Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verständnisfrage zu Trafos


von Sarah E. (meneymaus)


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Hallo Leute,

angenommen ich habe einen Trafo mit einem Ü 2:1.

Habe ich 100 V und 10 A am Eingang, so hab ich doch 50 V und 20 A am 
Ausgang weil P = const. oder?

Wenn der Trafo nun 90 % Wirkungsgrad hat, hab ich dann am Ausgang 45 V 
und 20 A oder 50 Volt und 18 A?

Oder was ganz anderes? Lg Sarah

von Harald W. (wilhelms)


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Sarah E. schrieb:

> Wenn der Trafo nun 90 % Wirkungsgrad hat, hab ich dann am Ausgang 45 V
> und 20 A oder 50 Volt und 18 A?

Das ist eine Frage der Auslegung des Trafos. Es wird irgendwo zwischen
diesen beiden Extremen liegen.
Gruss
Harald

von M. K. (sylaina)


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Man sollte auch bedenken, dass Trafo-Angaben sich idR immer auf die 
Nenndaten beziehen, die Spannung kann im Leerlauf deutlich höher liegen, 
sprich das Ü bezieht sich auf die Nennbelastung.

von Paul Baumann (Gast)


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Sarah schrieb:
>Habe ich 100 V und 10 A am Eingang, so hab ich doch 50 V und 20 A am
>Ausgang weil P = const. oder?

"Haben" kann man so nicht sagen. Du kannst theoretisch 20A fließen
lassen, aber weil der Trafo für sich selbst auch etwas als Lohn 
abzwackt,
ist der Wirkungsgrad, wie Du auch schreibst, geringer.
;-)
Es wird also passieren, daß die Spannung absackt, je höher Dein 
gezogener
Strom wird.

Darüber hinaus hängt es auch noch von der Bauform des Trafos ab, wie
"weich" er sich verhält, d.h. ob er z.B. wie ein Klingeltrafo kurz-
schlußfest ist.

MfG Paul

von Helmut L. (helmi1)


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Sarah E. schrieb:
> Wenn der Trafo nun 90 % Wirkungsgrad hat, hab ich dann am Ausgang 45 V
> und 20 A oder 50 Volt und 18 A?

Meistens wird beim Trafo aber Ausgangsspannung u. Strom angegeben, der 
Rest ergibt sich dann.

von oszi40 (Gast)


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Helmut Lenzen schrieb:
> Meistens wird beim Trafo aber Ausgangsspannung u. Strom angegeben, der
> Rest ergibt sich dann.

...wenn der Draht dafür berechnet wurde. Das Übersetzungsverhältnis 
garantiert noch keine 20A wenn nur 0,1mm dünner Draht sekundär benutzt 
wurde. http://de.wikipedia.org/wiki/Transformator

von Harald W. (wilhelms)


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Helmut Lenzen schrieb:

> Meistens wird beim Trafo aber Ausgangsspannung u. Strom angegeben, der
> Rest ergibt sich dann.

Das Problem bei Netztrafos ist, das gerade die wichtigste
Kenngröße, nämlich die Nennleistung gar nicht so einfach
zu ermitteln ist. Beim Trafo steht eigentlich nur so
einigermaßen fest, wieviel Verlustleistung er ohne Über-
schreitung seiner höchstzulässigen Temperatur über
seine Oberfläche abgeben kann. Daraus die Nennleistung zu
berechnen führt je nach Belastung zu ganz unterschiedlichen
Nennleistungen.
Gruss
Harald

von Peter R. (pnu)


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Ein Fehler in der Überlegung liegt hier daran, dass man erst einmal eine 
verlustfreie Übersetzung annnimmt:  (2:1, 100V auf 50V, 10A auf 20A)und 
danach einen Verlust von 10% annimmt, ohne drauf zu achten, dass die 
Ursache der Verluste durch einen Widerstand auch noch ins Schaltbild 
übernommen werden müssen.

Wenn auf der Primärseite 10% Verluste sind, hat man dann die Werte: U1 
=100V, I1 =10A, Eingangsleistung 1000W, Verluste 100W Ausgangsleistung 
900W.

Die 100W werden z.B. auf der Primärseite in einem  10-Ohm-Widerstand 
(10V,10A)verbraten.
Am Trafo liegt in Wirklichkeit nur 90 V an. mit Ü = 2:1. Also auf der 
Sekundärseite kommt heraus: 45V, 20A

Man kann das Beispiel auch mit einem Verlustwiderstand auf der 
Sekundärseite (2,5 Ohm) durchrechnen, da kommt das gleiche heraus.

