Transformatorspule; Muss der Eisenkern in einer Transformatorspule ein Magnet sein?
Hallo,
Frage steht eigentlich schon oben.
Wenn Strom heruntertransformiert werden soll, geschieht dies in der Regel mit einem Transformator.
Dieser besteht dann aus Primärspule Eisenkern und Sekundärspule.
Das Verhältnis der Windungen von Primärspule zu Sekunderspule oder umgekehrt ist das verhältnis wie sehr der Strom transformiert wird.
Soviel habe ich nun in eingenregie herausgefunden.
Nun würde ich noch gerne wissen ob es unbedingt ein Eisenkern sein muss?
Und muss dieser unbedingt ein Magnet sein (Angabe in Wiki)
Würde das auch mit einem Aluminumkern funktionieren?
Auch würde ich gerne wissen wiso es eigentlich keinen kurzschluss gibt?
Ist doch im Grunde genommen nichts anderes als wenn man direkt ein Kabel in die Steckdose stecken würde, welches beide Stecker verbinden würde.
Gibt es Spezifikationen was das Kabel für die Primärwicklung angeht ?
Ich weiss ganz schön viele Fragen. Hoffe mal auf konstruktive Antworten.
4 Antworten
Ein Trafokern muss magnetisierbar sein, kein Magnet. Er soll auch nicht magnetisch bleiben, sondern soll dem Wechsel des Stromes folgen.
Je mehr Magnetfeldlinien die Spulen durchdringen, desto mehr Strom kann übertragen werden, Eisen bündelt die Magnetfeldlinien, so dass pro Quadrat-cm viel mehr Magnetlinien möglich sind als durch Luft - und Aluminium, welches paramagnetisch ist, also Feldlinien nicht so bündelt.
Das Verhältnis der Windungszahlen primär/sekundär bestimmt nur das Verhältnis der Spannungen, dass des Stromes indirekt, weil die maximale Leistung im Wesentlichen durch den Eisenkern bestimmt wird, genauer gesagt, durch seinen Querschnitt.
>Fordert man dem Trafo mehr Strom ab sekundärseitig, als der Eisenkern verlustarm übertragen kann, gerät er in Sättigung, wird warm und überträgt weniger in die Sekundärspule.
Das hat mit Sättigung (primär) nichts zu tun.
Sondern? ;-) Ich wollt's hier auch nicht kompliziert erklären, sondern kurz und verständlich.
Der Rest oben ist ja OK. Nur mit Sätttigung hat die Frage nichts zu tun. Man muss hier auch nicht darauf eingehen.
Der Transformator transformiert nicht den STROM sondern die SPANNUNG der Strom selber hört immer noch auf das ohmsche Gesetz I=U/R daran ändert sich nichts ;)
Der Eisenkern hat die Aufgabe die Magnetwellen zu bündeln um so dafür zu sorgen, dass der elektrische Leiter von mehr Magnetfeldlinien geschnitten wird und so eine Spannung induziert wird. Der Eisenkern verbessert also den Wirkungsgrad des Transformators.
Als Einstieg wird der ideale Transformator genommen und mit diesen zu rechnen, daher hast du vermutlich auch bestimmt schon die Verhältnisgleichung
U1/U2=N1/N2 gesehen.
Diese Gleichung gilt nur für ideale Transformatoren, das heißt Transformatoren ohne Verluste. Bei einen Realen Transformtor stehen nun mehrere Verluste an, Zum einen wird der Transformator warm, zum anderen aber schließen sich Magnetfeldlinien in der Luft anstatt die Spule zu schneiden.
Der Wirkungsgrad gibt an wie gut die Übersetzung funktioniert und wie viel der elektrischen Energie nachher durch sämtliche Wege verloren geht bzw in Energieformen umgewandelt wird mit denen du aber nichts anfangen kannst bzw für die der Transformator eigentlich nicht gebaut wurde.
Der Eisenkern hat die Aufgabe wie schon gesagt die Magnetfeldlinien zu bündeln und das ist eben deshalb weil der Eisenkern eine hohe magnetische Permeabilität aufweist und somit das Magnetfeld gut leitet. Magnetfelder sind also im Eisen lieber Zuhause als in anderen Stoffen. Kunststoff etc. kannst du z.b. nicht nehmen. Es ist genauso wie mit dem elektrischen Leiter wir nehmen ja auch Kupfer und nicht Plastik um den elektrischen Strom zu leiten einfach weil Kupfer eine höhere Leitfähigkeit aufweist als Plastik, während dieser eben als perfekter Isolator gilt. Mit Magnetfelder ist es eben das selbe und daher der Eisenkern, er hilft also dabei die Spulen magnetisch miteinander zu koppeln der Kern selber ist dabei kein Magnet ansonsten hättest du einen Effekt der eben gegen das Prinzip spielt, da durch den Magneten und entstehenden Magnetfeld durch den Stromfluss in der Spule Abstoßende und anziehende Kräfte wirken würden.
Ich denke daher nicht, dass es eine gute Idee währe einen Magneten als Kern zu verwenden und ich denke, das war damit auch nicht gemeint sondern eben weil der Kern dafür sorgt die Magnetfeldlinien zu bündeln und deshalb Magnetkern genannt wird. Schätze ich zumindest ich habe es nie so genannt.
