Wieso ist ein kurzschlussfester Trafo hochohmig?
Heißt das dann, das der Trafo ziemlich Ineffizient ist und schon an der Spule eine ziemlich viel Spannung abfällt?
Und was bedeutet Spannungssteif bzw. Spannungsweich?
Danke im Vorraus
4 Antworten
So wird die kurzschlussfestigkeit realisiert :-).
Wenn du eine Spannungsquelle kurzschließt, ist der Kurzschlussstrom nur durch den Innenwiderstand der Spannungsquelle und durch ein paar Peanuts Leiterwiderstand der verwendeten Kurzschlussbrücke begrenzt.
Der Trafo hat deshalb einen Innenwiderstand, der hoch genug ist, dass der höchstmögliche (Kurzschluss-)strom noch im "Soll" liegt und den Trafo nicht gefährlich überlastet, wenn er dauerhaft bestehen bleibt. Ist dann halt nur Energieverschwendung.
Aber Vorsicht: Es werden auch Trafos als kurzschlussfest ausgezeichnet, bei denen das nicht so ist. Diese haben stattdessen eine Sicherung integriert, die eine Überhitzung verhindern. Löst diese aus, ist der Trafo oftmals kaputt. Das sind dann "bedingt kurzschlussfeste" Transformatoren.
Spannungssteif = Spannung bricht bei Belastung wenig ein = kleiner Innenwiderstand = meist bedingt oder gar nicht kurzschlussfest
Spannungsweich = Spannung bricht bei Belastung stark ein = Kurzschlussfest = Klassiker: Klingeltrafo
Damit die Spannung eines spannungsweichen Trafos trotz Spannungseinbruch am Ende passend ist, wählt man die Leerlaufspannung höher. Bei diesen Trafos hast du die aufgedruckte Nennspannung auf der Sekundärseite, wenn du den Trafo mit dem aufgedruckten Nennstrom belastest. Ist dagegen keine Last angeschlossen (leerlauf), kann die Spannung bei solchen Trafos gut mal doppelt so hoch sein.
Dieses spannungsweiche trägt wesentlich zur Kurzschlussfestigkeit bei, da sie letztlich einen hohen Innenwiderstand bedeutet.
Und ja: Das ist ineffizient, da das ganze technisch dadurch realisiert wird, dass der Eisenkern des Trafos absichtlich "schlecht" ist (im Schulbuch ist das eine gut sichtbare Lücke im Eisenkern, in Realität magnetisch schlecht leitender Kleber an den Ecken, wo der Kern zusammengeklebt wird und/oder durch hochohmig gewickelte Sekundärspule), so dass die magnetische Kopplung geringer ausfällt und der Trafo somit spannungsweich ist.
Diese Ineffizienz bedeutet auch Verlustwärme. Deshalb werden viele von diesen billigen China-Steckernetzteilen der klassischen Bauart auch im Leerlauf schon so übelst warm und verheizen viel Standbystrom, denn diese müssen kurzschlussfest sein.
Der muss nicht zwingend hochohmig sein.
Im Normalfall haben kurzschlussfeste Trafos einfach einen hohen Streufluss (schlechte magnetische Kopplung).
Und Ja, die sind dann ziemlich Ineffizient.
Die Spannungssteifigkeit ist ein Mass wie die Sekundärspannung bei Belastung einbricht.(Ein kurzschlussfester Trafo ist "Spannungsweich"
Anwendung für Kurzschlussfeste Trafos:
- Schweißtrafo
- Klingeltrafo
- Spielzeug-Transformatoren
Eigenschaften:
Kurschlussfest ohne externe Beschaltung (brennt nicht durch, trotz Dauerkurzschluss)
schlechter Wirkungsgrad
"Sicherheitstransformator"
(Bei "normalen" Transformatoren versucht man durch entsprechende Maßnahmen einen niedriegen Streufluss zu erreichen, damit wird der Wirkungsgrad hoch und die Spannung auf der Sekundärseite bleibt "steif". Bei Kurzschluss würde ein normaler Transformator ohne Schutzorgan durchbrennen.
Ah okay danke :) Das mit dem Schweißtrafo hat die Sache jetzt sehr verständlich gemacht
Die (Sekundär)Spannung bricht immer ein, aber sie geht natürlich nicht auf Null, da wir immer einen "Ersatz"Widerstand haben.
Beim kurzschlussfesten Trafo kann man sich das auch so vorstellen, dass z.B. 50% des Magnetflusses (das wäre die übertragene Leistung (P)) nicht durch die Sekundärwicklung fließt, sondern eben z.B. über die Luft einen Streufluss verursacht. Also kämen in dem Fall z.B. bei einem 100VA Trafo nur 50VA auf der Sekundärseite an. Da P = U*I, muss natürlich die Sekundärspannung stärker nachgeben als bei einem Trafo ohne Streuverluste (in diesem Fall auf der Sekundärseite theoretisch P= 100VA).
