Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Halogen- Pendelleuchte 12V - Neue Trafos gehen nicht. Warum?


von Dbox F. (dboxfutzi)


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HI,

ich habe hier eine Pendelleuchte 5x35W Halogen und die soll so weiter 
betrieben werden; also keine Umrüstung auf LED!
Leider ist der Trafo und eine Kupfer- Kontaktfläche zum Kabel kaputt 
gegangen.
Habe die Kontaktfläche ausgetauscht und alles geprüft; an meinem 12V/25A 
DC- Labornetzteil läuft die Lampe auch wieder 1A.

Nun zum Problem :
Habe hier inzwischen 4 verschieden Halogentrafos getestet und keiner 
dieser geht.
z.B. einen Osram HTL 225 mit einer Leistung bis 225W.
Gesamtlast ist ja 175W, daher sollte er passen.
Leider leuchten die Birnen nur dezent; ca. 40% Leistung.
Gemessen am Trafo Ausgang sind es rund 12V AC; Am Seil von oben nach 
unten 11,2V - 10V - 9V - 7V -  und dann kommt bei den Birnchen nur noch 
ca. 6,8V an.
Auf dem Ausgang des Trafos liegen ca. 66KHz...
Mit den anderen Trafos von verschidenen Herstellern genau das gleiche 
Problem.

Jetzt hatte ich durch Zufall das Glück noch eine andere Pendelleuchte in 
die Finger zu bekommen.
Diese hat 4x35W Halogen und ich konnte daran messen.
Trafo macht bis 150W und es kommen ca. 13V AC am Trafo raus; an den 
Leuchten sind es dann ca. noch 12V.
Hier ist aber die Frequenz nur bei 24KHz.

Warum ist das so? Was ist das für ein Effekt?`
Wie kann ich das in den Griff bekommen?
Leider wird bei allen Trafos nichts über die Ausgangsfrequenz gesagt.

Evtl. einen Osram Trafo modifizieren?

Bin für jeden Tipp dankbar :)

von Sebastian W. (wangnick)


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Dbox F. schrieb:
> und dann kommt bei den Birnchen nur noch
> ca. 6,8V an

66kHz Wechselstrom. Wie sind die 6,8V gemessen. Mit dem Oszilloskop?

LG, Sebastian

von Peter D. (peda)


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Die neuen Trafos vertragen keine hohe Kabelkapazität. Du brauchst noch 
nen alten 50Hz Trafo.

von Dbox F. (dboxfutzi)


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HI, ja das hab ich mir auch schon gedacht..
Die Leitung ist ja ein 2,5mm2 Kupfergeflecht verzinnt.
Aber mit dem 24KHz Trafo gings ja...
Daher die Frage wo ich so einen Trafo her bekomme.
Bei nem 50Hz Trafo wäre das ja ein gewickelter?!
Der passt nicht in den Sockel.
Vorher war auch ein elektronischer drinn...

LG

von Gerald B. (gerald_b)


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Dbox F. schrieb:
> Bei nem 50Hz Trafo wäre das ja ein gewickelter?!
> Der passt nicht in den Sockel.
> Vorher war auch ein elektronischer drinn...

Es wird immer alles besser, nur nichts gut!
Du hast jetzt 2 Optionen:
- du kannst versuchen, das Kabel durch 2 Einzeladern mit etwas Abstand 
zu ersetzen, wie bei einem Seilsystem, oder mit Rohren.
- Du kannst ein potentes 12V Gleichspannungsnetzteil verwenden, wie es 
für LEDs vorgesehen ist, mit mindestens 15A Ausgangsstrom. Aber auch da 
kann es Probleme geben, denn LEDs haben keinen Enschaltstromstoß, der 
bei Halogen kurzzeitig das 10-fache betragen kann. Da kann das LED 
Netzteil sagen, nö, ich sehe nen Kurzschluss.

von Dbox F. (dboxfutzi)


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Bin gerade am Überlegen ein Osram Netzteil zu modifizieren.
Evtl. werde ich die Schwingkreis- Kondensatoren tauschen, um die 
Frequenz zu ändern.
Mal sehen ob das klappt...