Bei einem gut ausgelegten Trafo sind die Verluste primär und sekundär 
gleich groß,(geschätzt)also 5Ohm Primärwiderstand und 1,25 Ohm 
Sekundärwiderstand.

von nixundnul (Gast)


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komisch, jetzt habe ich alle Antworten nicht verstanden.
Angenommen, ich kaufe einen Trafo mit der Aufschrift: Prim:100V 
Sek:50V/20A.
Im Leerlauf hat er sek. mehr als 50V, schätzungsweise 53V. Wenn ich den 
mit 20A belaste, dann hat er 50V. Um das zu erreichen, ist er eben im 
Verhältnis von 2:1,06 hergestellt und nicht im reinen 2:1. Denn der 
Anwender will nicht rätseln sondern kaufen und einbauen.
Primär fließen mehr als 10A, aber nur, wenn die sek. Last da ist. Denn 
der Strom tut sich mit Hilfe des Übersetzungsverhältnisses von sek. nach 
prim. übersetzen. Fließt sek kein Strom, weil die Anschlüsse offen sind, 
dann fließt prim auch kein Strom.

Ich habe jetzt nichts zum induktiven Leerlaufstrom gesagt, das würde bei 
der Anfängerfrage zu weit führen.

von Peter R. (pnu)


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Ergänzung: Da der die Verluste erzeugende Widerstand in Reihe zur 
Trafowicklung angenommen ist, und 100V/10A vorgegebn sind, ändert sich 
nur die Spannung am "internen" Trafo, der Strom aber nicht.

von Peter R. (pnu)


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nixundnul schrieb:
> komisch, jetzt habe ich alle Antworten nicht verstanden.
> Angenommen, ich kaufe einen Trafo mit der Aufschrift: Prim:100V
> Sek:50V/20A.

Diese Angaben beschreiben einen Trafo mit Verlusten der zumindest aus 
folgenden Teilen besteht: Primärseitiger Verlustwiderstand + theoretisch 
verlustfreier Trafo mit etwas von 2:1(ca 1,8:1) abweichendem 
Übersetzungsverhältnis, damit der Spannungsverlust an R ausgeglichen 
wird und aus den 100V auch wirklich 50V entstehen.

Sekundärseitig mit 20A belastet, wird dieser Trafo, wegen des von 2:1 
(1,8:1) abweichenden Übersetzungsverhältnisses nicht 10A sondern ca. 11A 
aufnehmen.

von U. B. (Gast)


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@Peter R. um 19:58:

Man muss natürlich auch die Eisenverluste beachten, die natürlich 
zusätzlichen Primär(wirk)strom "kosten".
Im Transformatorersatzschaltbild liegt der betreffende 
"Verlust"-Widerstand R(Fe) parallel zur Hauptinduktivität; diese 
Verluste hängen also vom Quadrat der Eingangsspannung ab. In 
Wirklichkeit ist R(Fe) nicht ganz konstant; und es fällt ja etwas 
Spannung an Primärwicklungswiderstand und -streuinduktivität ab.

von Unwissender (Gast)


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nixundnul schrieb:
> Fließt sek kein Strom, weil die Anschlüsse offen sind,
> dann fließt prim auch kein Strom.

das bezweifel ich!

von M. K. (sylaina)


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nixundnul schrieb:
> Im Leerlauf hat er sek. mehr als 50V, schätzungsweise 53V

Wahrscheinlich wird er deutlich mehr Spannung im Leerlauf auf der 
Sekundärseite haben. Mit 10% mehr kannst du locker rechnen, eher 20-30% 
mehr.

nixundnul schrieb:
> Fließt sek kein Strom, weil die Anschlüsse offen sind,
> dann fließt prim auch kein Strom.

Ist die Sekundärseite offen dann hast du quasi nur eine Spule 
angeschlossen und wenn deren Induktivität nicht gegen unendlich strebt 
ist der Strom auf der Primärseite von null verschieden ;)
Du wirst einen Stromfluss haben der zumindest dem ohmischen Widerstand 
der Primärspule plus Ummagnetisierungsverlusten im Leerlauf des Trafos 
entspricht.

von Harald W. (wilhelms)


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Michael Köhler schrieb:

>> Im Leerlauf hat er sek. mehr als 50V, schätzungsweise 53V
>
> Wahrscheinlich wird er deutlich mehr Spannung im Leerlauf auf der
> Sekundärseite haben.