Jedenfalls ist der Reale Transformator von der Dimensionierung bis hin zur Berechnung des Ersatzschaltbildes:
wesentlich komplizierter als die Berechnung des idealen Transformator indem es keine Verluste gibt. Der Ideale Transformator hilft dabei viel mehr beim Verständnis und beim Einstieg in die Elektrotechnik. Ohne aber die Grundlagen wird denke ich das Ersatzschaltbild zu kompliziert und zu viel.
Merke dir also jetzt erstmal den Idealen Transformator und seine Berechnung:
So hast du erstmal die Grundlagen drin, dann kannst du dich um alles andere kümmern falls dich das Thema weiter interessiert :)
klar interessiert es mich. Nur ist viel Stoff auf einmal. Daher muss ich erst mal sacken lassen. Dann gehts weiter.
Ja selbstverständlich ein Transformator vollständig zu verstehen ist nicht mal eben. Wie gesagt schaue dir erstmal den Idealen Transformator, vergiss die ganzen Verluste akzeptiere erstmal, dass der Eisenkern zum Aufbau dazu gehört, es reicht auch erstmal zu schlucken, dass der Eisenkern von seiner Permeabilität abhängt und es deshalb ein Eisenkern sein muss und kein Plastik kern sein kann, das reicht erstmal. Lerne in kleinen Portionen ;)
Um nochmal kurz auf deine Frage zurück zu kommen wieso es keinen Kurzschluss gibt:
Ich weiß ehrlich nicht wie du generell zu der Frage kommst, denn selbstverständlich kann ein Transformator kurzgeschlossen werden. Es kann auch zu hohe Wärmeentwicklung kommen, die diesen zerstören können. Man kann allerdings auch Transformatoren auch absichtlich so dimensionieren, sodass die Ausgangsleistung begrenzt ist, somit würde beim Kurzschluss an der Sekundärseite die Spannung einfach zusammen Brechen wie bei einer Reihenschaltung von Widerständen bei dem der eine Widerstand viel größer ist als der andere und somit an dem ganz großen die ganze Spannung abfällt.
Also hat die Trafospule (Primär- und Sekundärspule) eigentlich einen so großen eigenwiderstand dass selbst wenn dieses keine Gleichrichterschaltung und Verbraucher im Anschluss angeschlossen haben, kein Kurzschluss zu stande kommt oder? verstehe ich das richtig?
ja definiere Kurzschluss. Wenn du Sekundärseitig die Kontakte direkt miteinander leitfähig verbindest hast du ja vom Prinzip her einen Kurzschluss. Der Strom währe dann entsprechend von der Induktivität und der Drahtlänge abhängig wenn der Transformator allerdings entsprechend Dimensioniert wird also z.b. einfach genug gewickelt wird sodass die Spulen eben mehr Windungen haben, wird auch der Widerstand des Drahtes immer größer und somit kann bei gleicher Spannung weniger Strom fließen I=U/R das gilt auch für einen Kurzschluss. Ein Kabel besitzt ja auch einen Widerstand.
Dieser Strom würde dann NICHT zur Zerstörung des Transformators führen auch wenn es hier ein Kurzschluss ist. :)
Es muss ein Kern aus Weicheisen sein. Um Wirbelströme zu minimieren möglichst aus vielen voneinander isolierten Blechen. Ein Magnet im Trafo würde zu sehr hohen Verlusten und vermutlich Verzerrung der Sinus-Spannung im Sekundärkreis führen.
Wäre echt mal ein Experiment.
und wie werden die einzelnen Bleche von einander isoliert?
Entweder durch eine Oxydschicht oder dünnes Papier. Die Isolation muss nicht perfekt sein, es soll ja nur verhindern, dass sich ein Wirbelstrom über den gesamten Kern verbreitet. Bei kleinen Trafos, auch für NF wird oft ein Ferritkern verwendet. Das sind winzige oxydierte Eisenkügelchen die zu einem Kern zusammengepresst sind.
Beispiel Ferritkern:
https://www.develektro.com/EPCOS-B66506G0000X197-FERRITKERN-EQ-30-N97
Beispiel Trafoblech:
Ferromagnetisch muss er sein der Eisenkern hat aber nix mit einem Dauermagneten zu tun
Warum soll eine Spule ein Kurzschluss sein der Draht selbst hat einen Widerstand + der Induktive Blindwiderstand.
Ja da Kabel muss den Nennstrom der Primärwicklung Aushalten logischerweise.
Wenn der Eisenkern aufgrund seines Querschnittes eine bestimmte Anzahl von Magnetfeldlinien zulässt, ergibt sich in den Spulen auch ein bestimmter Maximalstrom, aus dem sich der Querschnitt der Kupferdrähte ergibt
Fordert man dem Trafo mehr Strom ab sekundärseitig, als der Eisenkern verlustarm übertragen kann, gerät er in Sättigung, wird warm und überträgt weniger in die Sekundärspule.
Ein "Kurzschluss" ist die Primärspule deswegen nicht, weil es sich um 50Hz Wechselstrom handelt und der induktive Widerstand der Primärspule samt Eisenkern viel höher ist als der reine Gleichstromwiderstand.
Kann man im Prinzip so erklären: Schließe ich die beiden Steckdosenkontakte mit einer kurzen Drahtbrücke kurz, wächst der Strom schlagartig so hoch, dass die Sicherung "fetzt", schließe ich aber die Trafospule an, wächst der Strom nicht schlagartig, sondern langsamer an, warum, weil er das Magnetfeld im Kern aufbauen muss, das "bremst" den Strom für kurze Zeit.