Wünscht mir Glück :)

von Harald K. (kirnbichler)


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Dbox F. schrieb:
> Evtl. werde ich die Schwingkreis- Kondensatoren tauschen, um die
> Frequenz zu ändern.

Warum nur habe ich das Gefühl, daß das nicht die beste Idee sein könnte?

von Dbox F. (dboxfutzi)


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Hahahaha :)

von H. H. (Gast)


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Harald K. schrieb:
> Dbox F. schrieb:
>> Evtl. werde ich die Schwingkreis- Kondensatoren tauschen, um die
>> Frequenz zu ändern.
>
> Warum nur habe ich das Gefühl, daß das nicht die beste Idee sein könnte?

Lass nur, manche lernen es nur durch einen Knall.

von Εrnst B. (ernst)


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Gerald B. schrieb:
> - du kannst versuchen, das Kabel durch 2 Einzeladern mit etwas Abstand
> zu ersetzen, wie bei einem Seilsystem, oder mit Rohren.

Vorsicht, mehr Abstand => bessere Antenne. Er hat ja jetzt schon 60% 
Verlust auf dem Weg vom Netzteil zur Birne.
Und da regen sich die Leute über einen Handy-Funkmasten in 300 Meter 
Entfernung auf...

Dbox F. schrieb:
> Leider wird bei allen Trafos nichts über die Ausgangsfrequenz gesagt.

Das stimmt nicht. Bei deinem Osram-HTL 225 steht deutlich im Datenblatt, 
dass der mit "ca. 50 kHz" arbeitet (ok, 66kHz dehnt das "ca." schon 
recht weit).

Im Datenblatt findest du übrigens auch Angaben zur maximalen Kabellänge, 
die du auf der 12V-Seite anhängen darfst.

Dbox F. schrieb:
> Bin gerade am Überlegen ein Osram Netzteil zu modifizieren.

LC-Filter am Ausgang?

: Bearbeitet durch User
von Andrew T. (marsufant)


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Dbox F. schrieb:
> Bin gerade am Überlegen ein Osram Netzteil zu modifizieren.
> Evtl. werde ich die Schwingkreis- Kondensatoren tauschen, um die
> Frequenz zu ändern.
> Mal sehen ob das klappt...

Und der ferritkern sagt ujujjrks.

>
> Wünscht mir Glück :)

Am 1.4.  wäre das ein echter Knaller gewesen.

von Harald W. (wilhelms)


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Dbox F. schrieb:

> Evtl. werde ich die Schwingkreis- Kondensatoren tauschen, um die
> Frequenz zu ändern.

Den Trafo musst Du dann aber auch gegen einen
deutlich grösseren, selbstgewickelten wechseln.

von Dbox F. (dboxfutzi)


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Okay, ich lass es mit der Frequenz :) hahaha
Bevor mir die Büchse noch um die Ohren fliegt.

von Εrnst B. (ernst)


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Dbox F. schrieb:
> Okay, ich lass es mit der Frequenz

Probier einen LC-Filter gleich nach dem Trafo, vor den Leitungen.

z.B.
100µH (wird ein dickes Ding bei dem Strom), 470nF (gute Folie)

von H. H. (Gast)


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Εrnst B. schrieb:
> Dbox F. schrieb:
>> Okay, ich lass es mit der Frequenz
>
> Probier einen LC-Filter gleich nach dem Trafo, vor den Leitungen.
>
> z.B.
> 100µH (wird ein dickes Ding bei dem Strom), 470nF (gute Folie)

Ganz blöde Idee, dann kommt ja gar nichts mehr raus.

von Εrnst B. (ernst)


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H. H. schrieb:
> Ganz blöde Idee, dann kommt ja gar nichts mehr raus.

Ups, stimmt. Ist ja nicht nur 66KHz auf den 50Hz aufmoduliert...
Oszi-Bilder hier:
Beitrag "Elektronischer Halogenlampentrafo => Wirkungsgrad ermitteln"

d.H. noch ne Schottky-Brücke dazu, damit geht der Wirkungsgrad auch in 
den Keller...

