Saturable Core Reactor - sättigbare Drossel für HV Trafo

[axonf]

Hallo und einen schönen Montag morgen für viele Basteleien braucht es eine vernünftige Strombegrenzung, ob mit einer Drosselspule oder mit einem elektronischen Ballast, oder auch mit nem Thyristorsteller der Trafolast kann. Eine ganz andere Möglichkeit wäre da ne sättigbare Drossel, Saturable Core Reactor. Bei Osbourne Transformer gibts dazu ne schöne Beschreibung, auch über die verschiedenen Anordnungen des Kerns und der Spulen. Ich hätte da an einen Drehstromtrafo im KW Bereich gedacht, wo ich mit L1 und L3 zusammen so auf 50 mH komme, L2 wäre dann meine Steuerspule, die mit ner kleinen DC Spannung angesteuert wird. Die Steuerspannung könnte man mit einem Rheostat und einem einstellbaren DC Netzteil, oder gleich mit einem Labornetzteil verwirklichen. Nur wie man die Steuerspule auf dem Mittelschenkel dimensionierten muss, tappe ich noch im dunkeln, es kann auch sein das man die mittlere Steuerspule nochmals komplett neu wickeln muss. Ich würde es am Anfang einfach mit ner Strombegrenzung und ner Gleichspannung unter 12 Volt versuchen, ansonsten muss man die Werte im Versuch ermitteln. Ich weiß, so ein elektronischer Ballast ist im Hinblick auf die Effizienz nicht zu toppen, bei Lampen gibts ja nur noch elektronische Vorschaltgeräte, aber so ne dicke Drossel hat auch seinen Reiz und Charme. Viele Grüße von axonf.

[Alexander470815]

Das ganze nennt sich auch Transduktor.

Und ja sowas funktioniert auch mit einem Drehstromtrafo:

Nicht ganz ideal da bei mir der mittlere Schenkel für nichts benutzt wird.
Wenn man jedoch beide Enden der Wicklung zur Verfügung hat und diese beliebig verschalten kann dann geht das.
Was jedoch nicht ideal ist dass der mittlere Schenkel des Kerns den gleichen Querschnitt hat wie die beiden äußeren.
Bei einem richtigen Transduktor ist der mittlere Schenkel vom doppelten Querschnitt wie die beiden Äußeren.

Ich habe aus einer Zentrifuge einen ausgebaut, der war für die Motor Regelung verbaut:

Man sieht schön das die Steuerwicklung in der Mitte aufgebracht ist, auf den beiden Äußeren Schenkeln ist die Lastwicklung.

[McGaiver]

Transduktor ist eine gute Möglichkeit im Bereich von Kleinleistungen etwas verlustarm zu regeln.
Bei DC reicht ein Transduktor, bei AC müssen zwei Antiparallel verschalten werden.
Beim Trafo steuern ist der Leistungsfaktor derart unterirdisch, dass man dies bei größeren Trafos im Heimnetz gar nicht nutzen kann.
Damals wurden sogar Audioverstärker damit aufgebaut xD
Ich mag das System, es werkelt in vielen teureren SNT-Labornetzteilen, die durch den Einsatz dieser Topologie sehr robust sind.



mfg
Chris

[axonf]

Hallo und einen schönen guten Morgen, hallo McGaiver und Alexander 470815 vielen herzlichen Dank für euren Beitrag zum Thema Transduktor. Der vermeintliche Drehstromtrafo hat sich als Netz - Kommutierungsdrossel für nen großen E Motor herausgestellt, war ja auch keine Schaltgruppe angegeben. Ich habe ja noch einige MOT Kerne die mit verschiedenen Spulen für ne Drossel neu gewickelt sind, da kann man ja auch noch eine Stück Pappe zwischen E I Kern legen. So ein Transduktor könnte man auch aus dicken Eisenpulverringen machen, da hätte man auch nen Luftspalt zwischen den beiden Seiten, nur das bewickeln eines solchen Kerns ist ja ohne Maschine nicht möglich. Ich poste mal anschließend noch ein Foto der 53 A Drossel, ich werde mal im Geschäft, beim Kunden Ausschau nach einem entsprechenden Drehstromtrafo halten. Viele Grüße von axonf.

