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Autor: hoeberlin Verfasst am: 25.03.2007, 18:42 Betreff: Netzspannungsumschaltung bei Radios

Hallo, Zusammen, in einem anderen Thread tauchten Fragen zu Spannungsumstellung auf. Hier will ich versuchen, zunächst für Geräte mit Netztrafo einige Antworten aus meiner Sicht zu geben. Die Sekund?rwicklungen sind üblicherweise fest verdrahtet. Durch das Übersetzungsverhältniss der Windungszahl prim?r zu sekund?r ergibt sich direkt das ( theoretische ) Spannungsverhältniss. Es kommen in der Praxis noch Verluste hinzu, die dafür sorgen, dass die Sekund?rspannungen geringer sind, als es dem Windungszahlverhältniss entspricht. Was nun die Verschaltung der Prim?rwicklung anbetrifft, gibt es als einfachste Ausführung eine 220 Volt Wicklung, mit einer Anzapfung bei 110 Volt. Vorteil: einfach zu fertigen, einfache Spannungsumschaltung. Nachteil: Der Spulendraht ( zumindest die erste Hälfte ) muss für den höheren Strom bei 110 Volt dicker sein, das beansprucht mehr Wickelraum. Die andere Hälfte der Wicklung läuft leer mit. Bei 220 Volt Einstellung ist der Draht dann unnötig dick, und damit unnötig teuer. Wenn wegen des Wickelraumbedarfes ein größerer Trafokern nötig ist, wird es noch teurer. Die andere Möglichkeit bieten 2 Wicklungen mit genau !gleicher Windungszahl, jeweils bemessen für 110 Volt. Diese werden bei 220 Volt hintereinander geschaltet, verhalten sich also wie eine durchgehende Wicklung, ohne unnötig dicken Draht. Bei 110 Volt werden die Wicklungen parallel geschaltet, und der Prim?rstrom teilt sich auf beide Drähte gleichmäßig auf. Dadurch wird der Draht nicht überlastet. Vorteil: Bessere Ausnutzung des Wickelraumes, Trafo kann bei gleicher Größe mehr Leistung abgeben. Nachteil: Es müssen 2 exakt gleiche Wicklungen gewickelt werden, die jedoch voneinander gut isoliert sein müssen. Es wird ein doppelter Spannungsumschalter benötigt. Die oben angeführten Arten gibt es natürlich auch für 127, 150 Volt etc, dann wird es noch komplexer. Ich hoffe, irgendjemand findet es ineressant. Gruß, Henning

Autor: TipFox Verfasst am: 25.03.2007, 22:02 Betreff:

Hallo Henning, danke für die Infos zum Netztrafo! heißt das denn nun, dass ein Netztrafo mit einfacher Spannungsumschaltung auf der Prim?rseite dann bei 220V für die doppelte Leistung reichen würde? Das ist ja besonders interessant, wenn man zusätzliche Wicklungen aufbringen will (z.B. bei Röhrenersatz mit anderer Heizspannung). Ich habe das zwar schon praktiziert - hatte aber immer ein etwas ungutes Gef?hl, was die Belastbarkeit der Prim?rseite angeht. Aber das war dann wohl unberechtigt, zumindest an 220V (?) Andreas schrieb am 25.03.2007 um 22:44: Nee, die Gesamtleistung des Trafos darf im Dauerbetrieb nicht überschritten werden. Und die ist unabhängig von irgendwelchen Windungszahlen und Drahtquerschnitten nur abhängig vom verwendeten Blechpaket. Die Daten dafür stehen in diversen Tabellen und sind genormt. Die entnehmbare Leistung (Ausgangsspannung mal Ausgangsstrom für jede Spannung multiplizieren und miteinander addieren) liegt aus ökonomischen Gründen meist knapp an der für den jeweiligen Trafotyp zulässigen maximalen Dauerbelastungsgrenze. Auch wenn die erste 110V-Prim?rwicklung einen höheren Querschnitt hat.

