Was ist eine Nennstrombelastung bei Transformatoren?
Hallo,
wie man im Titel schon erkennen kann handelt es sich um einen Trafo.
Meine Frage dazu ist, was eine Nennbelastung ist bezogen auf einen Trafo.
Über eine Antwort freue ich mich
Mit freundlichen Grüßen
3 Antworten
Ein Transformator hat einen sogenannten Nennstrom, das ist der Ausgangsstrom unter welchem am Ausgang Nennspannung anliegt. Nennspannung und Nennstrom sind auf dem Typenschild aufgedruckt.
Die Nennstrombelastung ist folglich die Belastung des Transformatorausgangs mit Nennstrom.
Die Nennlast steht an jedem Gerät dabei. Dann steht z.b. 60 Watt oder bei einem Trafo 60VA und solche Geschichten. Das wurde vom Hersteller mit am Gerät angegeben und sagt aus, welche Leistung das Gerät maximal verträgt. Die Nennlast sollte man dabei nicht überschreiten.
Bei einem Trafo steht deshalb VA weil es sich um die Scheinleistung handelt. Das Problem hast du in der Elektrotechnik ständig wenn du Spulen im Wechselstromkreis betreibst und ein Trafo hat nun einmal in erster Linie Spulen. Elektroniker sprechen hier von Induktivitäten.
Aufgrund der Physikalischen Gegebenheiten haben Spulen die blöde Eigenschaft reaktiv in die angeschlossene Versorgungsspannung zu wirken. Das heißt es wirkt zurück ins Netz.
Um das genauer zu verstehen musst du dir das Ein und Ausschalt verhalten von Induktivitäten anschauen also von Spulen. Spulen können aufgrund ihrer Induktivität also aufgrund der Tatsache, dass diese beim Stromfluss ein Magnetfeld aufbaut, welches bei Änderung eine Spannung induziert, die der angelegten Spannung nach Lenz entgegen wirkt. Daher kommt das reaktive verhalten.
Sobald es keine Magnetfeldänderung mehr gibt, beginnt wieder ein Strom zu fließen und das selbe spiel kommt nochmal. Die folge ist kein Sprunghafter Anstieg des Stroms wie es bei der angelegten Spannung an der Spule der Fall ist der Strom steigt eher flach an.
Beim Ausschalten wird der Stromfluss schlagartig unterbrochen wodurch du eine Magnetfeldänderung hast, (Klar der Strom ist ja die Ursache des Magnetfeldes gewesen und wenn dieser schlagartig aufhört zu fließen, muss auch das Magnetfeld schlagartig schwächer werden.) Die Formel zur Berechnung der Induzierten Spannung lautet Uind= N*Magnetische Flussdichte Phi/t
Das heißt die Induzierte Spannung in der Spule durch das ändern des magnetischen Flusses ist mit von der Zeit t abhängig. Wenn du den Strom schlagartig abschaltest beträgt die Zeit t für die Änderung nahezu gegen 0 und irgendwas durch 0 ist unendlich. Es würde also eine unendlich hohe Spannung induziert werden. Dieser Effekt tritt beim Ausschalten nahezu ein bei einem Schalter z.b. der den Stromfluss beendet kann die Spule so für eine so hohe Spannung sorgen, sodass sich Funken an den Kontakten des Schalters bilden und die Spule den Strom so kurzzeitig zum weiterfließen zwingt, sodass sich das Magnetfeld ändern kann und nicht schlagartig auf 0 fällt. Um das zu vermeiden schaltet man in Gleichstromkreisen daher den Spulenwicklungen z.b. bei Relais eine Diode Parallel und zwar so, dass sie in Sperrrichtung betrieben wird.
Im Wechselstromkreis ändert die Spannung Sinusförmig ihre Polarität. Das bedeutet wir haben ständig eine Sinusförmige Änderung der Stromstärke und damit des Magnetfeldes. Da die Spule im ersten Moment gegen induziert ist die logische Schlussfolgerung die, dass erst kein Strom fließt, während die Spannung anliegt. der Strom kommt dann Phasenverschoben hinterher also ist somit etwas verspätet. bei idealen Spulen um 90°, da hier die Spannung ihren maximum erreicht hat und somit das Magnetfeld in dem Moment sich nicht ändert.
Wenn du dir die Kurve des Phasenverschobenen Stroms im Bezug auf die Spannung anschaust stellst du fest, dass du Bereiche hast in denen der Strom sich auf der positiven Seite befindet und die Spannung sich auf der negativen und umgekehrt und die Leistung P ist ja U*I also Spannung multipliziert mit der Stromstärke.
