Strom; Aufbau eines Trafos - Wo kommt was hin -?
Hallo zusammen,
Als den grundsätzlcihen Aufbau und die Funktion von einem Trafo habe ich bereits verstadnen. Durch die Anzahl der Wicklungen an der Sekundärspule wird festgelegt wie sehr der Stron heruntertransformiert wird.
Also ja mehr wWIcklungen desto mehr Spannung je weniger Wicklungen desto weniger Spannung aber mehr Stärke.
Nun mir geht es aber um die Anschlüsse die Bilder die ich im Internet gefunden habe sind nicht ausreichedn verständlich.
Beispielsweise:
Es kann ja nicht sein dass die Kabel aus der Steckdose direkt auf die Primärspuhle führen (dann würde sofort die Haussicherung durchknallen). Also wo werden die Kabel vom Stecker an dem Trafo angebracht? Eine sicherlich an der Spuhle und die andere?
4 Antworten
Doch, das kann sein. Die Spule hat nicht nur den reinen Widerdtand des Drahts, sondern auch noch einen Wechselstromwiderstand. Dadurch ist es nicht der (annähernde) Kurzschluss, den Du vermutlich erwartest.
Nein, das kann auch ganz normaler, lackierter Kupferdraht sein.
wenn ich kupferdraht einfach an eine steckdose packe dann fliegt sofort die sicherung heraus.
Richtig. Weil er nicht aufgewickelt ist, und Du nur den Leiterwiderstand des Drahts hast, der ist sehr gering.
Wenn Du den Draht zur Spule wickelst, kommt wie schon geschrieben der Wechselstromwiderstand dazu. Der ist dann groß genug, um den Strom zu begrenzen.
Das kann man aber ausführlich leider nicht "mal nebenbei" erklären, das wärso etwa ein Viertel Jahr Elektrotechnikunterricht ;-)
Also das bedeutet dass ich einen Kupferdraht um einen Eisenkern wickeln kann. So nehmen wir mal 200 bis 300 Wicklungen. Dann kann ich die beiden enden des Kupferdrahtes direkt in die Stromsteckdose packen und es fliegt keine Sicherung raus. Meinst du das ernst?
Guck dazu mal hier rein
https://www.strippenstrolch.de/3-0-3-anschluss-eines-netztrafos.html
Ok es ist also wirklich so wie du sagtest. nun wieviele Wicklungen mit was für einem Kabel muss es sein?
Gibt es dazu Formeln oder ähnliches?
Mit 300 Wicklungen und Kupferdraht mit A=1,5mm² hast Du am Hausnetz einen Wechselstromwiderstand von etwa 0,5Ohm, wenn Du den Draht auf einen Eisenkern wickelst (je nach genauer Beschaffenheit des Eisens auch bis zu 1,5Ohm). Das reicht nicht, um den Strom so stark zu begrenzen, dass die Leitung nicht überlastet ist, ist aber schon deutlich mehr, als der reine Leiterwiderstand.
Bei 1200 Windungen wären wir ganz grob bei 23Ohm. DAS würde reichen.
Also bei diesen kleinen Trafos die man vom handel kennt und die m an auch zuhause hat.
Die habe also 1.200 Wicklungen und dahe gibt es keinen kurzschluss?
Das war jetzt nur ein Beispiel, grob gerechnet für eine Spule mit Eisenkern. Je nach Kernmaterial, Aufbau des Kerns und Draht-Querschnitt kann das noch variieren. Das hängt alles mit dem Magnetfeld, der Induktion und letztendlich der Induktivität der Spule zusammen.
Wenn Ihr das in der Schule noch nicht gemacht habt: Glaub's bitte einfach, das ist wirklich VIEL zu viel, um es hier mal nebenbei ausführlich zu erklären.
gut werd dann noch ein wenig abwarten und kommt sicherlich bald auch dran...
Die Begriffe "Induktivität" und "XL" sagen Dir noch nichts, oder?
Mich wundert ehrlich gesagt die Reihenfolge ein bisschen. Wenn man das vorher nicht behandelt hat, kommen beim Trafo dann bei cleveren Schülern nämlich genau Fragen wie Deine auf.
habe die eine oder andere stunde verpasst.
vielleicht lag es daran.
aber gut werde mich da noch ein wenig orientieren.
