Main Transformator

Lautsprecherbau und -tuning

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Beitragvon chriss0212 » 03.09.2017, 09:07

Hallo Leute,

Ich habe mal ein wenig nach R-Core Transformatoren gesucht... dabei bin ich auf eine Posts gestoßen, die meinen Double C-Core sei noch besser.

Hier ein interessanter Artikel:

http://www.jacmusic.com/lundahl/applications/mains-transformers1.html

Er empfiehlt ganz klar Lundahl die scheinen aber nur in Röhrenanwendungen Sinn zu machen.

Baut denn nur Lundahl C-Core aud diese symmetrische Art und Weise?

Was meint Ihr generell zu Double C-Core?

Viele Grüße
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chriss0212
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Beitragvon Hans-Martin » 03.09.2017, 13:58

Hallo Christian,
ich war zunächst erstaunt, dass die Primär- und Sekundär-Wicklungen verschachtelt sind, weil das eine extrem starke Interwindungskapazität mit sich bringt, die ich bei Netztrafos lieber vermeiden würde.
Diese Schachtelung ist ein bewährtes Merkmal von guten Ausgangsübertragern zur Erzielung großer Übertragungsbandbreite im Audio-Bereich, aber will man eine breitbandige Netzkopplung angesichts der Störungen? Auf den Innenwiderstand gehe ich weiter unten ein.

Das Augenmerk wird hier vorrangig auf die Kopplungskapazität der Primärwicklung zum Kern gerichtet, und es wird suggeriert, dass durch 2 Primärwicklungen, die gegensinnig angeschlossen und entsprechend gewickelt sind, diese aufgehoben werden.
Jac hat geschrieben:I am a graduated engineer on the field power electronics and electric energy, so this topics is my specialty.

Ich finde das sehr spannend, würde gern mal einen solchen Trafo in den Händen halten, bei dem es gelingt, mit beiden ansonsten gleichwertigen Wicklungen, die eine mit der Phase, die andere mit dem Neutralleiter zuerst auf den Kern zu wickeln. Laut Jac gelingt es, die kapazitiven Effekte zu kompensieren. "I1+I2=0" spricht eine eindeutige Sprache, also I1=-I2, die Störungen auf dem Neutralleiter (Null) müssten absolut also gleichartig sein wie auf der Phase. Warum das Ding wohl Nullleiter genannt wurde? Weil er an der Quelle geerdet war. Die Störbelastung des Mittelpuktleiters im Drehstromnetz wird aber von anderen Verbrauchern mitbestimmt, u.a. Schaltnetzteile. Die Oberwellenstruktur ist aus vorgenannten Gründen nicht als identisch mit der benutzten Phase anzunehmen.
Nehmen wir einen einpoligen Netzschalter in die Phaseleitung, wie es sein sollte, ist beim Ausphasen die gemessene Spannung auf der Signalmasse praktisch 0V~, unterbricht der Schalter jedoch den Neutralleiter, geht das Potential hoch, höher als im normalen Betrieb. Man könnte daraus schließen, dass die Störungen von der Phase, aber nicht von Neutral ausgehen.
Ohne den Double C-Core Trafo selbst erlebt zu haben, widerspricht es all meinen Beobachtungen bei anderen Trafos (Schnittband-, Ring-, EI-Kern), sodass ich hier erhebliche Zweifel anmelde, dass die Bedingung I1+I2=0 erfüllbar ist.

Bewährt hat sich bei mir die Schutzerdung des Trafokerns, um die kapazitive Kopplung abzuleiten, natürlich auch eine (bzw. sogar doppelte) Schirmwicklung.
Röhrengeräte haben wegen der hohen Betriebsspannungen ohnehin eine Schutzerdung des Gehäuses, wo der Trafo verschraubt ist, andererseits gibt es bei schutzisolierten Geräten die Möglichkeit, den Trafo vom Gehäuse isoliert einzubauen und den Trafokern allein zu erden. Dann bleibt nur noch die Kopplungskapazität zwischen Kern und Sekundär-, sowie die zwischen Primär- und Sekundär-Wicklungen, gefolgt von Gleichrichtung und Siebkondensatoren, gefolgt von Spannungsreglern, aber das ist ein neues Thema. Da spielen Schwankungen durch Lastwechsel eine untergeordnete Rolle.

