Ermittlung des Sättigungsverhaltens in Abhängigkeit von der Vormagnetisierung Induktivitätsmessung an Leistungsdrosseln

Induktivitätsmessung an Leistungsdrosseln

Praktische Realisierung des di/dt-Verfahrens

Bei der praktischen Umsetzung des di/dt-Verfahrens sind einige Punkte zu beachten. Bild 5 zeigt in diesem Zusammenhang die erweiterte Ersatzschaltung des Messaufbaus.

Da aufgrund der parasitären Spannungsabfälle auf den Zuleitungen die Spannung des Messimpulses am Prüfling nie konstant ist, muss die Spannung UDUT direkt am Prüfling gemessen und in die Berechnung einbezogen werden. Der ohmsche Widerstand RL ist ebenfalls zu berücksichtigen. Der Einfluss von CL kann jedoch praktisch immer vernachlässigt werden. Es ergibt sich dann folgende Formel zur Berechnung der Induktivität LL:

LL(i) = [UDUT(i) – RL × i] × dt/di

Die Signalerfassung

Da das di/dt-Verfahren mit einzelnen Messimpulsen arbeitet, müssen der Verlauf des Stroms durch den Prüfling und der Verlauf der Spannung über dem Prüfling aufgezeichnet und gespeichert werden, damit sich deren Kurvenform anschließend auswerten lässt. Für eine gute Genauigkeit der Induktivitätsberechnung muss die Auflösung der A/D-Umsetzer 12 bit oder besser bei gleichzeitig sehr hoher Wandlungsrate (mehr als jeweils 50 Ms/s) sein.

Bild 6 zeigt ein Oszillogramm des Mess-Stroms und der Spannung am Prüfling. Es handelt sich um eine PFC-Drossel mit amorphem Schnittbandkern und Luftspalt zur aktiven Leistungsfaktorkorrektur. Die angegebene Nenninduktivität LN beträgt 190 μH, der Nennstrom IN ist 135 A (effektiv). Die Spannung des Messimpulses beträgt in diesem Beispiel etwa 100 V. Bei Erreichen eines Mess-Stroms von 500 A wird der Messimpuls wieder beendet. Anhand der Anstiegsgeschwindigkeit des Mess-Stroms lässt sich auf den ersten Blick erkennen, dass diese Drossel bei etwa 200 bis 250 A hart in die Sättigung geht. Für eine genauere Aussage bzw. die Erstellung einer Induktivitätskurve ist jedoch eine numerische Auswertung erforderlich.

Die Signalauswertung

Die Signalauswertung, d.h. die Berechnung der Induktivitätskurve, erfolgt gemäß obiger Gleichung. Die Schrittweite für das Δi bzw. Δt muss jedoch sorgfältig gewählt werden. Bei einer zu geringen Schrittweite ergeben bereits kleine Digitalisierungsfehler stark schwankende Induktivitätskurven. Bei einer zu großen Schrittweite werden plötzliche Sättigungserscheinungen nicht korrekt wiedergegeben. Es ist daher eine dynamische Schrittweitensteuerung notwendig, welche die Schrittweite in Abhängigkeit von di/dt automatisch anpasst.