Autor: hoeberlin Verfasst am: 26.03.2007, 10:57 Betreff:

Hallo, Jürgen, wie Andreas schon sagt, die Leistung, für die der Trafo berechnet ist, darf nicht überschritten werden. ( auch die Sekund?rwicklungen haben einen begrenzten Drahtquerschnitt, und damit eine begrenzte Belastbarkeit! ) Was Deine Bemerkung zu zusätzlichen Heizwicklungen angeht gilt folgendes: Angenommen in einem Gerät soll eine defekte ECL86 durch eine PCL 86 ersetzt werden. Dann ist es durchaus möglich, durch Aufbringen einer weiteren Wicklung aus dieser Wicklung die PCL86 zu heizen. Das die Heizleistung der PCL86 geringfügig h?her ist, dürfte nichts ausmachen. Dadurch das in der 6,3 Volt Wicklung nun einen geringeren Strom fliesst, hebt sich das im wesentlichen wieder auf. Gruß aus Berlin, Henning

Autor: TipFox Verfasst am: 26.03.2007, 16:11 Betreff:

Hallo Ihr beiden, schaaade eigentlich OK, das Blechpaket hatte ich nicht bedacht - Physik lässt sich halt nicht überlisten ... Ich hätte allerdings nicht geglaubt, dass die Blechpakete so auf die Leistung abgestimmt sind, ich war bisher von einer "großz?gigen" überdimensionierung ausgegangen und habe den Schwachpunkt daher beim Drahtquerschnitt gesehen - so kann man sich t?uschen Aber Henning's Überlegungen zum Röhrenersatz sind natürlich richtig - was ich an der einen Wicklung nicht abnehme, kann ich bei der neuen verwenden - daher bleibt nur eine kleine Differenz, die auch das Blechpaket mitmachen dürfte - jedenfalls bestätigt sich das so auch in der Praxis. Vielen Dank!

Autor: Andreas Verfasst am: 26.03.2007, 18:38 Betreff:

Hallo Jürgen, das mit dem Querschnitt muß man nicht unbedingt so eng sehen. Eine geringfügige überbelastung ist nicht so kritisch. Auf jeden Fall sollte man nach Manipulation die W?rmeentwicklung über einen längeren Zeitraum beobachten. überkritisch betriebene Trafos werden schnell sehr hei?. Um einen möglichst niedrigen ohmschen Innenwiderstand zu bekommen wird der Drahtquerschnitt in der Sekund?rwicklung gern etwas Größer gewählt. Das Risiko besteht dabei darin, daß bei z. Bsp. KurzSchluß die Prim?rwicklung abraucht, was sehr Ärgerlich ist. für Kurzzeitbetrieb ist eine überbelastung unkritisch. (Sh. Schweißtrafo, Nennleistung ca. 600 VA, während des Schweißvorganges ca. 1,5 kVA, beim Z?nden sogar bis 4 kVA.)

Autor: capstan Verfasst am: 10.09.2007, 21:37 Betreff:

Hallo zusammen, vielleicht kann ich noch was ergänzen. Die Leistung eines Trafos wird vom verwendeten Kernquerschnitt bestimmt. Seine Erwärmung rührt von den Wicklungs- und Eisenverlusten her. Die dadurch entstehende Verlustleistung muß über die Oberfläche abgeführt werden. Bei der Normierung der TrafoGrößen hat man einen Kompromiß gemacht. Man hat den verfügbaren Wickelraum so dimensioniert, das sich die Cu- und Eisenverluste zu gleichen Teilen aufteilen. Nach der Permeabilität des eingesetzten Bleches richtet sich die Stromdichte der Wicklung. Nur wenn der maximale Wicklungsquerschnitt auch verwendet wird ist auch der Wickelraum optimal ausgefällt, denn der Widerstand der Sekund?rwicklung überträgt sich mit dem Quadrat des Übersetzungsverhältnisses auf die Prim?rseite. Das sollte erst mal genügen. Bernd

Autor: deltamike55 Verfasst am: 28.09.2007, 10:00 Betreff:

