<<<<   Index

Energie verliezen in transformators, gelijkrichters en netadapters

In dit artikel beschrijf ik metingen aan transformators, gelijkrichters en netadapters.
Het doel is, om te zien of er energie te besparen is door de toepassing van de juiste componenten.

 

E-I transformator versus ringkern transformator

Om te beginnen heb ik de energieverliezen gemeten in twee transformators, beide met een vermogen van 50 VA.
Één transformator is een conventionele transformator met een E-I kern.
De andere transformator is een ringkern transformator.


E-I kern transformator  2x 24 V  50 VA
Ringkern transformator 2x 9V  50 VA

Van de transformators heb ik de uitgangsspanning gemeten, bij diverse belastingsweerstanden.
Het ingangsvermogen van de transformator is gemeten met mijn energiemeter .
Uit deze gegevens heb ik het uitgangsvermogen, het vermogensverlies, en het rendement van de transformator berekend.

Het rendement is het uitgangsvermogen gedeeld door het ingangsvermogen.
Het vermogensverlies is het verschil tussen uitgangsvermogen en ingangsvermogen, het vermogensverlies wordt omgezet in warmte in de transformator.

De twee transformators hebben verschillende uitgangsspanningen, daarom gebruik ik voor de twee transformators verschillende waarden belastingsweerstanden.
Van de transformators had ik de uitgangswindingen in serie geschakeld

Tabel 1: Verliezen in E-I kern transformator 2x 24 V   50 VA

Belasting
weerstanden
parallel		 Uitgangsspanning
(Volt a.c.)		 Ingangsvermogen
(Watt)		 Uitgangsvermogen
(Watt)		 Rendement Vermogens verlies
(Watt)
-   9,1 0,000 0,000 9,100
1x 560 Ω 51,0 18,1 4,645 0,257 13,455
2x 560 Ω 50,6 21,9 9,144 0,418 12,756
3x 560 Ω 50,2 25,3 13,500 0,534 11,800
4x 560 Ω 49,8 28,7 17,715 0,617 10,985
6x 560 Ω 49,1 35,5 25,830 0,728 9,670
8x 560 Ω 48,5 42,6 33,604 0,789 8,996
10x 560 Ω 47,7 49,3 40,630 0,824 8,670

 

Tabel 2: Verliezen in ringkern transformator 2x 9 V  50 VA

Belasting
weerstanden
parallel		 Uitgangsspanning
(Volt a.c.)		 Ingangsvermogen
(Watt)		 Uitgangsvermogen
(Watt)		 Rendement Vermogens verlies
(Watt)
-   1,16 0,000 0,000 1,160
1x 82 Ω 20,1 5,33 4,927 0,924 0,403
2x 82 Ω 20,0 9,97 9,756 0,979 0,214
3x 82 Ω 19,7 14,38 14,198 0,987 0,182
4x 82 Ω 19,4 18,70 18,359 0,982 0,341
6x 82 Ω 19,1 27,70 26,693 0,964 1,007
8x 82 Ω 18,7 35,90 34,116 0,950 1,784
10x 82 Ω 18,4 43,50 41,288 0,949 2,212

 

Grafiek 1:
Rendement (efficiency) versus uitgangsvermogen
en vermogensverlies (power loss) versus uitgangsvermogen.
1 =   E-I kern transformator (zie tabel 1)
2 =   Ringkern transformator (zie tabel 2)

Verliezen in gelijkrichters.

De volgende metingen laten het effect zien van diverse soorten gelijkrichters op het vermogensverlies.

 

Gelijkrichter met 4 silicium diodes

Schema 1

De ringkern transformator 2x 9V 50 VA is op deze wijze aangesloten op een gelijkrichter circuit.
De twee 9 V windingen staan parallel, de gelijkrichter bestaat uit 4 silicium diodes (3,7 A brugcel).
De waarde van de elco is 4700 μF.


Tabel 3: Verliezen in ringkern transformator + 4 silicium diodes, overeenkomstig schema 1.