Es gibt Formeln dazu
Du kannst das Windungsverhältnis berechnen das ist proportional zum Spannungsverhältnis
n1/n2=U1/U2
Die Leistung P =U*I sagt dir halt wieviel Strom verbraucht wird
Dann kannst du dir ausrechnen wie Leistungsfähig /Leitfahig das Kabel ist es gibt dafür verschiedene Größen spezifischer Widerstand /Querschnitt Fläche und noch viele andere
Wenn du die Gesetzmäßigkeiten des Wechselstroms außer Acht lässt ist es ganz einfach zu Verstehen wenn du aber alles bis ins Detail wissen willst wird es kompliziert
Siehe DpB11 Antwort
Es muss aber eine Spule sein und nicht einfach ein Kupferdraht
Primärspule muss mehr Windungen als die Sekundärspule haben
Wenn es kein Hochstrom Trafo ist
Die Gesetzmäßigkeiten gelten beim idealen Trafo aber nicht immer in. Der Praxis
Physik erstellt Modelle um schwieriges einfach zu erklären
Man kann es relativ einfach erklären aber auch nur wenn die Grundlagen vorhanden sind so ganz physikalisch muss es ja auch nicht sein
Wenn man vom idealen Trafo ausgeht ist die Sache eigentlich einfach aber wenn du jetzt mit diesen Dingen wie Scheinwiderstand und Scheinleistung und den ganzen Hintergründen wie U ind und B Feld anfängst wird es natürlich komplizierter als es nötig ist
nein. ganz normaler kupferlackdraht, also kupferdraht mit einer dünnen lachschicht als isolierung herum
Nein, das wäre ja wieder nur der Drahtwiderstand. Versuch es mit "Induktivität" und "induktiver Blindwiderstand". Kannst auch mal in einem Schulbuch nach "reale und ideale Spule" gucken.
Dein Gedanken gang ist nicht verkehrt denn du denkst Das die Spule wie ein Kabel fungiert und einen Totalen Kurzschluss verursacht. Doch dem ist nicht so das Kupferdraht hat so ein großen widerstand wodurch eben kein Totaler Kurzschluss ist sondern eben dort bisschen Strom fließt also keine sorge das Bild ist Richtig
Also weil die Windungen der Spule ein reisen Fläche Kupfer ergeben und diese dann einen höheren Wiederstand hat oder wie?
Ganz genau. Je länge ein elektrisch leitendes Element ist, egal Ob Kupfer Aluminium usw. desto höher ist der Widerstand. Elektrik kann man ganz gut mit Wasser vergleichen. Als Beispiel wenn du bei einem Feuerwehr schlauch direkt davor deine Hand hinhältst, ist die Hand weg. Doch je weiter du dich entfernst umso schwächer wird der strahl.
je dünner der draht desto größer der widerstand. aber eigentlich hat der kupferdraht fast gar keinen widerstand. eine große Rolle spielt der Induktive Widerstand, das ist kompliziert.
aber @fragenfragenI deine antwort ist falsch.
Nein würde sie nicht aber gerade wenn du ein mangelndes Verständnis für die Elektrotechnik hast solltest du unbedingt die Finger vom Niederspannungsnetz lassen! Aber schön das du dich für Elektrotechnik interessierst, verkehrt ist das nicht :)
Aber mal Schritt für Schritt. Grundsätzlich: Jeder Stromdurchflossene Leiter erzeugt ein magnetisches Feld. Die Rechtehandregel kennst du dabei bestimmt. Wenn der Daumen in Flussrichtung des Stromes zeigt, zeigen die Finger in die Richtung, in die die Feldlinien verlaufen.
Das Magnetfeld ist dabei also vom STROM abhängig. Ändert sich die Stromstärke, so ändert sich auch die Magnetische Fluss Phi Φ. Wenn du einen Wechselstrom anschließt, welcher seine Richtung periodisch mit 50Hz Sinusförmig ändert wie es in unserem Niederspannungsnetz der Fall ist, macht der magnetische Fluss das selbe.
Das Aufwickeln der Leitung sorgt dafür, dass sich die magnetischen Felder zu einen großen Gesamtmagnetfeld addieren. Das traurige ist nur, dass die Spule dabei Spannungen in sich selbst induziert, welcher der äußeren angelegten Spannung nach Lenz entgegen wirkt weshalb die Spule bei steigender Frequenz einen induktiven Blindwiderstand XL erzeugt. Das heißt einen Effekt den wir eigentlich Nutzen wollen spielt beim Transformator gegen uns durch sogenannten Netzrückwirkungen. Aber machen wir es langsam.