Hallo Techniker, ich habe mir diesen thread nochmal durchgelesen und bin bei bei Hennings Eingangsbeitrag auf eine, für mich anscheinend nur, Unlogik gestoßen. Er schreibt: Henning schrieb wie folgt: Was nun die Verschaltung der Prim?rwicklung anbetrifft, gibt es als einfachste Ausführung eine 220 Volt Wicklung, mit einer Anzapfung bei 110 Volt. Das bedeutet für mich, das prim?r, ich nenne mal imaginaßr 1000 Windungen, aufliegen, welche einfach bei Windung 500 als Schleife herausgeführt wird. Weiter unten steht als andere Bauform der Prim?rwicklung: Henning schrieb wie folgt: Die andere Möglichkeit bieten 2 Wicklungen mit genau !gleicher Windungszahl, jeweils bemessen für 110 Volt. Diese werden bei 220 Volt hintereinander geschaltet, verhalten sich also wie eine durchgehende Wicklung, ohne unnötig dicken Draht. Sind nicht auch hier 2 Mal 500 Windungen aufgebracht und alle 4 Enden nach außen geführt? Frage an die Experten: wie muß ich mir windungstechnisch den Unterschied vorstellen? Vielleicht sagt ein Bildchen sprichw?rtlich mal wieder mehr als die ber?hmetn 1000 Worte... Gruß, Dieter

Autor: MGW51 Verfasst am: 28.09.2007, 10:45 Betreff:

Wenn zwei einzelne Prim?r-Wicklungen für jeweils 110V bemessen sind, dann kann man die mit z.B. jeweils 02-er Cul wickeln und die bei 110V-Betrieb erhöhte Stromaufnahme wird durch das Parallelschalten beider Prim?rwicklungen aufgefangen. Eine fortlaufende Prim?rwicklung "am Stück" mit herausgeführten Anzapfungen muß - wenn man es richtig machen will, mit für jede Netzspannung extra bemessenem Drahtquerschnitt erfolgen. Wenn man selber wickelt, dann tut man das. Industrielle Fertigung ist dagegen einfacher zu realisieren wenn der Querschnitt insgesamt für den bei 110V fließenden Strom berechnet wird. Im obigen Beispiel also durchgängig mit (theor!) 0,4-er Cul gewickelt. Es wird also nur eine durchgehende Prim?rwicklung aufgebracht wo in der entsprechenden Lage dann halt eine Drahtschlaufe "rausfliegt" und gut ist es. Materialmüßiger Unsinn zwar, der den höheren Drahtpreis durch optimierte Fertigung wettmacht und letztlich als Fertigprodukt billiger verkauft werden kann bzw. einen höheren Ertrag hereinbringt. Nachteilig ist vor allem der größere Wickelraum. Noch eine Ergänzung: Bei zwei vollständig getrennten Wicklungen müssen die Windungszahlen genau gleich sein. Bei einer herausgeschossenen Schlaufe kommt es darauf nicht an. Die legt man üblicherweise so, daß es fertigungstechnisch "paßt", also üblicherweise an das Ende einer Lage.

Autor: deltamike55 Verfasst am: 28.09.2007, 10:50 Betreff:

Verstanden habe ich das immer noch nicht. Wenn ich die 1000 Windungen am Stück draufrolle, bei 500 eine Schleife herausführe und dies durchknipse, habe ich doch genau die Konstellation der 2 Mal 500 Wicklungen... Die kann ich doch dann auch wieder seriell oder parallel betreiben, wie die beiden "separat" aufgebrachten Wicklungen. Verwirrter Gruß, Dieter

Autor: MGW51 Verfasst am: 28.09.2007, 12:03 Betreff:

Theoretisch kannst Du das so machen, bloß warum solltest Du das tun wollen? Industriell gefertigte Trafos mit einer einzigen durchgehenden Wicklung sind nach meinen Erfahrungen alles andere als auf exakte Windungszahlen festgelegt. Das alleine würde es auch nicht tun, denn bei dem dabei erforderlichen weitaus dickerem Draht fällt sich die Spule um einiges schneller und das bedingt dann eben auch, daß mit steigender Zahl der Lagen auch die absolute Meterzahl für die exakt gleiche Windungszahl steigt. Also werden die Trafos entsprechend rechnerisch optimiert, so daß eben am Ende das "rauskommt" was im Toleranzbereich liegt.

