Der Transformator Tim Jedro Gruppe: 5


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Sana17.08.2017
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#13657


Der Transformator

  • Tim Jedro

  • Gruppe: 5


Gliederung

  • Historisches

  • Funktionsweise

  • Schaltsymbole

  • Betriebszustände

  • Anwendungen

  • Quellen



Gliederung

  • Historisches :

      • Michael Faraday
      • Joseph Henry

  • Funktionsweise

  • Schaltsymbole

  • Betriebszustände

  • Anwendungen

  • Quellen



Michael Faraday

  • -*22.09.1791 25.08.1867

  • -Einheit der elektr. Kapazität

  • 1F=1C/1V

  • -entdeckte 1831 die magnetische Induktion

  • (cos

  • Uind=-N d/dt



Joseph Henry

  • -*17.12.1797 13.05.1878

  • -Einheit der Induktivität Henry [H]

  • 1H=1Vs/A

  • -Induktivität [L]

  • L=0[(N² A)/l]



Gliederung

  • Historisches

  • Funktionsweise :

  • Schaltsymbole

  • Betriebszustände

  • Anwendungen

  • Quellen



Grundannahmen

  • Beim Trafo verhalten sich die Spannungen wie die Windungszahl der Spule: Spannungs-Windungszahl-Gesetz

  • U1/U2 = N1/N2

  • Die Ströme verhalten sich beim Trafo umgekehrt zu den Windungszahlen. Dabei hängt die Primärstromstärke vom fließenden Sekundärstrom ab:

  • I1/I2 = N2/N1



Idealer Transformator

  • Permeabilität: Magnetwerkstoff   , Luft  0  kein Streufeld

  • elektrische Leitfähigkeit des Magnetwerkstoffes  0

  •  keine Wirbelströme

  • Magnetwerkstoff hat keine Ummagnetisierungsverluste

  • die elektrische Leitfähigkeit der Wicklungen geht gegen Unendlich => keine Wicklungsverluste

  • Daraus ergibt sich das Durchflutungsgleichgewicht des idealen Transformators: I1N1 + I2N2 = 0



Realer Transformator (mit Eisenkern)

  • Übertragungsverluste



RFe

  • RFe berücksichtigt die Hysterese- und Wirbelstromverluste (RFe 



Hystereseverluste



Wirbelstromverluste

  • Nach dem Induktionsgesetz wird auch im Eisen ein Strom induziert.

  • Bei Wechselstromerregung einer Spule mit Eisenkern sind dies so genannte Wirbelströme:

      • kreisförmige Ströme in der Ebene senkrecht zu den Feldlinien


R1 und R2

  • R1 und R2 repräsentieren die Stromwärmeverluste in den Kupferwicklungen (niederohmig)

  • R=l/A



L1,2

  • L1,2 ... Streuinduktivitäten



Lh

  • Gegeninduktivität (auch: M´)

  • Lh berücksichtigt den Magnetisierungsstrom im Leerlauf

  • Aus dem ESB der gekoppelten Spule:

  • Hauptinduktivitäten=M



Notwendige Umrechnungen

  • U2’ = U2 (N1 / N2)

  • I2’ = I2 (N2 / N1)

  • Lσ2’ = Lσ2 (N1 / N2)²

  • R2’ = R2 (N1 / N2)²

  • Lh =M´= M (N1/N2)



Ersatzschaltbild(ESB)



Aufbau



Gliederung

  • Einführung

  • Funktionsweise

  • Schaltsymbole

  • Betriebszustände

  • Anwendungen

  • Quellen



Schaltsymbole



Schaltsymbole



Gliederung

  • Einführung

  • Funktionsweise

  • Schaltsymbole

  • Betriebszustände

  • Anwendungen

  • Quellen



Betriebszustände

  • Leerlauf / “Unbelasteter Transformator“

  • Belasteter Transformator

  • Nennlast Betrieb

  • Lastbetrieb Allgemein

  • Überlast Betrieb



Belasteter Transformator

  • Scheinleistung am idealen Trafo: S1=S2

  • wobei S=UI

  • I1U1= I2U2

  • Da sich die Beträge der Spannungen wie die jeweiligen Windungszahlen zueinander verhalten folgt:

  • I1/I2 = N2/N1



Nennlast Betrieb

  • Wenn an der Sekundärspule die maximal zugelassene Leistung entnommen wird

  • Un= Uo- Ui mit

  • Un als Nennspannung,

  • Uoals Leerlaufspannung

  • Ui als Spannung am Innenwiderstand der Primärwicklung



Lastbetrieb Allgemein

  • Bei Lastbetrieb wird das Übersetzungsverhältnis vom Leerlauf nicht mehr exakt eingehalten. Gründe sind :

  • UG=USec+UA mit

  • UG als Sekundär-Gesammtspannung

  • USec als an Sekundärspule anliegende Teilspannung

  • UA als die am Verbraucher anliegende Ausgangsspannung



Gliederung

  • Einführung

  • Funktionsweise

  • Betriebszustände

  • Anwendungen

  • Quellen



Anwendungen

  • …des Transformators:

    • Spannungsanpassung
    • Energietransport
    • Getaktete/Schaltnetzteile
    • Mittelfrequenztrafos
    • Galvanische Trennung
    • Messwandler
    • Widerstandstransformation

  • …der Induktion:

    • Induktives Rühren
    • Induktionshärten
    • Induktionsschweißen
    • Induktionskochen


Getaktete/Schaltnetzteile

  • In Schaltnetzteilen werden mit Halbleiterschaltern für den Transformator Eingangsspannungen mit Frequenzen von etwa 20 kHz bis 2 MHz erzeugt. Damit können erheblich leichtere Netzteile bzw.Stromversorgungen gebaut werden.

  • Ein zur Übertragung von 4000 Watt geeigneter Transformator wiegt beispielsweise:

      • bei 50 Hz ca. 25 kg
      • bei 125 kHz dagegen lediglich 0,47 kg.


Gliederung

  • Einführung

  • Funktionsweise

  • Betriebszustände

  • Anwendungen

  • Quellen



Quellen

  • Vorauslexikon zur BROCKHAUS Enzyklopädie

    • Band 2 EL-I S: 123 & 553

  • http://de.wikipedia.org/wiki/Transformator 30.11.2006 13:11:09

  • http://de.wikipedia.org/wiki/Schaltnetzteil 30.11.2006 13:08:31

  • http://de.wikipedia.org/wiki/Galvanische_Trennung 30.11.2006 13:07:26

  • http://www.dg1asc.de/scrap/elektor.htm 05.12.2006 13:27:39

  • Grundlagen der Elektrotechnik 1

  • Fachhochschule Kiel

    • Fachbereich Informatik und Elektrotechnik
    • Labor für Grundlagen der Elektrotechnik


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