Warum passiert das überhaupt mit der Induktion? Nun im Induktionsgesetz heißt es, dass jede Magnetfeld ÄNDERUNG eine elektrische Spannung induziert. Selbstverständlich gibt es da auch eine Formel für:
Ui also die induzierte Spannung ist gleich die Windungszahl multipliziert mit dem Quotientenwert der Magnetfluss änderung in Abhängigkeit der Zeit delta Phi und der Änderung der Zeit delta t.
Das delta steht für die ÄNDERUNG der Größe. Wenn wir vorher 20 Milliweber hatten und dann später 30 Milliweber, dann haben wir eine Magnetflussänderung von 10 Milliweber. Das währe dann sozusagen unser delta Phi.
Das heißt, das Magnetfeld MUSS sich ändern, damit etwas induziert werden kann und je schneller sich die Größe ändert und je mehr Windungen wir haben, desto größer wird die Spannung, die induziert wird. Das sagt das Induktionsgesetz.
So nun haben wir alles was wir wissen müssen um zu wissen, was passiert, wenn du einen Transformator indem 2 Spulen Primär und Sekundärseitig induktiv miteinander gekoppelt sind.
Du schließt die Primärspule an das Versorgungsnetz an. Das erste was passiert ist, dass ein Strom durch die Primärspule kurz zu fließen beginnt. Dann induziert aufgrund der Magnetfeldänderung die Spule in sich selbst eine Spannung und es entsteht ein induktiver Blindwiderstand. Vorher hatten wir einen Magnetischen Fluss von 0 Weber und jetzt plötzlich haben wir einen magnetischen Fluss. Also wird Spannung induziert.
Im Leerlauf also wenn ein Transformator nicht Sekundär seitig betrieben wird, wirkt dieser wie eine große Induktivität und die gesamte Spannung fällt an der Hauptinduktivität ab.
Es fließt also aufgrund des enormen Widerstand kaum ein Strom.
Wird der Transformator belastet, entsteht durch den Strom ebenfalls ein Magnetfeld in der Sekundär spule, welcher das Magnetfeld der Primärspule verringert und so die Gegeninduktion der Primärwicklung verringert. Das Verringert wiederum den induktiven Widerstand der Hauptwicklung wodurch es auf der Primärseite zu einen größeren Strom kommt. Je größer der Strom dann Sekundär wird, desto größer wird der Strom Primär. Je kleiner der Strom Sekundär, desto kleiner der Strom Primär.
Einmal ganz grob erklärt. Hoffe man kann es verstehen :D
Das ist auf jeden Fall der Grund, warum es eben NICHT zum Ausfall des Stromkreises kommt, wenn du den Transformator Primär seitig an das Netz hängst.
Da das Wechselfeld wie auch der Strom der die Ursache des Magnetfeldes ist, die Polarität ändert, ändert auch der induzierte Strom in der Sekundärspule seinen Wert in gleicher Form und gleicher Frequenz nur die Amplitude verändert sich je nach dem ob die Spannung gleich bleibt, hoch oder runter transformiert wird.
Willst du ein Handy mit dieser Versorgungsspannung laden, musst du noch etwas mehr mit der Schaltung machen. Die Spannung muss gleichgerichtet, geglättet und am besten noch stabilisiert werden, damit du eine vernünftige Spannung Ausgangsseitig erhältst mit dem du z.b. Zuverlässig ein Handy laden kannst.
Wenn du den Trafo an 230 V anschließt wird in der Spule durch das wechselde Magnetfeld eine Spannung induziert (Eigeninduktion) die der Netzspannung entgegenwirkt (induktiver Widerstand) Zusammen mit dem Ohmschen Widerstand nennt sich das Wechselstromwiderstand.
Das mit dem USB Stecker auf der Zeichnung ist falsch. Ein Trafo macht Wechselstrom und USB basiet auf Gleichstrom.
Jetzt dämmert es mir. Du denkst der Wicklungsdraht wäre ein blanker Kupferdraht. Dem ist nich so, das ist ein Kupferdraht der mit einer dünnen Lackschicht (Isolierlack) überzogen ist.
also ist die Spuhle als solches mit einem soeziellen Draht versehen oder?