DIY Hintergrundwissen - Wie schließe ich Netztrafos richtig an ?

Sampa

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Wie schließe ich (Netz) Trafos richtig an ?

Ein Thema wo gerade DIY Anfänger oft Fehler machen, deshalb heute mal ein bisschen praktisches Hintergrundwissen.


Bei vielen DIY Projekten ist es auch notwendig ein passendes Netzteil zur Versorgung der Schaltung zu bauen. In den meisten Fällen werden in diesen Netzteile (Ringkern )-Trafos dazu verwendet die hohe Netzspannung von 230V auf eine niedrigere Spannung wie z:B. 15V oder 18V herunterzusetzen. Leider kann man beim Anschluss dieser Trafos einiges falsch machen wenn man unachtsam ist und neben dem Bauteil auch noch seine Gesundheit in Gefahr bringen.


Viele Netztransformatoren besitzen jeweils zwei Primär und Sekundärwindungen, die je nach Bedarf parallel oder in Serie geschalten werden können um höhere Ausgangsspannungen und –ströme zu erhalten.

Üblich sind bei Netztrafos zwei getrennte 115V Primärwicklungen die man je nach landestypischer Netzspannung passend anschließen kann, ohne das komplette Netzteil großartig umbauen zu müssen. Im Europäischen Stromnetz schaltet man diese in Serie und kommt so auf die passende Spannung:

115V + 115V = 230V

In 110V Ländern wie der USA verschaltet man die Wicklungen parallel. Die Spannung passt ja eh fast (die 5V Unterschied fallen nicht ins Gewicht), dafür zieht der Trafo eben den doppelten Strom um auf die gleiche Leistung zu kommen.


Bei den Sekundärwicklungen hat man die gleichen Verschaltungsmöglichkeiten.
Entweder man verbindet die Wicklungen parallel um einen höheren Ausgangsstrom zu bekommen, oder man schaltet sie in Serie um die Spannung zu erhöhen.


Nun zum eigentlichen Problem. Viele denken es sei bei dem Wechselstrom mit dem wir es zu tun haben ja egal wie man die Wicklungen miteinander verbindet, da es ja eh kein „plus“ oder „minus“ gibt die man verpolen könnte.

Leider ist das nicht ganz richtig, da man die Phasenlage der Spannung auf jeden Fall beachten muss. Uns als tontechnisch Interessierte Menschen ist dieser Sachverhalt eigentlich schon sehr gut unter dem Begriff „Phasenauslöschung“ bekannt. Wenn ich zwei identische Signale in der Phase drehe und addiere höre ich nichts mehr.
Genau das gleiche passiert auch im Netztrafo der ja genau genommen mit einem 50Hz Sinuston betrieben wird.
Nur wird es hier etwas ernster, da die Leistung von so einem Trafo im Vergleich zu den Leistungen von Line und Mikrofonsignalen um einiges höher ist.
Gegenphasig angeschlossene Wicklungen sind im Prinzip wie ein Kurzschluss zu sehen, es fließt ein maximaler Strom durch den Trafo und da die Energie nirgenswo verbraucht wird erwärmt sich das ganze. Manchmal ziemlich schnell und auch ziemlich heiss.

Das wollen wir nicht, daher gibt’s mal ein paar aufschlussreiche Bilder die einem zeigens wie es richtig gemacht wird.

27aci.jpg


Hier passt die Phase der beiden Wicklungen, die Spannungen der Einzelwicklungen addieren sich auf die gewünschte doppelte Spannung auf.



Und so solls nicht sein. Die Spannungen der beiden Windungen sind gegenphasig und löschen sich aus.

2guxrnc.jpg


Meistens findet man direkt auf dem eine Markierung oder Skizze im Datenblatt auf der die Windungsanfänge aller Windungen markiert ist. Manchmal tut man sich aber auch schwer das auf Anhieb zu erkennen. Bei den Ringkerntrafos von Reichelt z.B. sind nur die Farben der Anschlussdrähte angegeben.

Was soll man also machen wenn man nicht genau weis wo die Windungen anfangen?

Das einfachste ist wenn man einfach eine Leitung von einer der beiden Windungen mit irgend einer Leitung der anderen verbindet und dann die Spannung zwischen den noch übrigen freien Drähten misst. Wenn alles korrekt ist sollte man hier die Summe der beiden Nennspannungen ablesen können. Der Spannungswert wird in der Realität immer etwas höher liegen, da wir hier die Leerlaufspannung des Trafos (also die Spannung ohne irgendeine Last) messen. 10-15% über den Nennwert sind hier normal und kein Grund zur Sorge.
Sollte die Spannung 0V oder deutlich unter der Nennspannung liegen, dann müssen wir einfach nur eine der beiden Wicklungsenden vertauschen.

Wenn man sich bei der Primärwicklung von Netztrafos nicht sicher ist ob man sie richtig angeschlossen hat, dann verfährt man genau nach dem gleichen Prinzip, nur misst man die Spannung von einer der beiden Sekundärwicklungen. Auch hier gilt: Wenns richtig rum ist sehe ich auf dem Messgerät eine passende Leerlaufspannung, wenn nicht, irgendwas was deutlich darunter liegt.


