Wieviel "DC" ist zuviel? Trafobrummen

22.03.2025 17:45 (zuletzt bearbeitet: 23.03.2025 20:45)
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#1
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Eine genaue Antwort auf die Frage, kann ich leider auch nicht bieten, aber ich
stelle euch hier eine Methode vor, mit der man den Istzustand darstellen (messen) kann.
Auch hier gibt es mehrere Wege zum Ziel, und meinen stelle ich euch hier kurz vor.

Das Problem ist, dass man genau wie im Audiobereich eine "mords Dynamik", oder eben Filter verwenden muss.
Wir möchten ja teilweise nur mV DC (Offset) bei über 600V pp (50Hz) messen.

Gleich vorweg: Ich selbst habe mit diesem Phänomen noch nie Kontakt gehabt. Hier brummen lediglich die dicken Trafos in meinen Flippern, was aber nichts mit "DC" zu tun hat.

Bei mir liesst der Strom immer schön sauber und gleichmäßig, obwohl mir einige PV Anlagen in den letzten Jahren doch zu schaffen machten. Keine davon ist "von mir" , und die
Gesetze bezüglich der Störungen sind lasch, oder existieren nicht.

Ob ein Trafo bei zu viel "DC" brummt, oder nichtg, hängt von der Bauart, der Größe, und der Montage ab. Das ist eine eigene Wissenschaft.
Misst man zu Hause an der Dose aber über 100mV, kann es durchaus zu knurrenden Trafos kommen, Das könnte passieren, wenn enorme Verbraucher in der Nähe sind, die eine der Halbwellen erheblich stärker belasten als die andere. Dieser Vorgang muss zwangsläufig hinter dem Trafohaus geschehen, an dem der eigene Haushalt angeschlossen ist. Da reichen ein paar "Föhns" nicht aus. Schwerindustrie wäre eine Möglichkeit.
Ich wohne stadtnah, ohne Industrie in der Umgebung. Also alles OK.

Der Messaufbau, der diesmal nicht mit Hausmitteln zu machen ist:
Die Netzspannung wird über einen 100:1 Differenzialtastkopf mit mind. 700V in ein steiles Tiefpassfilter mit niedriger Einsatzfrequenz in das DC Voltmeter geführt. In diesem Fall verwende ich ein 10 Hz Filter mit 90 dB/Oktave, wodurch die 2,3V, 50 Hz aus dem Tastkopf völlig ausreichend gedämpft wird.
Da der Tastkopf (leider) keine externe Offset Trimmung besitzt, muss man den unerwünschten Offset im DC Voltmeter kompensieren.
Als DC Voltmeter verwende ich hier ein AP DCX127, mit dem das hier verwendete SYS322 zum DC Voltmeter wird.



Erster Versuch in hoher Auflösung. Der Tastkopf wird in sec. 28 ans Netz gelegt. Minimaker DC von etwa +10mV In sec. 80 wird der Tastkopf an ein Labornetzteil mit 300mV angeklemmt, und danach nochmal umgepolt.
Nach dem Umpolen nicht wieder ans Netz....



Zweiter Versuch für´s Grobe. Zuerst ab sec. 45 das Netzteil mit 300mV noch gut erkennbar. Mein DC im Netz ist hier nicht mehr zu entziffern.
Danach das Heißluftgebläse mit 800W (nur eine Phase), und danach nochmal mit ungedrehtem Stecker, Um sec. 120 habe ich das Gebläse im Nebenrraum eingesteckt.
Man kann etwas erahnen, und dann nochmal
etwa 2 Meter von der Dose mit dem TK entfernt, bereits reduziert.
Der RTT im Bild brummt bei den erzwungenen 2V übrigens sehr störend. Wo er mit dem Brummen anfängt, kannich aber nicht sagen....Vielleicht 500mV oder 1V ?




Fazit : Im Haushalt kann man das nur provozieren, wenn man sich der "Mess Steckdose" annähert. Das hat was mit den Leitungsimpedanzen und der Netzimpedanz zu tun.
Kommt schon "DC" ins Haus, hat man wohl gigantische asymmetrische Verbraucher in der Nähe.