Wenn der Strom allerdings positiv ist, während die Spannung negativ, dann kann Gemäß der Mathematik wie sie es uns beigebracht hat ja nur eine negative Leistung sein. Leistung kann allerdings niemals negativ sein, weshalb nur eine Sache möglich sein kann. Die negative Leistung entlädt sich in die nächste positive Leistung. Die folge ist eine Blindleistung, die dein Gerät und deine Leitungen zusätzlich belastet und damit auch den Transformator, denn der Transformator besteht ja unter anderem aus Wicklungen und Wicklungen sind auch nichts weiter als aufgewickelte Leitung.
Die Leistung ist also da allerdings ohne, dass du einen großartigen Nutzen daraus hast, weil dieser nicht WIRKT. Denn das einzige wo er wirkt ist reaktiv ins Netz und genau das will man nicht und schon gar nicht der Netzbetreiber :) Dein Herkömlicher Leistungszähler im Haus kann dies zwar nicht zählen, weil dieser nicht dafür gebaut ist reaktiv wirkende Leistung zu messen sondern eben nur die reine Wirkleistung messen kann, doch der Netzbetreiber wird davon Wind kriegen und irgendwann sagen: "Hey! Du erzeugst zu viel Blindleistung, unsere Kabel werden heiß. Wir müssen wegen dir jetzt alles aufbuddeln und die Kabel neu Legen damit wir einen größeren Querschnitt bekommen. Entweder du bezahlst das oder du kompensierst deine Blindleistung."
gut ein kleiner Trafo wird wohl kaum genug Blindleistung erzeugen aber Kleinfieh macht auch misst und wenn das jeder hat, dann kann sich das ganze läppern. vor allem wenn du dann ganz viele von solchen Verbrauchern hast. Mach dich deshalb aber jetzt nicht verrückt ist nur gut sowas mal gehört zu haben wenn man damit arbeitet :) für größere Firmen mit großen Anlagen ist das Thema schon interessanter aber eben auch wenn du eine große Maschine wie eine große Kreissäge mit ordentlich Leistung betreiben willst. Wenn du das Ding fertig vom Hersteller kaufst, dann sind die Geräte meistens schon wenn nötig ausreichend Kompensiert, sodass du dir als Endverbraucher keine Gedanken darum machen musst.
Die Wirkleistung wird immer in Watt angegeben, deshalb hast du bei Gleichspannungsgeräten eigentlich nie VA angaben, weil du hier keine Scheinleistung hast womit wir auch schon bei der Scheinleistung währen, denn die wird wie bereits geschrieben in VA angegeben also Volt*Ampere, klar denn wir haben gelernt, das die Leistung P=U*I ist aber in dem Fall nicht, wenn du hier U*I rechnest erhältst du lediglich nur die Scheinleistung S. Die Blindleistung Q wird in VAR angegeben und hast nichts anderes als Volt*Ampere*reaktiv. Klar denn die Leistung wirkt ja auch reaktiv ins Netz.
Lange rede kurzer Sinn: All diese Dinge sollte man beim arbeiten mit Spulen in Anlagen wissen. Wem das ganze als Leihe zu viel ist, sollte die Installation der Anlage doch lieber Profis überlassen die sich damit auskennen. Jeder Elektriker sollte das wissen. Generell sollte man den arbeiten an elektrischen Anlagen dem Elektriker überlassen, da er die Gefahren besser einschätzen kann aber darauf hört ja niemand :/
Haha das ist so da hatte ich deshalb immer Schwierigkeiten mit der Zeit :D freut mich, dass es dir weiterhilft. Ich denke mal, wenn nur die Nennlast gefragt wird, dann musst du nicht ausführlich auf die Scheinleistung eingehen, dann würde ich denke ich reichen, wenn du hinschreibst, dass es sich um die Scheinleistung handelt :)
Das ist der max. Last bei der die Ausgangspannung in einem gewissen kleinen Bereich noch stabiel bleibt. Würde man den Trafo über dieser Nennbelastbarkeit belasten würde er heis werden und die Spannung würde sinken.
Das ist mal eine ausführliche erklären. Schon relativ zu viel. Das hilft mir jedoch weiter.
ich denke wenn ich das in die Klausur schreiben würde komme ich mit der Zeit nicht hin haha
vielen Dank für diese tolle Erklärung