[Bastl_r]

Klasse Thema! Eigentlich genau das was ich brauche um meine Capbank ohne Stelltrafo zu laden.
Nur wo kriegt man heute noch einen Transduktor für Netzanwendung und Begrenzung auf ca 16 bis meinetwegen 20A?
Der Leistungsfaktor wäre mir Wurscht. Zur Not lege ich ne 32A Leitung...

bastl_r

[axonf]

Hallo und einen schönen guten Morgen, hallo Bastl das denke ich so auch, und so schlecht kann der Leistungsfaktor auch nicht sein, wenn dies auch in der Hochenergietechnik Verwendung findet. Google doch mal magnetic amplifier, oder auch bei magnetic specialties findet man Anordnungen bis 2 MVA, somit hat ja dieses Konstrukt ja auch seine Daseinsberechtigung. Zum ausprobieren hätte ich mal nen MOT Kern in der Mitte auseinander geschnitten, vorher mit ner 2 er Elektrode abgeschweißt, auf die Außenschenkeln kommt die Lastwicklung in Reihe, und auf den geteilten Kern kommt die Steuerwicklung. Viele Grüße von axonf.

[Alexander470815]

Ich habe das gerade mal mit zwei Netztransformatoren getestet.
Ringkern 200VA 230V -> 50V
Die 230V Primärwicklungen liegen beide in Reihe zur Last (Glühlampe 75W).
Die 50V Sekundärwicklungen sind in Reihe geschaltet jedoch Phasenverkehrt so das keine Spannung herauskommt.
Jetzt kann man mit gut 1A Steuerstom(bei 2V oder so) die Lampe in der Helligkeit regeln.

Das ganze sollte wohl auch mit identischen Mikrowellentrafos funktionieren.
Primärwicklungen in Reihe und die Hochspannungswicklung wird die Steuerwicklung.
Für das ganze muss man nicht einmal was an den Trafos verändern.

Eventuelle Restspannungen die durch Asymmetrien an den Steuerwicklungen entstehen könnte man wohl einfach mit einem parallelen Kondensator blockieren.

[Bastl_r]

Hallo
@axonf: Danke für die Suchbegriffe

Mein, vielleicht auch noch gedankliches, Problem ist das des anfänglichen "Kurzschlusses" durch die Kondensatoren.
Dadurch muss mein Transduktor den geforderten Strom sowie die anliegende Netzspannung ohne dass der Kern komplett zu sättigt, aufnehmen können. Sprich im Leerlauf ein ausreichend großes XL aufweisen. Ja, ich weis. man sollte erst klein anfangen...
Die Geschichte mit den zwei Ringkerntrafos kann ich noch nachvollziehen. Ich bräuchte halt wohl zwei Stück mit 120V Netzwicklung welche aber auch kurzzeitig (20 - 30s) 20A abkann...
Eine Vergleichbare Wicklung auf einen aufgesägten MOT aufzubringen wird schwierig werden. Oder hat grad wer 2 St 120V Mots zur Hand?

bastl_r

[Alexander470815]

Eine Vergleichbare Wicklung auf einen aufgesägten MOT aufzubringen wird schwierig werden. Oder hat grad wer 2 St 120V Mots zur Hand?

Braucht man auch gar nicht.
Man kann die Wicklungen ja auch einfach parallel schalten, die müssen nicht in Reihe sein ist mir eben eingefallen, habe es auch gerade getestet, geht.
Nur die Steuerwicklungen müssen in Reihe sein so das sich die induzierten Spannungen gegenseitig aufheben.

[Bastl_r]

Das Trafoproblem hat sich erledigt.

Ich habe zunächst zwei Mot genommen. Diese sind leider nicht ganz symmetrisch und ich habe bei angelegten 100V an der Primärwicklung schon 36V Differenz auf der HVseite gemessen. Das wollte ich dann keinesfalls mit dem Labornetzgerät besaften. Hab dafür dann einen 44V Akku genommen. Mit dem sind dann etwa 170mA Steuerstrom und 3A Netzseitig geflossen. Viel zu wenig.