: Bearbeitet durch User
von Heinrich K. (minrich)


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Hallo "dboxfutzi",

ziemlich sicher dürfte es sich bei dem gesuchten Effekt um den (engl.) 
"skin-effect", im deutschen Sprachgebrauch früher "Hauteffekt", handeln. 
Dieser Effekt bezeichnet den Umstand, dass hochfrequente Wechselströme 
nicht mehr im Kern oder gleichmässig verteilt über den gesamten 
Kupferquerschnitt fliessen, sondern an die äussere, leitende Schicht des 
Leiters verdrängt werden. Daher der sinnige Name "Hauteffekt".

Dieser ist von der Frequenz des Wechselstroms abhängig.

Nun hat Dein "funktionierender" Trafo mit den 24kHz zunächst einmal 
dasselbe Funktionsprinzip wie der "nicht-so-gut-funktionierende" mit 
seinen 66kHz. Es sind leistungsfähige, selbstschwingende 
(=rückgekoppelte) Gegentaktoszillatoren. Ohne jede Wiedergleichrichtung 
auf der Sekundärseite, ohne jede Energiespeicherung (Ladeelko) auf der 
Primärseite.

Die Ausgangsspannung ist kein Sinus, enthält also Oberwellen. Es genügt, 
die Grundwelle, erste und zweite Oberwelle zu betrachten. Während der 
langsamere also (von mir gemogelte) 22, 44, und 66kHz liefert (die 
wesentlichen, energiereichen Einzelfrequenzen) arbeitet der 
höherfrequentere mit (mogel) 65, 130 und 195kHz als wesentliche 
Spektralanteile.

Der Skineffekt und damit die Abnahme des effektiv stromleitenden 
Aderquerschnitts mit steigender Frequenz ist also bei Versorgung durch 
den 66k Trafo wesentlich stärker.

Nun hat man in der Sendertechnik mit Koaxialkabeln Sendeenergie zur 
Antenne geleitet und mitähnlichen Problemen zu kämpfen, daher hat man 
deren Schirmgeflecht sowie den Innenleiter gerne versilbert. Einerseits 
weil das teure Silber sowieso besser leitet als Kupfer, andererseits 
auch, weil es unter Korrosionsgesichtspunkten stets nur eine geringe 
"Oxydschicht" bildet, die dann das dicht darunterliegende Material 
schützt.

Mancher kennt das noch von Omas Silberbesteck, schwarz angelaufen, 
frisch aufpoliert "wie neu", bei trotzdem nur allerdünnstem 
Materialabtrag.

Da nun der Skineffekt beschreibt, dass hochfrequente Wechselströme 
tunlichst nur an und in der Oberfläche des Leiters fliessen "wollen", 
wie sieht es da bei Deiner Pendelleuchte aus?

Es ist verzinnte Litze und eben dieses Material, wahrscheinlich 
"hartverzinnt", hat einen schlechteren, spezifischen Widerstandswert. 
Einen höheren.

Hochfrequenzlitze heisst das Zauberwort, das Abhilfe schaffen würde.

Das Wirkprinzip ist: Viele dünne Einzeldrähte für grosse 
Gesamtoberfläche, aber jede einzelne Litze von ihren Nachbarn isoliert 
durch eine Dünne Lackschicht. Der Gesamtstrom verteilt sich dann auf 
Dutzende feinster Litzen mit entsprechend grosser Gesamtoberfläche.

Geht noch weiter, nächster Beitrag...

von Heinrich K. (minrich)


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An einer "sendermässigen, antennenartigen Abstrahlung" a la "Handymast" 
liegt es nicht. Für eine wirksame Abstrahlung der Hochfrequenz wäre die 
berühmte "Viertel-Wellenlänge der zugehörigen Frequenz" das Optimum an 
Wirkungsgrad als "Sendeantenne". In der Literatur als lambda-Viertel zu 
finden.