Im Röhrenverstärker mit Heizung (filament) der Röhren und der Anodenstromaufnahme haben wir meist recht konstante Bedingungen. Die Heizung ist rein resistiv, nach Erwärmung ist der Heizstrom konstant. Der anfängliche Kaltwiderstand ist zwar niedriger, was einen hohen Anlaufstrom bedeutet, dafür emittieren die Kathoden der Röhren zunächst noch keine Elektronen, der Strom baut sich erst langsam verzögert durch Erwärmung auf. Dann wir die Betrachtung zwiegespalten:
1. Class A bei den Röhren bedeutet konstanter Ruhestrom, überlagert von den Wechselstromsignalanteilen. Vorstufenröhren arbeiten in Class A, bei Auskopplung an der Anode ist das Signal invertiert, was bedeutet, dass jede 2. Röhre das Audiosignal in Gegenphase anliegen hat, die eine Röhre zieht bei positiver Signalhalbwelle mehr Strom, die nächste entlastet praktisch zeitgleich.
Die Stromaufnahme schwankt mit dem Amplitudenverhalten der Audiosignalfrequenz, also überwiegend oberhalb der Netzfrequenz, mit der das Netzteil nachlädt (100Hz bei 2Weg- oder Brückengleichrichtung), aber um das auszuglätten, hat man entsprechend dimensionierte Elkos.
2. Push-Pull bedeutet: 2 Röhren arbeiten im Gegentakt, der eine Zweig zieht mehr Signalstrom, der andere wird zugleich um diesen Betrag entlastet. Symmetrie ist Entwicklungsziel, damit ist die Stromkonstanz durch den Ausgangsübertrager weitgehend gewährleistet.

Die Diagramme zeigen Netzspannungsschwankungen im Bereich von 234V~ ausgehend bis +1,5% und kurzfristig auf -7%.
Mein Röhrenprüfgerät zeigt eine Abhängigkeit des Anodenstroms von der Betriebsspannung, aber die negative Gittervorspannung hat einen weitaus größeren Effekt. Eine geringere Netzspannung bedeutet eine geringere neg. Vorspannung und somit einen erhöhten Stromfluss. Deshalb stabilisiert man mit einer Zenerdiode die neg. Gittervorspannung, bevor es weiter zu den Einstelltrimmern geht. So wird man von Netzspannungsschwankungen unabhängig, und das ist in den meisten Röhrenverstärkern die einzige auffindbare Spannungsstabilisierung.
Das ist kein Thema für Autobias mit entsprechend dimensionierten Kathodenwiderständen, die den Arbeitspunkt stabilisieren, ggf. mit Elkos gebrückt werden, um die Wechselspannungsgegenkopplung gering zu halten. Solches Konstantstrom-Autobias ist bei den Vorstufenröhren üblich, es hat den unschätzbaren Vorteil, dass verschleißbedingte Veränderungen automatisch ausgeregelt werden.

So komme ich zu der Schlussfolgerung, dass ein Röhrenverstärker ein Konstrukt mit relativ gleichbleibender Stromaufnahme ist, was man von Transistorendstufen nicht behaupten kann.
Nun will sich mir speziell beim Röhrengerät die "harte" (weil widerstandsarme) Netzankopplung nicht als nenenswerter Vorteil erschließen.
Bleibt noch der Hinweis, dass bei digitaler Signalverarbeitung die Einkopplung von HF aus dem Netz gar nicht positiv klanglich ankommt. Da würde ich einen Trafo mit Schutzwicklung eindeutig bevorzugen (praktisch nicht realisierbar bei verschachtelten Wicklungen wie bei diesem Lundahl Double C-Core Trafo), oder eine Trennung der Wicklungen in separaten Kammern.
Grüße Hans-Martin
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Beitragvon Hans-Martin » 18.10.2017, 22:33

chriss0212 hat geschrieben:Was meint Ihr generell zu Double C-Core?

Hallo,
hier scheint es keine Meinung dazu zu geben, vermutlich mangels praktischer Erfahrung.
Mich interessiert speziell die mittels der beschriebenen Beschaltung versprochene Immunität gegen Netzstörungeinkopplung (sollte mich wundern, wenn das wirklich wahr wäre).
Grüße Hans-Martin
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Beitragvon dietert » 19.10.2017, 10:45

