Warum kann ein Schaltnetzteil-Trafo auch mit Rechteckansteuerung Leistung übertragen?

[Bert the Turtle (Gast)]

Hi Leute, hätte da mal eine Frage. Ein Trafo braucht ja bekanntlich eine 
Wechselspannung, um zu funktionieren.
Aber z.b. bei einem Gegentaktwandler ist das doch oft nicht der Fall, 
außer bei den Schaltflanken. Während 90% der Zeit liegt doch eine 
unveränderliche Spannung an der Primärwicklung an. Was bewirkt, daß der 
Kern (der bei solchen Topologien nicht mal Energie zwischenspeichern 
kann) dennoch die gesamte Zeit über Leistung übertragen kann?

[Magic S. (magic_smoke)]

Es geht nicht um die Änderung der Spannung sondern um die Änderung des 
magnetischen Flusses im Kern. Der Strom in den Wicklungen ist direkt 
davon abhängig.

[Peter II (Gast)]

Bert the Turtle schrieb:
> Während 90% der Zeit liegt doch eine
> unveränderliche Spannung an der Primärwicklung an.

aber der Strom ändert sich. Der Strom kann bei einer Induktivität sich 
nicht rechteckig ändern.

[MaWin (Gast)]

Bert the Turtle schrieb:
> Hi Leute, hätte da mal eine Frage. Ein Trafo braucht ja
> bekanntlich eine Wechselspannung, um zu funktionieren. Aber z.b. bei
> einem Gegentaktwandler ist das doch oft nicht der Fall, außer bei den
> Schaltflanken. Während 90% der Zeit liegt doch eine unveränderliche
> Spannung an der Primärwicklung an. Was bewirkt, daß der Kern (der bei
> solchen Topologien nicht mal Energie zwischenspeichern kann) dennoch die
> gesamte Zeit über Leistung übertragen kann?

Wenn man eine Spannung an eine Spule (Trafowicklung) anlegt, steigt der 
Strom. Zunächst gebremst durch die Induktivität bis der Kern sättigt und 
dann rapide.

Man muss also vorher die Spannung umpolen damit der Strom zunächst 
wieder sinkt und nach 0 dann in negative Richtung ansteigen wird. Dabei 
ist es egal ob das im Rechteck oder Sinus passiert, es zählt die 
integrierte Fläche unter der Kurve, die Spannungszeitfläche.

Neben diesen induktivitätsgebremsten Leerlaufstrom transformiert der 
Trafo noch jeden sekundär benötigten Strom auf die primäre Seite, damit 
er dort hineingesteckt wird. Daher braucht der Trafo mehr Strom wenn 
sein Ausganv belastet wird.

[lrep (Gast)]

Bert the Turtle schrieb:
> bei einem Gegentaktwandler ist das doch oft nicht der Fall,
> außer bei den Schaltflanken. Während 90% der Zeit liegt doch eine
> unveränderliche Spannung an der Primärwicklung an.

Nein, bei einem Gegentaktwandler dauern die Phasen positiver und 
negativer Polarität gleich lang, also beträgt die Zeit unveränderlicher 
Spannung maximal 50%.
Dieser Wert kann natürlich auch kleiner sein, wenn zwischen der 
negativen und der positiven Polarität aus technischen Gründen oder zur 
Leistungsregelung noch eine spannungslose Pause eingefügt wird.

[Michael L. (Gast)]

Hallo,

Bert the Turtle schrieb:
> Hi Leute, hätte da mal eine Frage. Ein Trafo braucht ja bekanntlich eine
> Wechselspannung, um zu funktionieren.
> Aber z.b. bei einem Gegentaktwandler ist das doch oft nicht der Fall,
> außer bei den Schaltflanken.
Eine Rechteckspannung (abwechselnd mit positiven und negativen 
Rechtecken) ist eine Wechselspannung. Beachte, dass sich während der 
Zeit der konstanten Spannung der magnetische Fluss im Kern linear mit 
der Zeit ändert. Beschrieben wird das durch das Induktionsgesetz. 
Idealtypisch gilt:

$$\frac{u_1(t)}{N_1} = \frac{\mathrm{d}\Phi(t)}{\mathrm{d}t} = \frac{u_2(t)}{N_2}$$

Der Transformator funktioniert also auch und gerade während der Zeiten 
konstanter Spannung.


Viele Grüße
Michael

[L. H. (holzkopf)]

Bert the Turtle schrieb:
> Hi Leute, hätte da mal eine Frage. Ein Trafo braucht ja bekanntlich eine
> Wechselspannung, um zu funktionieren.

Das Transformationsprinzip hängt NICHT davon ab, daß ein Trafo mit AC 
betrieben wird.
Sondern nur davon, daß im Trafokern ein sich veränderndes Magnetfeld 
erzeugt werden kann.:)

Weshalb man auch ohne weiteres einen Trafo mit gepulstem DC betreiben 
kann.
Denk z.B. mal an Zündspulen.
Auch die sind im Prinzip Trafos.

[Noch einer (Gast)]

Ganz andere Erklärung.

Auf die Primärseite legst du mehrere Sinusschwingungen, die sich zu 
einer Rechteckschwingung überlagern. Ein (idealer) Transformator liefert 
auf der Sekundärseite dann alle Sinusschwingungen, die sich auch wieder 
zu einem Rechtecksignal überlagern.