Belasting
weerstanden
parallel		 Uitgangsspanning
(Volt d.c.)		 Ingangsvermogen
(Watt)		 Uitgangsvermogen
(Watt)		 Rendement Vermogens verlies
(Watt)
- 13,46 1,17 0,000 0,000 1,170
1x 47 Ω 12,26 3,98 3,198 0,804 0,782
2x 47 Ω 11,84 7,22 5,965 0,826 1,255
3x 47 Ω 11,53 10,15 8,486 0,836 1,664
4x 47 Ω 11,28 13,14 10,829 0,824 2,311
6x 47 Ω 10,80 18,67 14,890 0,798 3,780
8x 47 Ω 10,40 23,41 18,410 0,786 5,000
10x 47 Ω 10,03 27,95 21,404 0,766 6,546

 

Gelijkrichter met 2 silicium diodes

Schema 2.

De gelijkrichter is nu op deze wijze aangesloten, met twee silicium diodes (in plaats van 4).
De twee dioden zijn onderdeel van de 3,7A brugcel uit schema 1, de twee andere dioden blijven ongebruikt.

De twee windingen van de transformator staan nu in serie.
De transformator is dezelfde 2x 9V 50VA ringkern.
De waarde van de elco is 4700 μF.
 

Tabel 4: Verliezen in ringkern transformator + 2 silicium diodes, overeenkomstig schema 2.

Belasting
weerstanden
parallel		 Uitgangsspanning
(Volt d.c.)		 Ingangsvermogen
(Watt)		 Uitgangsvermogen
(Watt)		 Rendement Vermogens verlies
(Watt)
- 13,95 1,17 0,000 0,000 1,170
1x 47 Ω 12,94 4,00 3,563 0,891 0,436
2x 47 Ω 12,47 7,46 6,617 0,887 0,843
3x 47 Ω 12,10 10,60 9,345 0,882 1,255
4x 47 Ω 11,80 13,60 11,850 0,871 1,750
6x 47 Ω 11,23 19,05 16,100 0,845 2,950
8x 47 Ω 10,78 23,86 19,780 0,829 4,080
10x 47 Ω 10,30 28,06 22,572 0,804 5,488

 

Gelijkrichter met 2 schottky diodes

Schema 3.

Nu zijn de 2 silicium diodes vervangen door 2 schottky diodes van het type MBR360 (3A 60V).

De transformator is dezelfde 2x 9V 50VA ringkern.
De waarde van de elco is 4700 μF.
 

Tabel 5: Verliezen in ringkern transformator + 2 schottky diodes, overeenkomstig schema 3

Belasting
weerstanden
parallel		 Uitgangsspanning
(Volt d.c.)		 Ingangsvermogen
(Watt)		 Uitgangsvermogen
(Watt)		 Rendement Vermogens verlies
(Watt)
- 14,22 1,17 0,000 0,000 1,170
1x 47 Ω 13,30 4,20 3,764 0,896 0,436
2x 47 Ω 12,79 7,69 6,961 0,905 0,729
3x 47 Ω 12,43 10,86 9,862 0,908 0,998
4x 47 Ω 12,10 14,06 12,460 0,886 1,600
6x 47 Ω 11,48 19,51 16,824 0,862 2,686
8x 47 Ω 11,00 24,32 20,596 0,847 3,724
10x 47 Ω 10,57 28,80 23,771 0,825 5,029

 

Grafiek 2:

De waarden voor rendement en vermogensverlies uit tabel 3, 4 en 5 zijn weergegeven in deze grafieken.

Het gebruik van 2 schottky diodes geeft het beste rendement, en het laagste vermogensverlies.

Verliezen in diverse soorten voedingen en adapters

 

Ringkern 2x 6V 15 VA

 

Deze voeding heb ik gebouwd met de volgende componenten:
1 ringkern transformator 2x 6V 15 VA
2 schottky diodes MBR360 en een elco van 4700 μF.

De uitgangsspanning is niet gestabiliseerd.

Tabel 6: Ringkern transformator 2x 6V 15 VA

Belasting
weerstanden
parallel		 Uitgangsspanning
(Volt d.c.)		 Ingangsvermogen
(Watt)		 Uitgangsvermogen
(Watt)		 Rendement Vermogens verlies
(Watt)
- 9,48 < 0,50* 0,000 0,000 < 0,500
1x 82 Ω 8,95 1,18 0,977 0,828 0,203
2x 82 Ω 8,65 2,11 1,825 0,865 0,285
3x 82 Ω 8,41 3,05 2,588 0,848 0,462
4x 82 Ω 8,20 3,98 3,280 0,824 0,700
5x 82 Ω 8,01 4,63 3,912 0,845 0,718
6x 82 Ω 7,84 5,56 4,497 0,809 1,063
8x 82 Ω 7,50 6,94 5,488 0,791 1,452
10x 82 Ω 7,23 8,07 6,375 0,790 1,695


* mijn energiemeter kan geen vermogens lager dan 0,5 W meten.