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22.03.2025 19:17
avatar  Test
#2
Te

Transformatoren, die auf Grund eines DC-Offsets der Netzspannung gebrummt hätten, sind mir auch noch nie untergekommen. Sowohl mit, als auch ohne Föhn.
;)

Aber es sind mir schon einige Transformatoren untergekommen, die nur deshalb gebrummt haben, weil sie zu dicht am metallischen Gehäuse des Geräts montiert gewesen sind. Und das Wechselfeld des Transformator-Blechpakets hat dann das Gehäuse in Schwingung versetzt (Somit hat dann aber nicht der Transformator selbst, sondern DAS GERÄTEGEHÄUSE "gebrummt".).

In besonderer Erinnerung geblieben ist mir diesbezüglich eine alte Musiker-Endstufe aus den 80er Jahren die ich eingelagert habe:
Nämlich ein HH V800 (mit 400W RMS pro Kanal an 4 Ohm).
Dort sind pro Halbwelle jeweils 4 MOSFETS verbaut (also insgesamt 16 Stück) (2SK135 sowie 2SJ50)
Und hier ist der Transformator ganz dicht auf der Frontplatte, sowie der Boden- und Deckplatte des Verstärkers positioniert, sodaß die Hütte (also das Gerätegehäuse) mechanisch brummt.

DC-Offset-Probleme der Netzspannung sind jedoch meines Erachtens in der Regel vollkommen vernachlässigbar.
Was Brummen oder Surren anlangt sind eher folgende Probleme bei leicht schadhaften Transformatoren "angesagt":
Einzelne lose Bleche des Transformator-Blechpakets.
Lose Windungen (Meistens im Bereich der Primärwicklung).


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22.03.2025 19:24 (zuletzt bearbeitet: 23.03.2025 20:48)
avatar  Scope
#3
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Zitat
Transformatoren, die auf Grund eines DC-Offsets der Netzspannung gebrummt hätten, sind mir auch noch nie untergekommen.



Das kann ich mit meine "Untersuchungen" nicht behaupte. Hier brummte eigentlich jede große Endstufe vernehmbar vor sich hin, wenn der "Föhn" kam. Besonders größere Ringkerne sind betroffen. Von "A" ccuphae bis "Yamaha" knurrt es dann aus dem Gehäuse. Vorhin habe ich noch einen POA 6600 Monoblock als Versuchsgerät verwendet.... Sie brummt deutlich, wenn ich es provoziere.

Wenn man nah bei den Geräten sitzt, kann es schon stören.

Zitat

DC-Offset-Probleme der Netzspannung sind jedoch meines Erachtens in der Regel vollkommen vernachlässigbar.


So sollte es zumindest sein.


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22.03.2025 19:31
avatar  Test
#4
Te

Jedoch:
Durch einen Föhn läßt sich das Transformatorbrummen ja wunderbar übertönen. Und man muß eben näher BEIM FÖHN sitzen, als beim Gerät.
;)

(Und wenn dann der Föhn ausgeschaltet wird, ist das Brummen ja sowieso wieder weg.)


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23.03.2025 01:57
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#5
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hpk

Die Problembeschreibung und den Testaufbau habe ich noch nicht verstanden. Also wo genau der Gleichspannungsversatz herkommt und warum der genau mit diesem Testaufbau gefunden werden kann.

Einem (idealen) Trafo ist es doch erst einmal egal, wo er in Bezug zu einem anderen Gleichspannungspotential liegt, er transformiert die Eingangswechselspannung in eine Ausgangswechselspannung.

Eine Skizze zum Problem und ein Schaltbild zum Testaufbau würde mir zumindest sehr helfen.

Neue und alte Gerätschaften - Elektronik fast ausschließlich in Schwarz gekleidet mit so wenig Anzeige als möglich, wenn möglich, gedimmt oder aus.

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23.03.2025 08:25
avatar  Scope
#6
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Der "Offset" entsteht durch asymmetrische Belastung der positiven und negativen Halbwelle. Der Föhn erreicht das in der reduzierten Heizstufe, da dann eine Diode in der Leitung liegt.
Warum der Testaufbau so gewählt wurde, steht im Text. Ein gewisses Maß an Vorkenntnissen wird bei technischen Beschreibungen von mir aber vorausgesetzt.

