Ohmscher Trafowiderstand und Leistungsbegrenzung?
Hallo!
Wenn man bei einem Trafo einen Gleichspannungswiderstand der Spule L1 von 10 Ohm misst und egal welches Signal mit 10Vp-p anlegt, kann man dann mit Sicherheit sagen, dass die Leistung sekundärseitig auch unter 1W liegen muss?
Lg
4 Antworten
Zur Frage: Was ich immer noch nicht verstehe:
Es gibt nur eine Spannung an einer Spule, und wenn du die anlegst, so ist es eben diese, und nicht noch zusätzlich eine induzierte.
Während der Zeit in der die angelegte Spannung positiv ist, steigt der Strom (und damit der magnetische Fluss) linear an.
Ist die angelegte Spannung dann Null, so bleibt der Strom (und der Fluss) konstant. Warum? Weil die Änderungsrate des Stroms proportional zur Spannung ist. Wenn du aber 0V anlegst, so ist auch die Änderungsrate des Stroms Null, was aber heißt, er ist konstant.
Hier siehst du auch, warum das Signal für einen Trafo nicht so günstig ist: der Strom (bzw. Fluss) würde immer größer werden! Das geht aber nicht, da die Induktion auf einen Wert von ca. 1,5T begrenz ist. Der Trafo verliert dann seine Induktivität und funktioniert nicht mehr.
Wenn die Spannung auf Null abfällt, andert sich die Spannung ja - sie fällt ja ab. Aber der Fluss bleibt dann gleich, weil
Änderungsrate des Flusses = U/N ist
und wenn U=0 vorgegeben ist, ist daher auch die Änderungsrate Null, was ja bedeutet der Fluss ist konstant. Genau das siehst du im Bild (Statt Fluss ist hier I, aber das ist ziemlich das selbe).
Achso! Eine sich konstant ändernde Spannung bewirkt einen linearen magnetischen Fluss?
Und der lineare Magnetfluss allein bewirkt eine konstante Spannung in der zweiten Spule?
Nein, so:
Eine konstant angelegte Spannung bewirkt einen linear ansteigenden magnetischen Fluss?
Und der linear ansteigende Magnetfluss bewirkt eine konstante Spannung in der zweiten Spule?
Ich stolpere über "auch unter 1 W".
Wenn wir den Wechselstrom mal wie einen Gleichstrom behandeln (nur Ohmscher Widerstand, denn die Frequenz kenne ich nicht), dann gilt
U = 10 Vp-p => Us = 5 V (Scheitelwert)
P = Us²/(R*2), wenn wir mit dem Scheitelwert Us rechnen.
P = 5²/(10*2) = 25 / 20 = 1,25 W
Das wäre die Wirkleistung, die Du in den Trafo gibst. Wegen der Verluste (Kupfer und Eisen) liegt der Wirkungsgrad eines Trafos immer unter 1.
Jetzt hängt es vom Wirkungsgrad Deines Trafos ab, ob Du eine Leistung von über 1 W auf der Sekundärseite erzielst. Typischer Wirkunsgrad eines guten Kleintransformators ist 80%.
Damit landest Du rein rechnerisch bei 1 W.
Mit den Eisenverlusten kommst du dann regelmäßig unter 1 W.
Hattest Du das gemeint?
Ja genau, wie kommt man auf die Formel oben?
Und muss man den Blindwiderstand der Spulen und den ohmschen Widerstand der zweiten Spule auch noch abziehen?
Wenn wir uns statt auf "abziehen" auf "berücksichtigen" einigen können, hast Du mit deiner zweiten Frage Recht. Es ist etwas komplizierter.
Die Formel ist einfacher zu erreichen, als es auf den ersten Blick wirkt:
1. Ohmsches Gesetz
I = U/R
2. Definition Leistung
P = U * I
Für I die rechte Seite der erste Formel einsetzen:
P = U * U / R = U² / R
Das gilt für Gleichstrom und Effektivwerte von sinusförmigem Wechselstrom.
Du hattest in der Frage aber U(p-p) vorgegeben. Die Hälfte davon ist der Scheitelwert Us in meinen Formeln. Auf den Effektivwert kommst Du, wenn Du Us durch Wurzel(2) teilst. Weil aber Us² in der Formel steht, fliegt die Wurzel im Nenner raus und die 2 bleibt übrig – also
P = Us² / (R * 2)
ok?
"Minster" hat vorgerechnet, wieviel Watt bei einem Sinussignal übertragen werden können. Das im Bild von Michiwien gezeigte Rechtecksignal ergibt die doppelte Leistung. Es ist also nicht egal, welche Signalform man verwendet.
Ja, der 10 Ohm Widerstand begrenzt die Leistung, da er den Strom begrenzt.
Mehr Strom als Uin/R kann nicht erzeugt werden, und das multipliziert mit Uin ergibt eben die Leistung.
Wie viele Watt das letztendlich sind, hängt aber von der Signalform ab. Für einen Sinus wären es 1,25W.
Wieso 1,25W?
Was ist mit dem ohmschen Widerstand der sekundären Spule? Drosselt dieser noch zusätzlich die Leistung die nach Abzug der ersten Drossel x Wirkungsgrad bleibt?
wieso? Minster hat das doch im Detail vorgerechnet. Hast du das übersehen?
Ein Widerstand in der Sekundärwicklung addiert sich zum Widerstand der Primärwicklung natürlich dazu, allerdings mit dem Quadrat des Übersetzungsverhältnisses ü multipliziert (Widerstände transformieren sich ja mit dem Quadrat von ü)
Beispiel:
N1 = 100
N2 = 1000
R1 = 10 Ohm
R2 = 100 Ohm
Der strombegrenzende Widerstand ist dann
R1(eff) = R1 + R2/100 = 11 Ohm
Was noch dazukommt sind die Blindwiderstände der Streuinduktivitäten, wobei man die sekundäre Seite wieder auf die Primärseite transformieren muss (mit ü²).
Im ideal gekoppelten Trafo sind die Streuinduktivitäten aber Null.
Du solltestr für solche Überlegungen übrigens immer das Trafo-Ersatzschaltbild heranziehen.
Was ich immer noch nicht verstehe:
Angenommen man legt ein Rechteck mit 10Vp-p an einen Trafo an.
Jetzt steigt der Strom bei der positiven ersten Phase linear an.
Dann wird die Spannung 0V.
Warum wird dann nicht eine Spannung an die Spannungsquelle zurück induziert?
Warum ändert sich die Spannung bzw. der Magnetfluss nicht, wenn sie auf 0V abfällt?