Schakelende adapter.

Schakelende adapter.
Merk: HQ
Model: P.SUP.SMP1-BL

Deze adapter is instelbaar tussen de 3 en 12 Vdc.
De uitgangsspanning is gestabiliseerd en dus constant.
Maar ik heb wel gemerkt dat deze adapter storing kan veroorzaken als hij is aangesloten op b.v. radio's of telefoons.

Deze adapter is getest bij 9 volt uitgangsspanning.

 

Tabel 7: schakelende adapter

Belasting
weerstanden
parallel		 Uitgangsspanning
(Volt d.c.)		 Ingangsvermogen
(Watt)		 Uitgangsvermogen
(Watt)		 Rendement Vermogens verlies
(Watt)
- 9,06 < 0,50 0,000 0,000 < 0,500
1x 82 Ω 9,05 1,87 0,999 0,534 0,871
2x 82 Ω 9,04 3,01 1,993 0,662 1,017
3x 82 Ω 9,02 4,40 2,977 0,677 1,423
4x 82 Ω 9,00 5,56 3,951 0,711 1,609
5x 82 Ω 8,98 6,72 4,917 0,732 1,803
6x 82 Ω 8,97 8,14 5,887 0,723 2,253
7x 82 Ω 8,95 9,30 6,838 0,735 2,462

 

Niet gestabiliseerde adapter

Niet gestabiliseerde adapter.
Merk: MW
Model: MW79GS

De uitgangsspanning is instelbaar tussen 3 en 12 V, en getest bij 9 V.
De maximale uitgangsstroom is 800 mA.

De adapter heeft intern een kleine E-I transformator.


Tabel 8: niet gestabiliseerde adapter 800 mA

Belasting
weerstanden
parallel		 Uitgangsspanning
(Volt d.c.)		 Ingangsvermogen
(Watt)		 Uitgangsvermogen
(Watt)		 Rendement Vermogens verlies
(Watt)
- 12,42 2,22 0,000 0,000 2,220
1x 82 Ω 11,56 6,68 1,630 0,244 5,050
2x 82 Ω 10,99 7,58 2,946 0,389 4,634
3x 82 Ω 10,50 8,25 4,034 0,489 4,216
4x 82 Ω 10,08 8,97 4,956 0,553 4,014
5x 82 Ω 9,74 9,63 5,785 0,601 3,845
6x 82 Ω 9,40 10,21 6,465 0,633 3,745

 

Gestabiliseerde adapter

Gestabiliseerde adapter.
Merk: Skytronic
Model: MW300GS

De uitgangsspanning is instelbaar tussen 1,5 en 12 V, en getest bij 9V.
De maximum uitgangsstroom is 300 mA.


Tabel 9: gestabiliseerde adapter

Belasting
weerstanden
parallel		 Uitgangsspanning
(Volt d.c.)		 Ingangsvermogen
(Watt)		 Uitgangsvermogen
(Watt)		 Rendement Vermogens verlies
(Watt)
- 9,40 1,60 0,000 0,000 1,600
1x 82 Ω 9,35 6,44 1,066 0,166 5,374
2x 82 Ω 9,32 6,82 2,119 0,311 4,701
3x 82 Ω 9,29 7,93 3,157 0,398 4,773

 

Grafiek 3:
Rendement en vermogensverlies voor:
6 = Voeding met ringkern transformator (zie tabel 6)
7 = Schakelende adapter (zie tabel 7)
8 = Niet gestabiliseerde adapter (zie tabel 8)
9 = Gestabiliseerde adapter (zie tabel 9)

Conclusie:

Door het toepassen van ringkern transformators is energie te besparen in voedingsapparaten.
Vooral bij lage uitgangsstroom is de ringkern transformator veel beter dan de E-I kern transformator.
Ook door het toepassen van schottky diodes, en het gebruik van gelijkrichters met  2 diodes (in plaats van 4) kan energie bespaard worden.

Elke beperking van energieverlies, kan op lange termijn flink wat energie besparen.
Elke Watt besparing, geeft per jaar een besparing van 8,76 kWh.

 

<<<<   Index