Autor: TipFox Verfasst am: 28.09.2007, 14:36 Betreff:

Hallo Dieter, bei der "durchgehenden" Wicklung darfst Du nicht von einem einzigen, durchgehenden Draht ausgehen. Die ersten 500Wdg sind dicker, weil sie bei 110V auch die volle Lesitung bringen müssen. Die restlichen 500Wdg. haben dann einen geringeren Querschnitt - eben auf den Strom bei 220V/gleiche Leistung bemessen. Oder anders ausgedrückt: die "Anzapfung" ist eine Flickstelle

Autor: Andreas Verfasst am: 28.09.2007, 18:12 Betreff:

Hallo Dieter, Henning schrieb ja auch, warum die beiden Versionen. Die einfachste Spannungsumschaltung erreicht man mit einer Anzapfung, einem Abgriff. Um diese einfache und kostengünstige Möglichkeit der Spannungsumschaltung machen zu können, muß der Querschnitt bis zur ersten Anzapfung (z.Bsp. 110V) so bemessen sein, das der bei 110V-Betrieb doppelt so hohe Strom wie bei 220V-Betrieb fließen kann. Die zweite Hälfte der Wicklung läuft in dem Fall leer mit. Bei 220V-Betrieb fließt dann nur noch der halbe Strom, aber die zweite Hälfte der Gesamtwicklung wird mit benutzt. Man kann den Querschnitt der ersten Wicklung reduzieren, wenn auch bei 110V-Betrieb die zweite Wicklung mit benutzt werden kann. (Die ja sonst unnötig nur leer mit läuft). Das geht aber nur, wenn beide (identische und voneinander isolierte) Wicklungen parallel geschaltet werden. Der Aufwand, einen Umschalter von Reihen- auf Parallelbetrieb zu verwenden ist bedeutend h?her als der bei "Anzapfungstechnologie" mögliche einfache Wechselschalter. Also nimmt man die geringeren Mehrkosten für einen st?rkeren Querschnitt der ersten Hälfte der Prim?rwicklung in kauf und spart beim Schalter. Hab ich jetzt das durcheinander komplett gemacht oder sind alle Klarheiten beseitigt? Gruß Andreas

Autor: MGW51 Verfasst am: 28.09.2007, 19:18 Betreff:

Alles vollends beseitigt! Mir sind allerdings auch Trafos bekannt, da wurden die Anzapfungen aus dem laufenden Draht einfach ausgeschossen und an Klemmen gelegt, nichtmal durchgetrennt! Freilich war das dann alles richtig dicker Draht. Getr?nkt oder gar vergossen sind die auchnicht gewesen, nur mit Ölleinen bandgiert und dann dick Farbe drauf - getaucht. natürlich nicht für Radios gemacht!

Autor: Andreas Verfasst am: 28.09.2007, 20:22 Betreff:

Nun, was die Industrie daraus gemacht hat hängt ganz sicher mit der jeweiligen Fertigungstechnologie zusammen. Es gab ganz verzwickte Verschaltungen, vor allem bei den "krummen" Werten wie 127V, 150V usw. Da wurde teilweise auch "rückwärts" gearbeitet, also Reihenschaltung mit entgegengesetztem Wickelsinn. Aber wenn man?s anschaut - alles logisch und nachvollziehbar. Eigentlich sogar faszinierend, wie sie das auf die Reihe bekommen haben. Ich denke, Dieter wird mit den Antworten zurecht kommen. Sein Denkfehler war, das er nicht erkannt hat, das der Aufwand bzw. die Kosten für die Peripherie (einpoliger Umschalter oder zweipoliger Wechselschalter oder was noch nötig werden würde) das Argument für die jeweils verwendete Trafowickeltechnologie war/ist. Auf den Trafo kann man ja problemlos alle möglichen Wicklungen aufbringen, also machte man auch mal scheinbar unnötiges drauf, wenn man dadurch die Umgebungsschaltung vereinfachen konnte. Dieter?