Für ein Gefühl der Grössenordnungen: UKW-Radio ist das 3-Meter-Band, 
CB-Funk bei27,12MHz das "11-Meter-Band", noch länger werden die Wellen 
dann "Mittelwelle" und "Langwelle" genannt, deren niedrigsteFrequenz war 
150kHz, auch vor hundert Jahren als 2000-Meter-Wellen bezeichnet.
Da, und noch etwas länger bewegen wir uns also.

Die wenigen Meter der Pendelleuchte sind im Vergleich zur benutzen 
Arbeitsfrequenz und deren "Wellenlänge" völlig unerheblich.

Die vermeintliche Abstrahlung findet also gar nicht statt. Zum Teil auch 
deswegen nicht, weil Hin- und Rückleitung zu den Lampen örtlich sehr 
nahe beieinander liegen, sich die einzelnen Magnetfelder von 
"Hinlaufstrom" und "Rücklaufstrom" gegenseitig aufheben.

Eine "erfolgreich" abgestrahlte "Radiowelle" aka "abgestrahlte 
Senderleistung" bestünde als elektromagnetische Welle aus einem sich 
stets wechselseitig auf- und abbauendem E-Feld und H-Feld.

Der nichtmagnetische Anteil "E-Feld" wird durch die erdsymmetrische 
Auslegung vermieden.

Viel Theorie, ich weiß...

Was Du jetzt machen kannst: Besorge Dir Kupferlackdraht mit etwa 0,3mm 
Materialstärke und bilde daraus leicht verseilte Leiter, die dann in den 
von Dir genannten Abständen abisoliert werden müssen, jede einzelne 
Ader, verlötet und an die jeweilige Fassung angeschlossen werden.

Suchbegriffe zum weiteren Einlesen:

Skineffekt, Hochfrequenzlitze, Kupferlackdraht, spezifischer Widerstand, 
Stromverdrängung, Leiterquerschnittsfläche, Leitwert.

von Meier B. (meier_b)


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ok, der "Trafo", also eher ein Schaltwandler haut 66kHz raus und die 
machen Probleme, soweit so gut. Nimm ein paar (4) Schottky Dioden, die 
den Strom abkönnen und baue einen Brückengleichrichter, dahinter einen 
guten Elko (gerne 10mF) und die Lampen werden mit Gleichspannung 
versorgt, dann dürfte die Leitungsinduktivität uninteressant sein

von Thomas R. (thomasr)


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Meier B. schrieb:
> ok, der "Trafo", also eher ein Schaltwandler haut 66kHz raus und die
> machen Probleme, soweit so gut. Nimm ein paar (4) Schottky Dioden, die
> den Strom abkönnen und baue einen Brückengleichrichter, dahinter einen
> guten Elko (gerne 10mF) und die Lampen werden mit Gleichspannung
> versorgt, dann dürfte die Leitungsinduktivität uninteressant sein

SCHNELLE Dioden und 1mF mit SEHR gutem ESR sonst halten die nicht lange 
bei 66kHz ;-) Das ist genau der Grund warum diese Netzteile so billig 
sind: die zusätzlichen Bauteile kosten soviel wie das Netzteil selbst.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Mal so ein paar Gedanken an die Elko/Gleichrichter-Fraktion:
- Sollten bei 66kHz nicht winzigste Kapazitäten von wenigen uF reichen? 
(Bevor einer meckert, das AltGr-M-Mikrozeichen kommt nicht im 
Eingabefeld...)
Ja, der ESR sollte klein sein, ginge da nicht ein Kerko? ;) Ein paar 10u 
50V in SMD kann man zwischen die Klemmen frickeln, dann sieht das 
keiner...
- Wie war das nochmal mit der gleichgerichteten Spitzenspannung? Liefe 
die Lampe dann nicht statt mit 12V AC auf 16V DC? Kann die das 
vertragen?

