Hallo,
ein Transformator hat zum Beispiel ein Windungsverhältnis von Sekundär- zu Primärspule 500:1000. Das macht ein Verhältnis von 1:2. Warum nimmt man nicht also eine Windung auf der Sekundärseite und 2 auf der Primärseite, was ja effektiv das gleiche Transformationsverhältnis wär?
Vielen Dank für die Antwort
Tim
Energieübertragung, Induktivität
Sekundärseite und 2 auf der Primärseite, was ja effektiv das
gleiche Transformationsverhältnis wär?
Stimmt schon, aber nur für sehr hohe Frequenzen.
Das Problem ist bei einer bestimmten Frequenz eine ausreichende Menge an Energie von elektrischer Leistung in ein magnetisches Feld umzuwandeln. Mit den vielen Windungen auf der Primärseite (= Einspeisung) wird viel Magnetfeld erzeugt. Jede Windung erzeugt nur ein bisschen Magnetfeld, aber alle diese vielen Windungen (= Induktivität) erzeugen das große Magnetfeld, dass man z.B. braucht um 500 Watt für einen kleinen PA-Verstärker überhaupt vom Strom zu einem Magnetfeld und wieder zurück zu Strom zu übertragen. Vor allem bei 50 Hz. Bei 400 Hz oder mehr (Trafo in einem primärgetakteten Schaltwandler) sieht das schon anders aus. Da reichen dann für 500 Watt viel weniger Windungen, eine viel kleinere Induktivität und kleinere und viel billigerer Trafos.
Und auf der Primärseite ist es 1. genauso und noch anders. Durch den Weg: Strom - Magnetfeld - Strom entstehen Verluste. Wenn ich wie z.B. beim sog. Line-Übertrager (für die Erdtrennung von Tonfrequenzen über lange Leitungen) einfach nur 1 : 1 übertragen möchte, also keine Änderung der Spannung haben will, dann muss ich dennoch auf der Sekundärseite ein paar Prozent mehr Windungen haben um die Verluste auszugleichen.
Gruß
Stefan
Hallo Tim,
ein Transformator hat zum Beispiel ein Windungsverhältnis von
Sekundär- zu Primärspule 500:1000. Das macht ein Verhältnis
von 1:2. Warum nimmt man nicht also eine Windung auf der
Sekundärseite und 2 auf der Primärseite, was ja effektiv das
gleiche Transformationsverhältnis wär?
Bei einem idealen Trafo stimmt das.
Im realen Leben gibt es aber ein paar Probleme:
Daraus ergibt sich praktisch folgendes Vorgehen (für die Leistungsübertragung):
Aus der zu übertragenden Leistung und der Frequenz ergibt sich die Menge an Eisen, welche du für den Kern benötigst. Zu viel Eisen schadet nicht direkt, erhöht aber die Eisenverluste.
Einen für 50Hz ausgelegten Trafo kann man problemlos auch mit 60Hz betreiben. Umgekehrt wird ein 60Hz Trafo aber bei 50Hz meist recht heiss, weil das Eisen schon teilweise in die Sättigung kommt.
Aus der Leistung ergibt sich auch der Strom der Primärwicklung. Um einen guten Wirkungsgrad zu erhalten sollte das Eisen möglichst weit magnetisch ausgesteuert werden ohne aber in die Sättigung zu kommen. Daraus ergibt sich die Windungszahl.
Der optimal Wirkungsgrad erreicht man, wenn die Kupferverluste gleich gross wie die Eisenverluste sind. Daraus ergibt sich der ideale Widerstand der Primärwicklung, also der Drahtquerschnitt.
Allerdings bestimmt der Kupferwiderstand auch den Innenwiderstand des Trafos, also wie gross der Spannungsunterschied zwischen Leerlaufspannung und der Spannung unter Last ist.
Praktisch gibt es noch ein paar weitere Einschränkungen. Für 50Hz und 60Hz sind die Kernbleche genormt, wodurch aber auch der Platz für den Wickel vorgegeben ist. Man muss dann oft entweder einen dünneren Draht oder einen grösseren Kern nehmen, damit die Wicklung überhaupt Platz hat.
Die eigentliche Kunst der der detaillierten Trafoberechnung beherrsche ich auch nicht, das ist die Aufgabe der Trafowickler.
Früher habe ich oft Trafos für Netzteile wickeln lassen. Dabei gibt es dann die Möglichkeit nötige Vorwiderstände in die Trafowicklung zu verlegen. Ein Trafowickler weiss es deshalb zu schätzen, wenn man neben Spannung und Strom auch den Innenwiderstand der einzelnen Sekundärwicklungen mit angibt. Dadurch hat es sich öfters ergeben, dass man, trotz 3 oder 4 Sekundärspulen, keinen grösseren Kern nehmen musste als nötig.
Bei Signalübertragern verwendet man meistens mehr Eisen als von der Leistung her gesehen nötig wäre, da die Magnetisierungs-Kennlinie des Eisens nicht über den ganzen Bereich linear ist.
MfG Peter(TOO)
- Der optimal Wirkungsgrad erreicht man, wenn die
Kupferverluste gleich gross wie die Eisenverluste sind. Daraus
ergibt sich der ideale Widerstand der Primärwicklung, also der
Drahtquerschnitt.
Warum ist das so, dass man dann einen guten Wirkungsgrad hat, wenn der Verlust am Kupfer gleich dem des Verlusts am Eisen ist?
huhu,
ein Transformator hat zum Beispiel ein Windungsverhältnis von
Sekundär- zu Primärspule 500:1000. Das macht ein Verhältnis
von 1:2. Warum nimmt man nicht also eine Windung auf der
Sekundärseite und 2 auf der Primärseite, was ja effektiv das
gleiche Transformationsverhältnis wär?
weil 500 wicklungen eine große leitungslänge darstellen. der strom muss also jetzt über z.b. 100m leitungslänge durch alle 500 windungen, nimmt dabei aber nur einen ganz geringen raum ein. das heißt, das ganze magnetfeld ist auf diesen kleinen raum gebündelt.
würde man statt vielen kleinen leitungen nur eine große nehmen, würde der strom lediglich ein paar cm fließen und wäre dann schon durch. das reicht nicht aus, um genügend magnetfeld aufzubauen.
oder andersrum: der strom müsste sehr groß sein,um ein magnetfeld mit gleicher wirkung haben zu können.
ganz vereinfacht: das, was an leitung(weg) eingespart wird, muss an strom(kraft) hinzugefügt werden. nur dann kommt man auf ein gleich großes magnetfeld.
ich habe ein brutto-netto-einkommensverhältnis von 1 : 0.6.
mir reichen aber keine 0.6 euro:smile: ein verhältnis gibt also nur relationen an und kann nicht als absolut gesetzt werden.
mfg:smile:
rené