Autor: deltamike55 Verfasst am: 29.09.2007, 02:37 Betreff:

Hallo Andreas, danke der Ausführungen nochmal. Wenn die Peripherie der kostentreibende Faktor war, dann verstehe ich die verschiedenen Wickelmethoden (aber nur etwas). Denn selbst mit Patina am Hirn wickele ich mir lieber zwei Mal 500 Windungen von sagen wir mal 0,1 CuL um sie entweder seriell für 220 V oder parallel für 110 V zu verwenden als auf der anderen Seite 500 Windungen mit 0,2 CuL (110 V) und 500 Windungen 0.1 CuL (in Serie für 220 V) zu haben. Lösung zwei macht trafotechnisch wenig Sinn, oder ?? Gute Nacht, Dieter

Autor: MGW51 Verfasst am: 29.09.2007, 11:27 Betreff:

Lieber Dieter, sieh mal das Problem nicht von der Warte des Hobbyisten sondern vom Standpunkt der industriellen Fertigung. Dort stehen Stückzahlen im Vordergrund. Die erreicht man am ehesten durch k?rzeste Taktzeiten. Und letztere lassen sich eben nur mit weitestgehender Automatisierung erreichen. Da spielt es keine bedeutende Rolle ob man beim Materialeinsatz vielleicht noch ein paar Groschen sparen könnte - das versucht man dann eher durch Druck auf den Lieferanten durchzusetzen. Die LohnStückkosten sind es, welche klein gehalten werden müssen damit der angestrebte Ertrag auch kommt. In Zeiten, da die Gerätehersteller möglichst alle Teile auch noch selbst produzierten, produzieren mußten, sah das ein wenig anders aus. Da wurde eine entsprechende Bedarfsplanung gemacht und gut. Ein Hersteller der sich aber darauf eingeschossen hat ausschließlich Trafos, Drosseln etc. zu fertigen, muß anders vorgehen. Da soll das Teil möglichst billig abgedrückt werden doch man muß ja auch ein bissel mehr als nur rauskommen. Also lieber drei universell einsetzbare Typen für je 10,-/St. anbieten als 30 unterschiedliche optimale Trafos für 15,50/St. offerieren. Letztere wird kein Gerätehersteller abnehmen, weil er sie für diesen Preis dann auch gleich selbst fertigen kann. Achja, bitte nicht immer alles nur auf Radios beziehen. Ist schon klar, daß es sich hier im Radioboard um diese Dinger dreht - die Einzelteile wie eben Trafos sind aber in weit größerem Umfang auch in anderen Geräten zu finden.

Autor: Andreas Verfasst am: 29.09.2007, 11:42 Betreff:

Trafotechnisch macht Lösung 2 wirklich wenig Sinn. Aber wenn Du Dir die auch dem Endkunden des Gerätes zugängliche Pertinaxplatte mit dem Schalter für Betriebsspannungswahl anschaust, wirst Du erkennen, das in der Regel ein einfacher Messingkontakt gedreht werden mußte, bis er mit dem für die jeweils gewünschte Betriebsspannung verantwortlichem Gegenkontakt in Verbindung stand (Was nur bei der Trafotechnisch unsinnigen Lösung 2 möglich war) - und Du Dir vorstellst, wie diese Umschaltung aussehen müßte, wenn da mit Parallelschaltung gearbeitet werden würde - dann macht die Trafotechnisch unsinnige Lösung 2 doch Sinn. Auf der Wickelmaschine einmal aufgespannt- ist die Wickelei ganz fix erledigt, und der Mehrkostenanteil für die st?rkere Anfangswicklung ist bei weitem geringer wie die Mehrkosten für die externe Umschalterei, wenn statt der primitiven Reihenschaltung eine Parallelschaltung zum Einsatz kommt. (Erst recht, wenn dann noch andere Spannung möglich sein sollen, wie 127 V, 150 V, 240 V und was sonst noch gemacht wurde. Gruß Andreas (Ein Beispiel: Du willst einen Trafo wickeln, der eine Ausgangsspannung zw. 1 bis 15 V in 1 V-Stufen abgibt. Jetzt kannst Du eine 15 V-Wicklung anbringen, die nach jedem V eine Anzapfung hat. Ein einfacher 16-Stufenschalter greift dann die jeweils gewünschte Anzapfung an. Zweite Variante: Du bringst eine 1 V-Wicklung, eine 2 V-Wicklung, eine 4 V-Wicklung, eine 8 V-Wicklung auf - also insgesamt nur vier Wicklungen. Die kannst Du mit einem BCD- zu Hexadezimalen Decodierschalter so verKnöpfen, das ebenfalls eine Stufung von 1 V herauskommt - aber der Schalter ist dann ein kompliziertes (teures) Teil.)

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