Hallo Hans-Martin,

vor einiger Zeit habe ich mal so ein industrielles 24V 10A Netzteil geprüft (Murr NSS10). Es hat für günstiges Geld einen 300VA Zweikammertrafo mit einer Gleichrichtung auf 40V und dahinter einen Sekundärschaltregler. Mich hatte eigentlich interessiert, wie ruhig man den Schaltregler bekommt.
Interessanterweise hat der Netztrafo eine Primärwicklung für 400 V mit einem 230 V Abgriff. Bei 230 V kann man also aus dem Trafo wirklich eine gegenphasige Primärspannung bekommen. Habe dann mit einigen 100 pF Kondensatoren in Serie eine grobe Kompensation gemacht, bis der sekundäre DC-Ausgang praktisch keine 50 Hz mehr zeigte. Es blieben weniger als 1 V an den 10 MOhm eines Tastkopfs, alles bei geerdetem Trafokern.
Dann habe ich den Trafo einige Zeit laufen lassen. Wie bei solchen Industrieprodukten üblich, läuft er nach einer halben Stunde ziemlich heiß und siehe da: der Abgleich der Streukapazitäten war hinfällig. Anscheinend sind die Isoliermaterialien in so einem Trafo und die Vergussmasse keine besonders stabilen Dielektrika.

Fazit:
Ich würde stark bezweifeln, dass ein R-Core oder dieser verschachtelte Trafo im Hinblick auf Netzstörungen Vorteile gegenüber einem Zweikammertrafo haben, da würde ich Hans-Martin zustimmen. Bei einem Zweikammertrafo mit seiner höheren Streuinduktivität muss man nur dem Gleichrichter gute Snubber verpassen, z.B. eine Parallelschaltung aus einem Kondensator und einem RC-Glied (etwa 2x 100nF / 4,7Ohm). Und halt ein kleines Filter mit einer stromkompensierten Drossel auf der Primärseite. Und vielleicht noch eine PFC-Drossel, die die hohen Ladestromimpulse des Gleichrichters etwas glättet. Ein weites Feld.

Grüße,
Dieter T.
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Beitragvon Hans-Martin » 07.12.2017, 00:59

Hallo Dieter,
für einen Versuchsaufbau habe ich symmetrische Versorgungsspannungen benötigt, und der Einfachheit halber 2 identische Steckernetzteile mit Trafo, Gleichrichter sowie Siebelko genommen, bei jeder Gleichspannung jeweils einen Pol auf Signalmasse gelegt.
Dann habe ich die Netzteile ausgephast, jedes zeigte für sich dasselbe Verhalten, drehte ich eines von beiden in der Steckdose um, stieg das ~Potential auf der Masse.
So konnte ich mit 2 Trafos nicht bestätigen, dass das Vertauschen von Phase und Null primärseitig (auf einer Seite) einen Vorteil brachte, das Gegenteil war der Fall. Beide Trafos angeschlossen, wie das Ausphasen des einzelnen empfahl, erschien als beste Lösung, beide falsch was schlecht, nur 1 richtig, 1 falsch war dazwischen, gleichauf mit dem anderen falschen.
Das entsprach genau den Erwartungen, denn die kapazitive Störeinkopplung geht von der Phase aus, mit 2 Trafos verdoppelt sich die koppelnde Kapazität, auch wenn die geringere beim Ausphasen gewählt wurde.

Ich muss dazu noch ergänzen, dass anders als beim Doppel-C-Kern hier beide Trafokerne keinen elektrischen Kontakt zueinander hatten.

Wenn ich mich recht entsinne, waren in einem Advance Acoustic CD-Player 3 Netztafos mit Steckverbindern primär und separat sekundär, womit man die Netzankopplung durch individuelles Umdrehen optimieren bzw. die Störeinkopplung minimieren könnte. Die Werkszuordnung hatte ein nicht geringes Potential, es gelang mir nicht, ein messtechnisch besseres Ergebnis zu erhalten, im Gegenteil, wie ich es auch drehte und wendete, 2 oder 3 im Betrieb, da war nix mit Kompensation, bei jeder Einzelbetriebsmessung kam dasselbe heraus, was schließlich auch bei der Gesamtmessung das Minimum brachte.

