzt wirds komplitziert. Wie geh ich vor bei der Auslegung der 
Sekundärspule vor? Was ich bräucht wär ein Gütekriterium durch das ich 
den die optimale Sekundärspule auslegen kann. D.h. ich bräuchte eine 
Funktion N_sek bzw L_sek in abhänigkeit von ... ?? dies könnt ich dann 
expirimentell bestimmen durch variation von N_sek, beim Optimum hätte 
ich dann die optimale Sekundärspule gefunden. Die Frage ist nur wie 
könnte ein solches Gütekriterium aussehen...

von Falk B. (falk)


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@ To __ (ajax20)

>meine Elektronik benötigt ~300mA bei 5V, das enspricht einem
>Lastwiderstand von 16,6 ohm. Davor kommt ein 5V Festspannungsregler, der
>braucht eine Eingangsspannung von min 7,5V

Warum kein Low Drop Typ ala LM1117? Dann reichen etwas mehr als 6V.

>Davor kommen die gleichrichter Dioden. an denen Fällt auch noch mal
>0,5V*2 ab. Das heißt mein Sekundärschwinkreis muss min. effektiv 8,5V
>bei einem Lastwiderstand von 16,6 ohm liefern. Soweit einigermaßen
>richtig?

Ja.

>Jetzt wirds komplitziert. Wie geh ich vor bei der Auslegung der
>Sekundärspule vor?

Die einfache Trafoformel, ist auch im Artikel drin.

> Was ich bräucht wär ein Gütekriterium durch das ich
>den die optimale Sekundärspule auslegen kann. D.h. ich bräuchte eine
>Funktion N_sek bzw L_sek in abhänigkeit von ... ?? dies könnt ich dann
>expirimentell bestimmen durch variation von N_sek, beim Optimum hätte
>ich dann die optimale Sekundärspule gefunden. Die Frage ist nur wie
>könnte ein solches Gütekriterium aussehen...

Naja, bevor du alles super, duper optimierst, verschaff dir erstmal 
Durchblick. Fang mal mit Lprim. an. Dazu muss man die Resonanzfrequenz 
festlegen. 100kHz sind erstmal OK. 10-100uH auch. Der Rest ergibt sich 
(C2). Aus der Versorgungsspannung und den Formeln für den Koppelfaktor 
weißt du, wieviel Sekundärwindungen du brauchst, L ergibt sich daraus 
automatisch.

von To _. (ajax20)


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mein problem ist derzeit nicht, dass es nicht funktioniert, sondern viel 
mehr, wie kann ich es verbessern und warum hab ich das überhaupt alles 
so gemacht.

die Antwort auf meine Frage
To __ schrieb:
> wenn man sich den Schaltplan von Royer Converter anschaut, ist es da
> überhaupt möglich einen Reihenschwingkreis statt des
> Parallelschwingkreises zu verwenden??
hab ich mittlerweile selber gefunden und will ich euch natürlich nicht 
vorenthalten.

sucht man mal nach CCFL Inverter findet man auf der Englischen Wikipedia 
seite den "current resonance type inverter". Dort steht auch das es eine 
Weiterentwicklung des CCFL Inverter ist (zumindest für CCFL Lighting). 
Ob das für die Energieübertragung auch zutrifft werd ich in den nächsten 
Wochen mal ausprobieren.

Ich halt euch auf dem Laufenden und Poste dann mal die Ergebnisse

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