Bei alten Schweißtrafos wurde das z.B. so erreicht, dass durch eine Stellschraube die "Eisenpakete" des Kerns auseinander gedrückt wurden und damit ein veränderlicher Luftspalt mit entsprechenden Streuverlusten entstand und somit der Schweißstrom eingestellt wurde.
so ein Trafo hat bei hoher Beastung einen hohen Innenwiderstand, der den Strom bei einem Kutzschluss nicht "unendlich" groß werden lässt.
Das bedeutet nicht unbedingt ineffizient.
Transformatoren, gemeint ist die magnetische Kopplung zwischen Primär- und Sekundärseite, haben einen Kern aus Materiel, das magnetische Felder gut bündelt.
Diese magnetischen Eigenschaften sind aber abhängig von den fließenden Strömen.
Es wird also einen optimalen und weniger optimale Bereiche bei der Übetragung geben. Man sollte so einen Trafo nätürlich im optimalen, dem Nennbereich arbeiten lassen.
Bei zu hoher Last, also auch bei einem Kuzschluss arbeite der dann außerhalb dieses Bereichs. Da kann noch so viel Last auf der Sekunärseite vorhanden sein, auf der Primärseite steigt der Strom trotzdem nicht wesentlich an.
Spannungssteif = kleiner Innenwiderstand, die Spannung bleibt nahezu konstant
Spannungsweich = größerer Innenwiderstand, mit der Last wir die Spannung kleiner.
nicht mal mit einer 2. Antwort ging es. Vielleicht mit diesem Link:
https://www.bing.com/search?q=spannungsteiler&pc=MOZI&form=MOZSBR
rechts auf der Seite
Mir fällt es gerade schwer zu verstehen warum beim größeren Innenwiederstand die Spannung bei Last sinkt. Ich kann es mir nicht erklären
R-Innen bildet doch mit R-Last einen Spannungsteiler. R1 ist da der Innenwiderstand, R2 der Lastwiderstand, U die ideale Spannungsquelle und U2 die eigentliche Ausgangsspannung. Wenn R1 = R-Innen größer wird, muss U2 keiner als U werden.
Okay danke. Der größere Innenwiederstand hat zur Folge, dass wenn der Strom höher wird, die Spannung der Klemmen sinkt? Aber wenn ich jetzt nach der Formel U=Rxi gehe kommt das nicht zu stande. Die Wicklung hat ja ihren festen Wiederstand oder?
Ja sie Spannung an den Klemmen sinkt.
Jede reale Spannungsquelle kann man sich als "ideale Spannungsquelle" vorstellen, die in reihe mit dem Innenwiderstand geschaltet ist, vorstellen.
A ) o-----ideale-Quell----|R-innewiderstand|----o B)
Die Last würde zwischen A und B liegen.
Ohne Last liegt zwischen A und B genau die Spannung der Quelle an, denn durch R-Innen fließt kein Strom.
Mit der Last Null-Ohm (das ist ein Kurzschluss) muss die gesamte Spannung am Innenwiderstand abfallen.
Mit anderen Lasten gibt es dann eine Reihenschaltung von R-Last und R-Innen
U = R x I gilt da natürlich, wobei R hier immer die Reihenschaltung ist.
Den Innenwiderstand kann man nicht direkt messen.
Hier muss man aber zusätzlich beachten, dass Transformatoren nichtlineare Bauelemente sind. Da gilt U = I x R nur in kleinen Bereichen.
Berechnen ist aber ganz einfach:
Miss die Leerlaufspannung (ohne Last), miss dem Kurzschluss-Strom und daraus R-Innen= U-Leerlauf/ I-Kurzschluss.
.
da hat gutefrage.net meine Ergänzung nicht in den angenommen.
Das mit U = I x R gilt besonders auch für Transformatoren nur in kleinen Bereichen. Transformatoren sind nun mal nichtlineare Bauelemente, sonst funktioniert ja auch die Kurzschluss-Festigkeit nicht.
Wurde schon alles gesagt.
Ein gezielt eingebrachter Luftspalt im kern bewirkt einen Streufluss, der sich als induktiver Längswiderstand bemerkbar macht. Dieser begrenzt dann den Strom. Null wird er natürlich nicht.
Dankeschön. Also die Spannung beim Spannungsweichen Trafo bricht ein. Fließt denn dan trotzdem ständig Strom wenn er kurzgeschlossen ist? Weil ohne Spannung kann ja kein Strom fließen oder? Beim Spannungssteifen bricht aber die Spannung beim Kurzschluss auch ein oder?