Das kommt ganz auf die Trafogrösse an.
Gruss
Harald

von M. K. (sylaina)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Das kommt ganz auf die Trafogrösse an.
> Gruss
> Harald

Meiner Erfahrung nach liegt bei einem 1 kW-Trafo die Leerlaufspannung 
nicht unter 10% sondern eher deutlich darüber (geht eher gegen 20%), 
aber ja, je weniger Nennleistung der Trafo aufweist desto höher 
(prozentual zur Nennspannung) ist die Nennspannung.

von U. B. (Gast)


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@Michael Köhler um 00:47:
> Meiner Erfahrung nach liegt bei einem 1 kW-Trafo die Leerlaufspannung
> nicht unter 10% ...

Kaum, es sei denn es ist wird aabsichtlich durch hohe Streuinduktivität 
Kurzschlussfestigkeit vorgesehen,
s.u. "Wirkungsgrad" unter:

https://www.buerklin.com/datenblaetter/C101260_TD.pdf?ch=79396

> ... aber ja, je weniger Nennleistung der Trafo aufweist desto höher
> (prozentual zur Nennspannung) ist die Nennspannung.

Verstehe ich nicht ...

von Pete K. (pete77)


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Wieh hoch muss ein Trafo denn belastet werden, damit ausgehend von der 
Leerlaufspannung die Nennspannung erreicht wird? Sagen wir mal bei einem 
sek. 8A, 40V Trafo?

Gibt es da eine "Faustregel", wie z.B. 1% der max. Last? (z.B. 3W 
bei300W Trafo)

von Peter R. (pnu)


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U. B. schrieb:
> Verstehe ich nicht ...

Bei kleiner Nennleistung haben Trafos recht hohe Streuinduktivität, 
sodass diese den Strom induktiv begrenzt. Unterhalb 10W kann das über 
30% sein (2-Kammer-Wicklung) und die Trafos werden sogar 
kurzschlussfest.

Die Streuinduktivität wirkt wie ein in reihe zum Ausgang liegender 
Widerstand.

Wenn z.B. der Trafo 6V Nennspannung hat  muss der Trafo für 9V 
Leerlaufspannung gewickelt sein, 30% der Spannung gehen durch die 
Streuinduktivität schon im Trafo weg.

Bei Trafos kleiner Baugröße ist so wenig (magnetfeld sammelndes) Eisen 
vorhanden, dass ein großer Anteil sich außerhalb der Wicklungen 
ausbreitet.

Etwas Einfluß hat auch die Wickeltechnik. (2-Kammerwicklung für 
Kurzschlussfestigkeit= hohe Streuung)

Je mehr Eisen, desto weniger Streufeld und desto spannungsgenauer der 
Trafo.
Allerdings darf man die Streuung nicht unter etwa 3% kommen lassen, denn 
dann wird der Kurzschlusstrom nicht mehr begrenzt, denn der ist Inenn/s, 
bei 3% Streufaktor s, also das 30-fache von Inenn.

von Harald W. (wilhelms)


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Pete K. schrieb:

> Wieh hoch muss ein Trafo denn belastet werden, damit ausgehend von der
> Leerlaufspannung die Nennspannung erreicht wird? Sagen wir mal bei einem
> sek. 8A, 40V Trafo?

Natürlich mit der Nennlast als reine Widerstandslast.

> Gibt es da eine "Faustregel", wie z.B. 1% der max. Last? (z.B. 3W
> bei300W Trafo)

Nein, aber für die gängigen Blechschnitte gibt es sog. Trafotabellen,
in der die entsprechenden Kennwerte einschl. Wirkungsgrad drinstehen.
Der im Startposting stehende Wert von 90% bei 100W kommt schon fast hin.
Gruss
Harald

von U. B. (Gast)


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@Peter R.:

>> Verstehe ich nicht ...

Das bezog sich auf:

>>> ... aber ja, je weniger Nennleistung der Trafo aufweist desto höher
>>> (prozentual zur Nennspannung) ist die Nennspannung.

---

> Die Streuinduktivität wirkt wie ein in reihe zum Ausgang liegender
> Widerstand.

Addiert sich eben geometrisch zum Wicklungswiderstand.

Bei kleinen Transformatoren spielt neben den Eisenverlusten auch dieser 
Wicklungswiderstand eine grosse Rolle, das resultiert im niedrigeren 
Wirkungsgrad.

(Bei ganz grossen Transformatoren der Energieverteilung bestimmt nur 
noch die Streuinduktivität die "Kurzschlussspannung".)

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