Dann fiel mir ein dicker Rinkerntrafo ein. Sekundär 60V 30A + 30V 10A. Und zu dem müsste es eigentlich irgendwo ein Brüderchen geben den ich mal für zuviel Geld verkaufen wollte...
Voilla. Jetzt liegen sie da. Absolut symmetrisch.
Bei 10A Steuerstrom brummen die dann auch hörbar während auf der Netzseite auch etwa 10A fließen.
Hmmm theoretisch müsste ich auch noch die 30V Wicklungen mit einbinden können. Dann reichen mir die 10A des Netzgerätes. Spannung brauchts dabei noch nicht mal 1V...

Jetzt habe ich die 30V Wicklungen mit eingebunden.
Was soll ich sagen? Klasse.
Bei250VAC vom Trennstelltrafo und 10A vom Netzgerät fließen 15,5A. Dann muss ich zukünftig nicht immer meinen Stelltrafo quälen. Da wird es sich, zum Schutz des Kohlerädchens, anbieten eine oder zwei separate Buchsen ins Gehäuse zu bauen.

Anbei noch ein Bild vom Chaos.

bastl_r

[Bastl_r]

Hmmmm
Grad noch einen Gedanken gehabt:
Wenn ich die Konstellation umdrehe. Die beiden 60V und 30V Wicklungen in Serie auf der Netzseite und die Beiden Primärwicklungen zum Steuern.
Das könnte bei 230V direkt in Sättigung rauschen, muss aber nicht. Wird aber Sicherlich ziemlich knapp.
Was ich mir davon verspreche ist eine Steuerbarkeit mit weniger Strom da die 240V Wicklung deutlich mehr Windungen aufweist als die bisherigen 90V (60V+30)

Werde Euch auf dem Laufenden halten.
Guud N8 jetzt.

[axonf]

Hallo und einen schönen guten Morgen, hallo Bastl und Alexander 470815, ich hätte da auch mal einen schönen Vorschlag für einen Versuchsaufbau zum Thema Transduktor. Den MOT Kern muss man ja nicht unbedingt teilen, man könnte unten in die Mitte die Steuerspule setzen, vielleicht die 230 V Primärseite vom MOT und diese mit einer geregelten 12 V DC Steuerspannung beaufschlagen. Auf den Außenschenkel habe ich die selbstgewickelte 104 V Sekundärseite aufgelegt. Wäre schon schön wenn ich hier auf ca. 20 mH kommen könnte, nur mit diesem Gerätchen kann man dies nicht genau messen. Für die Lastwicklung müsste ich mir erst ein Wickelkörper aus LEXAN und EPOXI basteln, wäre ja auch ne schöne Aufgabe für den 3D Drucker. Viele Grüße von axonf.

[McGaiver]

Hallo

und so schlecht kann der Leistungsfaktor auch nicht sein, wenn dies auch in der Hochenergietechnik Verwendung findet

Ich würde aufpassen mit solchen Vermutungen!
Das ist gleichzusetzen mit 40PS Auto, bei dem der Tacho bis 300 geht....
Und zu Thema größere Lasten in der Industrie oder "Hochenergietechnik"
Dort gibt es immer zentral oder dezentral PFC Anlagen, die dafür sorgen, dass die Einspeisetrafos nicht durch zu viel Blindlast überlastet werden.



In der Tat machen Transduktoren einiges an Verzerrungsblindlast.

640px-MagAmp1.jpg (62.46 KiB) 581 mal betrachtet

mfg
Chris

[Alexander470815]

Was aber im Grunde genommen egal ist wenn man den Strom misst.
Für die Leitungen und den Leitungsschutzschalter zählt nur der Scheinstrom, wie viel davon Wirk und Blind ist ist egal

Das auf den Oszi Bild sieht doch gar nicht so schlecht aus, eine Phasenanschnitt Steuerung ist auch nicht viel besser.

[Phoenix6478]

Man muss bedenken, dass zur Verzerrungsblindlast (durch Harmonische von der Sättigung) auch noch die Verschiebungsblindlast (50Hz PF) dazukommt durch die Induktivität. Diese Kombination aus beiden Faktoren macht den gesamten PF schlecht, aber für kleine Lasten im Privatbereich ist das egal, als Privater zahlt man keine Blindleistung. Aber wenn das ganze für große Lasten sein soll ist es schon problematisch und die verfügbare Anschlussleistung wird schlecht genutzt.