ET Band 4 Kapitel 12 "Elektrische Maschinen (Transformatoren)"

Als erstes wird die Netzspannung gefiltert, damit Überspannungen oder Oberwellen aus dem Netz gar nicht erst zu den weiteren Baugruppen gelangen. Danach wird durch eine Gleichrichterschaltung und ein Filter (Siebung) aus der Netzwechselspannung eine Gleichspannung erzeugt. Mit einem Transistor, der als elektronischer Schalter eingesetzt wird, kann aus der Gleichspannung eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 35 kHz erzeugt werden.Mit dieser hohen Frequenz können kleine Transformatoren hohe Leistungen übertragen. Eine spezielle Regelschaltung sorgt dafür, dass die Spannungen immer konstant bleiben. Am Schluss der Übertragungskette ist wieder eine Gleichrichterschaltung mit Glättung vorhanden, diese sorgt dafür, dass eine Gleichspannung mit einer geringen Welligkeit zum Verbraucher gelangt.

Wenn primär und sekundär die gleiche Schaltung vorliegt. Z.B. Yy oder Dd Ansonsten gilt die Formel nur für die Strangspannungen.

100 V

Primär- und sekundärseitig sind Überstrom-Schutzeinrichtungen einzubauen. Sie dürfen nur leer oder mit Bemessungslast betrieben werden. Achtung: Spannungswandler nie kurzschliessen (u_K ist klein und damit der Kurzschlussstrom sehr gross).

Ein Einphasentransformator mit genauer Übersetzung und sehr kleiner Kurzschlussspannung u_K (< 1%). Er wird für den Anschluss von Voltmetern oder Spannungspfaden von Messinstrumenten verwendet.

1 A oder 5 A

Die Messung wird ungenau.

Immer belastet oder im Kurzschluss!

Der Eisenkern wird sonst im Sättigungsbereich betrieben, was eine grosse Erwärmung des Kerns zur Folge hat und bis zur Zerstörung des Wandlers führen kann. Ferner sind Überspannungen an der offenen Sekundärwicklung möglich.

Ringkern mit Sekundärwicklung, die Primärwicklung wird meist als Schiene durch den Wandler geführt.

Stromwandler

Spannungswandler

Der Ringkern ist in zwei Hälften geteilt, die durch die Zange geöffnet werden können. Der Ring wird durch Betätigen der Zange geöffnet und um den zu messenden Leiter gelegt und dann geschlossen. Nun zeigt das eingebaute Instrument des Zangenampèremeters den Strom an.

Sonnerietrafo, Spielzeugtrafo, Zündtrafo, Schweisstrafo

Wenn der Unterschied zwischen Primär- und Sekundärspannung verhältnismässig klein ist (10…20 %) oder wenn durch den Transformator eine Funktionskleinspannung erzeugt werden soll. (Kein SELV und PELV!)

Stelltrafo (Variac), Spannungsanpassungen im Bereich 10... 20 %.

Kupfer und Eisen, im Betrieb auch Energie.

Ein Transformator, der nur eine Wicklung hat, d.h. die Sekundärspannung wird an der Primärspannung abgegriffen. Dies funktioniert, weil jede Spule eine Selbstinduktionsspannung erzeugt.

Ein Transformator, der sekundär dauernd kurzgeschlossen betrieben werden kann, ohne Schaden zu nehmen.

Eisenkern mit galvanisch getrennten Wicklungen. Meist Mantelkernbauart. Meist Übersetzung 1 : 1, kann aber auch anders sein.

Durch die Ummagnetisierung des Eisenkerns und durch Wirbelströme, da sich der Kern im Wechselfeld befindet.

Die Spulen sind aus Cu-Drähten ev. aus Cu-Bändern gewickelt und haben einen ohmschen Widerstand. Je nach Strom ergeben sich mehr oder weniger Verluste.

Kupfer- und Eisenverluste

0.95 - 0.99

Es braucht einen Zerhacker es werden Rechteckimpulse erzeugt – dies entspricht einer Änderung, diese kann transformiert werden.

Eine Gleichspannung zu transformieren, ohne das daraus zuerst eine Wechselspannung erzeugt wird, ist unmöglich.

Das Verhalten bei Kurzschluss auf der Sekundärseite. Z.B. u_K = 10 % bedeutet, dass bei Kurzschluss der 10-fache Bemessungsstrom als Kurzschlussstrom wirkt.

Die Sekundärseite ist kurzzuschliessen. Primär die Spannung von 0 langsam erhöhen bis der Primärbemessungsstrom fliesst, die jetzt vorhandene prmäre Spannung ist die Kurzschlussspannung.

Feldlinien, die in einer Wicklung erzeugt werden und in der anderen keine Wirkung haben, bezeichnet man als Streufeld. Streufeldlinien gehen nur durch die Primär- oder Sekundärwicklung.

Windungszahlen sind proportional mit den Spannungen und umgekehrt proportional mit den Strömen

Die Primärwicklung wird an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen. Dadurch fliesst ein Primärstrom, der eine magnetische Durchflutung erzeugt. Teil man die Durchflutung durch die mittlere Feldlinienlänge, so ergibt dies magnetische Feldstärke im Eisenkern. Diese magnetische Feldstärke ergibt eine magnetische Flussdichte. Gemäss Kernquerschnitt stellt sich der Fluss ein und damit die induzierte Spannung in der Sekundärwicklung.

Die Primärseite an die Bemessungsspannung anlegen und die Sekundärseite unbelastet betreiben. Ein sekundär angeschlossenes (hochohmiges) Voltmeter zeigt die Leerlaufspannung an.

Es handelt sich um die Induktion der Ruhe. Weil nichts dynamisch bewegt wird, muss die Änderung durch den sich in Gösse und Richtung ändernden Strom erzeugt werden, damit eine Flussänderung entsteht.

Eisenkern mit galvanisch getrennten Wicklungen. Übersetzung nach den geforderten Spannungs- und Stromwerten mit geeigneter Kurzschlussspannung.