Probleme mit der Berechnung eines Transformators

[flowschi]

Hallo,

ich habe im Studium einen Transformator durchgemessen und muss dazu auch einige Kennlinien und Fragen bearbeiten. Dabei hänge ich an einer Stelle.

Zunächst aber mal das, was ich hoffentlich schon raus habe:

Ich habe Spannung, Strom, Leistung und Phasenwinkel der Primärseite gemessen (im Leerlauf). Nun sollte ich die im ohmschen Leiter umgesetzte Leistung mit der gemessenen vergleichen und die Abweichungen erklären. Meine Lösung dazu:

Mit U * I rechne ich ja die Scheinleistung aus, aber mein Messgerät hat mir die Wirkleistung gemessen. Wenn ich die berechnete Scheinleistung mit cos(phi) multipliziere, müsste ich auf die Wirkleistung kommen, was von dern Werten her auch passt. Habe ich soweit schonmal richtig gedacht?
Mich wundert dabei nur, dass in meiner Messreihe (0 bis 30V) der Phasenwinkel von ~63° auf ~87° steigt. Ich weiß, dass ein realer Transformator keine 90° hat, aber ich hätte nicht gedacht dass sich der Winkel mit der Spannung so stark verändert. Wie erklärt sich das?

Meine eigentliches Problem ist nun aber die Kurzschlussmessung. Da habe ich zunächst mal einen ziemlich stabiles phi von ~80° (auch von 0 bis 30V). Gleiche Frage wie oben: Warum bleibt es jetzt konstant?
Und folgende Frage habe ich zu beantworten, aber ich steige schon nicht ganz durch die Fragestellung durch:

Vergleichen Sie in einer tabellarischen Darstellung die Leistung P1k mit der in allen ohmschen Widerständen (einschließlich des Widerstandes des Strompfades auf der Sekundärseite) umgesetzten Leistung Pcu = I1^2*R1 + I2^2*R2 + I2^2*RA. Erklären Sie eventuell auftretende Abweichungen.

Ich verstehe hierbei schon nicht, was das genau für ein Pcu sein soll. Inwiefern ist denn die Summe über Primär-, Sekundär- und Lastpfad vergleichbar mit der Leistung in der Primärseite? Ich finde da keinen Zusammenhang. Hier aber mal ein paar von den Wertepaaren:

P1k Pcu
2,92 2,52
2,1 1,45
0,99 0,77
0,62 0,36
0,16 0,04

Vielen Dank für Tipps, die zu meiner Erhellung beitragen

 

[miracle]

Hallo,

Ich weiß jetzt nicht genau ob du das meinst.

Ein Transformator hat einen hohen induktiven Scheinwiderstand. Das bewirkt, das der Transformator zwar im ersten Moment einen hohen Einschaltstrom hat (wegen dem niedrigen ohmschen Widerstand der Leitung) dann aber einen niedrigen Eigenverbrauch wegen dem hohen induktiven Scheinwiderstand. Wenn der Scheinwiderstand aber so hoch bleiben würde könnte man ja nie genügend Energie übertragen wenn der Trafo sekundär belastet wird. Also sinkt bei sekundärer Belastung der Scheinwiderstand und somit kann primär mehr Strom aufgenommen werden und sekundär somit auch mehr Leistung abgegeben werden. Bei einem Kurzschluß hat der Trafo die kleinst mögliche Induktivität und würde den größt möglichen Strom übertragen.

Das ist jetzt alles sehr Laienhaft ausgedrückt.

Gruß
Benjamin

 

[d.kuckenburg]

Ein Transformator hat einen hohen induktiven Scheinwiderstand.

Das ist jetzt alles sehr laienhaft ausgedrückt.

Zu Zitat 1) Es ist total falsch ausgedrückt.
Besser wäre du hättest ihm gesagt, dass es drei Widerstandsarten gibt, nämlich den Scheinwiderstand, den Blindwiderstand (der kapazitiv oder induktiv sein kann) und den Wirkwiderstand.

Deine Vermutung, dass die Induktivität den Stromstoß beim Einschalten des Trafo herbeiführt, ist ebenso falsch, ganz im Gegenteil, eine Induktivität wirkt dem schnellen Strom-Anstieg entgegen.

Beim Trafo wird der erhöhte Einschaltstrom INRUSH genannt. Er wird durch einen komplizierten Vorgang in der Molekularstruktur der Eisenbleche des Trafos bewirkt.

Also ich würde dem Fragesteller dringend raten ein ordentliches Lehrbuch zur Hand zu nehmen, und den "laienhaften" Text des MIRACLE schnell zu vergessen.

Zu Zitat 2) "Laienhaft ausgedrückt", da gebe ich dir absolut recht, allerdings möchte ich einen Schritt weiter gehen und sagen, dass ein solcher Artikel nicht hilfreich sein kann. Das hast du ja wohl selbst gemerkt, warum sonst dein Hinweis auf die Laienhaftigkeit?

Das Thema Trafo ist so umfangreich, dass ein Forum nicht den Platz bietet, es erschöpfend zu beschreiben.

Dann kommt die Aufteilung in unterschiedliche Anwendungsbereiche hinzu, vom kleinen "Übertrager" im Radiogerät bis zu den riesigen Hochspannungstrafo der Kraftwerke.

Das würde viele Bände füllen. Also wie gesagt, suche dir ein für deinen Fragenbereich geeignetes Lehrbuch,
dann bist du auf der sicheren Seite. :roll:

MfG

 

[miracle]

Hallo,

Das ist ja das Problem bei Trafos, jemand fragt danach
und kaum einer gibt eine Antwort, weil hier im Forum
nur die wenigsten Physik studiert haben.
Es gibt auch Menschen die Strom mit Wasser vergleichen
um anderen ein kleines Verständnis zu geben, wie man
sich das mit dem Strom vorstellen kann. Für jemanden
der Physik studiert hat, ist der Wasservergleich
natürlich Haaresträubend.

Das was ich geschrieben habe ist insofern richtig,
das ein Trafo beim einschalten im ersten Moment
viel Strom zieht (wegen dem kleinen ohmschen
Widerstand) und danach viel weniger weil sich der
Scheinwiderstand aufgebaut hat. Natürlich ist mir
klar, das der Scheinwiderstand immer vorhanden ist
und sich nicht erst aufbauen muß, aber ich habe bei
solchen Fragen auch keine Lust erst Physik zu
studieren und bei jeder Frage ob Ökostrom grün
ist und Atomstrom rot, oder welche Farbe Strom
überhaupt hat, eine riesige wissenschaftliche
Abhandlung darüber zu schreiben wie sich das
physikalisch überhaupt verhält.

Gruß
Benjamin