Ich hab teilweise seit >20 Jahren elektronische Trafos im Haus, mit 
4mm²-Allerwelts-Zwillingslitze aus Silikon verdrahtet und locker an 10m 
Leitung sekundär, mit mehreren Abgriffen, eine Lichterkette sozusagen.
Hab ich nicht gemacht, war der Elektriker, und nein, das macht keine 
Probleme bei 250W Trafo mit 7 35W-Halogenstrahlern dran.
Mittlerweile ist es ein 50Hz-Eisenschwein und LEDs, keine Panik. An den 
LEDs brauchte der E-Trafo ne halbe Sekunde zum Einschalten das hat 
genervt.

Will sagen: es muss nur ein passender Trafo gefunden werden, dann geht 
das wieder. Oder das Netzteil gegen ein 12V-DC-LED-Netzteil im 
Halogen-E-Trafo-Look tauschen.

von Benjamin K. (bentschie)


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Jens M. schrieb:

> - Wie war das nochmal mit der gleichgerichteten Spitzenspannung? Liefe
> die Lampe dann nicht statt mit 12V AC auf 16V DC?

Nein, macht die nicht. Die Spannung aus dem Trafo ist ein Rechteck und 
kein Sinus. Damit ist die gleichgerichtetet Spannung nicht höher als die 
Amplitude der Wechselspannung. Ich ahbe sowas auch schon gemacht. Mir 
fällt auch spontan kein grund ein warum das nicht gehen sollte.
Es kann aber gut sein, das dann nicht mehr die volle Leistung geht, da 
sich durch den Umbau bestimmt der Arbeitspunkt verschiebt und sich damit 
möglicherweise der Wirkungsgrad verschlechtert.

von ●DesIntegrator ●. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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Wer noch Medien "durch die Luft" konsumiert,
sollte bei 50Hz-Trafos bleiben.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Benjamin K. schrieb:
> Nein, macht die nicht. Die Spannung aus dem Trafo ist ein Rechteck und
> kein Sinus.

Soweit ich weiß ist das 50Hz Sinus überlagert mit x kHz PWM, und eben 
auch aus einem Trafo direkt ausgekoppelt.
Aber ich bin noch nie auf den Trichter gekommen das gleichrichten zu 
müssen, von daher mag es sein das du Recht hast.
Wollte das auch nur mal anmerken, das gleichrichten nicht unbedingt 
immer die Lösung ist...

von Rainer W. (rawi)


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Heinrich K. schrieb:
> ziemlich sicher dürfte es sich bei dem gesuchten Effekt um den (engl.)
> "skin-effect", im deutschen Sprachgebrauch früher "Hauteffekt", handeln.

Ganz bestimmt ...

> Es ist verzinnte Litze und eben dieses Material, wahrscheinlich
> "hartverzinnt", hat einen schlechteren, spezifischen Widerstandswert.
> Einen höheren.

Und jetzt mal Butter bei die Fische:
Bei 50Hz beträgt die Hautdicke für einen Kupferleiter gut 9mm, bei 66kHz 
dann knapp 0,25mm.

Und jetzt rechne mal:
Wieviel Prozent des Leiterquerschnittes wären dann bei einem 
Kupferleiter effektiv noch wirksam?
Und wieviel bleibt, wenn du die Schichtdicke der Verzinnung als 
"unwirksamer Teil" abziehst.

von Heinrich K. (minrich)


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Hallo Rainer,

die Ausgangsspannung ist ein Trapez, dem Rechteck stark angenähert.

Die Grundfrequenz beträgt zwar rund 66kHz, Rechtecke setzen sich nach 
Fourier aber ausschliesslich aus ungeradzahligen Vielfachen zusammen. 
Massgebliche Energieanteil hat also als erste vorkommende Oberwelle die 
dreifache Grundfrequenz, mit einem Drittel Amplitude, dann die 5te mit 
einem Fünftel der Amplitude der Grundfrequenz.

Die dreifache Grundfrequenz ist (als erste beteiligte Oberwelle mit 1/3 
Energieinhalt) aber schon satte 200kHz.

Sieh nach, was dort bereits aus Deinen 0,25mm geworden ist.

Oder bei der 5-fachen, die immerhin noch 1/5 "Anteil" liefern muss: 
330kHz

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