In den meisten Fällen haben wir bei Audioschaltungen mit der Serienschaltung von Windungen zu tun, der Vollständigkeit halber nun aber auch noch zur Parallelschaltung die uns einen höheren Ausgangsstrom liefert:



Hier gibt’s im Prinzip nur einen richtigen Weg.

2u606tx.jpg




Falsch herum angeschlossen produziert man einen Kurzschluss beider Windungen. Dieser Zustand kann den Trafo in Sekunden zerstören !

1zelbty.jpg



Das wars dann auch schon für heute :)

Wenn Interesse besteht setze ich diese kleine Serie mit weiteren Themen aus der Audioelektronik fort.
 
Hallo Sampa

Finde ich super, dass du dir soviele Mühe gegeben hast! Vielen Dank!

Freue mich auch gerne auf weitere Themen :)

lg
Solex
 
In diesem Zusammenhang sollte man auch erwähnen, das Transformatoren (fast[1]) immer eine Primärsicherung *und* für *jede[2]* Sekundärwicklung eine Sekundärsicherung haben müssen.

Alle Sicherungen sind träge. Auf der Primärseite geht nichts anderes, auf der Sekundärseite ist alles andere unnötig.

Die Primärsicherung schützt gegen Kurzschluss im Trafo und der Verdrahtung.
Die Sekundärsicherung schützt den Trafo gegen Abbrennen durch Überlast. Es ist nicht möglich, das mit einer primären Sicherung zu machen.

Die Primärsicherung ist auf einen Strom auszulegen, der etwa dem doppelten Nennstrom entspricht, bei hohem Anlaufstrom(=gutem Trafowirkungsgrad) ggfls. sogar noch etwas größer.

Die Sekundärsicherung ist auf den Nennstrom des Trafos auszulegen.

Trafos sind in ihrer Strom- bzw. Leistungsabgabe thermisch limitiert. Im Selbstbau wird man das alles nicht "auf Kante" auslegen, damit wird der Trafo auch weniger warm.

Im 19", 1HE Gehäuse bekommt man (einfach) etwa 10..15W abgeführt, das ist (fast immer) gleich der primären Leistungsaufnahme. (Da jegliche Energieabgabe minimal ist. )

Nimmt man einen "zu großen" Trafo, dann ist es natürlich sinnvoll, dessen zu große, aber nie benötigte Nenn-Leistung auch entsprechend "abgelastet" abzusichern, damit bleibt man dann auch abgesichert unter der Verlustwärme, die das Gehäuse auch weg bekommt.



[1] Es gibt Transformatoren kleiner Leistung, die unbedingt kurzschlussfest sind. Diese brauchen keine Sicherung, im Gerät selber wird man i.A. aber dennoch eine Primärsicherung vorsehen.
[2] Ausnahme: Reihenschaltung zweier Wicklungen, wenn der Mittelabgriff nicht benutzt wird, Parallelschaltung zweier Sekundärwicklung ohne weitere Teile dazwischen.
 
Hi Sampa,

sehr gut aufbereitet - gerne mehr!
 
Sampapedia :)

Sehr anschaulich!
Bitte mehr davon.

Nächste Folge: Netzteil

Dem destruktiven Anteil meines Gemütes folgend, werde ich den mit "Falsch" gekennzeichneten Schaltbildern den Vorrang geben :)

Den Kurs "Haare kämmen mit Toilettenbürsten" habe ich ja mit höchsten Werten erfolgreich abgeschlossen.
 
Hallo,

ich möchte jetzt nicht als Spielverderber gelten, aber vom Bau eines Netzteils möchte ich abraten. Natürlich kann man so etwas bauen, habe ich selbst auch schon gemacht und das Dingen läuft seit fast drei Jahrzehnten.

Der Grund, es nicht zu bauen, ist folgender: Wenn es aufgrund eines Defekts zu einem Brand kommt, zahlt wahrscheinlich keine Versicherung. Man kann zwar Vorsichtsmaßnahmen treffen, wie oben beschrieben Sicherungen einbauen, aber es ist schwierig, alle Sicherheitsanforderungen zu beachten. Schlimmstenfalls bekommt eine Person einen elektrischen Schlag.

Ich meine auch, dass man gar nicht unbedingt ein Netzteil bauen muss, wenn man nicht gerade vorhat, einen Power-Verstärker zu bauen. Falls es sich beispielsweise um ein Effektgerät handelt, dann kommt man mit einem fertigen Steckernetzteil aus und muss dann nur noch die vielleicht etwas wellige Gleichspannung glätten und ggf. stabilisieren, um Brummgeräusche zu vermeiden.

viele Grüße
Ralf
 
Sampa, vielen Dank für diesen interessanten Beitrag!


Wie immer
smil41.gif
 
Der Grund, es nicht zu bauen, ist folgender: Wenn es aufgrund eines Defekts zu einem Brand kommt, zahlt wahrscheinlich keine Versicherung.

Wenn ich mir deswegen jemals sorgen gemacht hätte, dann hätt ich ja gar keine Hobbies :D
 
Sampa, ich würde mcih tierisch darüber freuen wenn du einen ähnlichen Beitrag zum Thema Erdung schreiben würdest.

Vielen Dank und viele Grüße!
 

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