So äußere ich -aus meiner Sicht berechtigte- Zweifel daran, dass der Urheber diese Grafik http://www.jacmusic.com/lundahl/applications/Mains-transformers-1.GIF
gemäß
JAC hat geschrieben:I am a graduated engineer on the field power electronics and electric energy, so this topics is my specialty.

auch angemessen messtechnisch überprüft hat, denn meine Praxiserfahrung spricht zu sehr dagegen - und auch das gängige Ersatzschaltbild für die Koppelkapazitäten würde jedem Elektroniker sofort eine eindeutige Antwort geben - und dass diese Grafik einen Eindruck erweckt, der in der Praxis so nicht wiederzufinden ist.
Ich lasse mich da gern vom Gegenteil überzeugen, also dass ein Konzept nach dem vorliegenden Bild funktioniert - wer hat es probiert, wer kann meinen Zweifel widerlegen?
Grüße Hans-Martin

P.S. Meine Modellvorstellung besteht darin, dass ein richtig angeschlossener Trafo einen (inneren) Wicklungsanfang* mit großer Kopplungskapazität zum Kern hat, *den man besser zum Nullleiter konnektiert, und vom (äußeren) Wicklungsende nur eine geringe Kapazität, was besser an die Phaseleitung geht.
Auf dem Trafokern liegt dann ein Potential, welches aus Netzspannung vom dem kapazitiven Spannungsteiler dominiert wird, der sich aus beiden Kapazitäten bildet.
Wenn man nun ein zweites identisches Setup umgepolt ans Netz anschließt, parallel dazu verbindet, entspricht das der Parallelschaltung der geringeren Kapazität vom Phaseleiter zur größeren Kapazität von der zweiten Wicklung, während die größere Kapazität vom Nulleiter die kleinere von der anderen Seite parallel hinzubekommt. In der Summe sehen wir nun sowohl zum Nullleiter wie zum Phaseleiter gleiche Kapazitäten, was einer Halbierung des Potentials bezogen auf Netzspannung gleichkommt. Und das ist idR erheblich ungünstiger (weil höher) als das vergleichsweise geringe Potential, welches aus größerer Kapazität vom Nulleiter und geringeren Kapazität vom Phaseleiter sich ergeben kann. Ist doch logisch, oder?
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Beitragvon dietert » 07.12.2017, 02:41

Hallo Hans-Martin,

sehe ich genauso. Um die kapazitive Einkopplung aus der Primärwicklung auf die Sekundärwicklung zu kompensieren, braucht man doch wohl eine zur Netzspannung gegenphasige Spannung.

Dreht man nur die beiden Anschlüsse der Primärwicklung bei einem zweiten Trafo, so sieht die Sekundärwicklung doch immer noch dieselbe Phase. Defakto koppelt die Sekundärwicklung ja an einen kapazitiven Abgriff der Primärspannung. Wo dieser ist, kann man sicher beeinflussen, aber ein gegenphasiges, kompensierendes Signal bekommt man so nicht.

Wenn z.B. die Sekundärwicklung auf die Primärwicklung gewickelt ist, und die kernnahe Seite der Primärwicklung am Nullleiter ist, so koppelt die Sekundärwicklung auf etwa 2/3 der 230 V, wenn der Kern nicht geerdet ist. Das liegt an den drei etwa gleich großen Kapazitäten zwischen Primärwicklung und Kern, zwischen Primär- und Sekundärwicklung und zwischen Sekundärwicklung und Kern. Besonders klein soll die eingekoppelte 50 Hz-Spannung werden, wenn der Kern geerdet und Phase an der kernnahen Seite der Primärwicklung ist, Null zur Sekundärwicklung hin. Bei einem meiner Trafos bekomme ich so nur noch 1,2 Veff an dem Ende der Sekundärwicklung, die der Primärwicklung zugewandt ist.

Für die Messung der Kapazitäten benutze ich einen Kurzschluss auf allen Primärwicklungen und einen zweiten auf allen Sekundärwicklungen und messe dann zwischen Primär und Sekundär bei 1KHz und von beiden zum Kern, soweit möglich. Die Wirkung einer Schutzwicklung zeigt sich, wenn ich diese mit Gnd des LCR-Messgeräts (HP 4262A) verbinde. Ich habe hier einen 2 KVA Ringkerntrafo (Trenntrafo), der zwischen Primär- und Sekundärwicklung etwa 3,3 nF hat, mit angeschlossener Schirmwicklung aber nur noch 34 pF.

Für HF-Störungen ist das alles aber nur ein sehr grobes Modell. Die Ableitung von HF über eine Schirmwicklung oder den Kern funktioniert nicht richtig, genauso wenig wie Ausphasen. Da hilft nur noch "Abstand" (geringe Koppelkapazität) und eine gute Gleichtaktdrossel. Philips Aktivboxen 587 hatten ehedem so einen optimierten Trafo: Mit Schnittbandkern und einem Luftspalt zwischen Primär- und Sekundärwicklungen.

Grüße,
Dieter T.
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