Wie ich vereits schrieb: Über Tranformatoren kann man eine Doktorarbeit schreiben. Über Magnetisierung, Kernmaterial und Sättigung gibt es im Netz viel zu lesen. Das möchte ich hier nicht zum Thema machen...Zumindest nicht in diesem (meinem) Thema ;)
Ich bin da auch absolut nicht lückenlos belesen.

Das "Schaltbild" des Aufbaus habe ich doch in Worten genau beschrieben.


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23.03.2025 10:48
avatar  hpk
#7
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hpk

Hm,

es tut mir leid, aber ich verstehe immer noch nicht was das Problem, besser die Grundlage für einen Gleichspannungsversatz ist, den Du gegen was gemessen hast. Was ergibt sich denn als asymmetrische Belastung durch den Fön für den Transformator als Gleichspannungsversatz, der siehe unten nicht einfach in Wärme im Transformator verbraucht wird? Ist die Spannungshöhe verändert oder ergibt sich zeitlich ein Versatz in der Phase von der Spitze der Sinuskurve zum Tal oder beides? Und wie man es auch dreht, der Transformator sieht doch dann auch nur eine Wechselspannung eine unterschiedliche nicht mehr perfekte Sinus-Kurve, die er doch dann entsprechend transformiert in den Ausgang gibt.

Wogegen gemessen manifestiert sich der für den Transformator relevante Gleichspannungsversatz? Deshalb wollte ich ja ein Bild haben, denn so ist das für mich nicht verständlich Meine erste Intuition dazu ist, dann wird der Transformator eben etwas warm, durch den Gleichspannungswiderstand und die dann damit eingetragene Leistung. Doktorarbeit hin oder her, ich möchte wirklich gerne verstehen, was das Problem denn ist. Und das muss auch einfach sein, es ist je keine Quantenphysik. Die Antwort, die kann kompliziert und sperrig sein und die Messtechnik dazu komplex werden, das ist doch vollkommen in Ordnung.

Wenn Du magst, lass uns bitte das Problem als erstes weiter Durchkauen und dann sehen wir weiter?

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23.03.2025 13:39
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#8
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Im Internet gibt es bereits viele Seiten rund um das Thema.

Hier ist eine davon:
https://www.mikrocontroller.net/topic/524748


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23.03.2025 18:29
avatar  hpk
#9
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hpk

Danke,

das hat für mich das Thema erhellt, wenn es einen DC-Anteil gibt. Nur warum eine Induktion, die ja eine Phasenverschiebung macht, dann letztlich einen Gleichspannungsanteil für den Trafo erzeugt, da bin ich noch nicht ganz klar mit, das müsste man vermutlich mal durchrechnen, wie sich das verhält mit dem Imaginärteil. Aber dann glaube ich das mal. Auch, dass dieser Anteil dann den Trafo angeblich in eine Sättigung treiben kann.

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23.03.2025 20:27
avatar  Scope
#10
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Das kannst du dir auch durchlesen. Ist mit dem Thema verwandt:

https://www.emeko.de/fileadmin/user_uplo...et-12.05.06.pdf

Kurzum: Es reichen bereits eine vergleichsweise kleine adymmetrie (offset), um das Kernmaterial von RKT zu sättigen, und so zu mechanischem Brummen zu führen. Je nach Bazartz, Verguss und Montage lautrer oder leiser.

Mormakerweeise sollte das Problem erst gar nicht auftreten, aber man liest immer wieder davon.
Unklar bleibt oft, ob es nicht einfach ein "schlechter" Trafo ist, der schon auch unter normalen Bedingungen brummt. Sowas gibts auch.


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23.03.2025 20:45
avatar  Test
#11
Te

Hier noch zum Thema ein sehr interessanter Thread (einschließlich der Auswirkung, sowie dem Aufbau von DC-Filtern) bei mikrocontroller.net.
Ringkerntrafos (brummen)
https://www.mikrocontroller.net/topic/524748


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