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Hallo

Eine Frage : Bei einigen Trafos wird der Sternpunkt einer Seite geerdet. Warum mach man das ? Welche Vorteile, Nachteile ? Wann soll man dies machen ? Sinn und Zweck ?

Merci.

Hallo ich schlage vor, die Definition eines Trafos genauer zu fassen.

• Statt Wickelkern besser weichmagnetischer Kern. (Ein Wickelkern ist nur ein "Untermenge" bei den möglichen Kernen/Kernformen)
• Statt Spule besser Wicklung.

NEU: Ein Trafo besteht aus einem Kern mit mindestens zwei Wicklungen. Der Kern besteht aus weichmagnetischen Werkstoffen wie. z.B. .....

In Folge würde ich dann auch das Thema "Spule" und verwandte Artikel anpassen. Harry20 09:03, 14. Mär 2004 (CET)

Eine Wicklung reicht aus! -217.83.61.25

Stimmt, außerdem "muß" ein Transformator keinen Kern haben (siehe Lufttransformator) und je nach Aufgabe kann der Kern aud "härter" magnetisch sein!
"Wickelkern" habe ich im Artikel nicht gefunden. -- WHell 08:28, 23. Feb 2005 (CET)

Inhaltsverzeichnis 1 ELA 2 Ringkerntrafo 3 Bild: Masttrafo aus Canada 4 Ölgekühlter Transformator 5 Magnetfeld 6 Belasteter Transformator 7 hoch und runtertransformieren 8 Grundlegende Kritik am Artikel 9 Diskussion aus dem Review (Juli - August 2005) 9.1 Kategorisierung 10 Begründung grundlegender Kritik 11 Idealer Transformator 11.1 Kernmaterial bei Trafos 11.2 Exzellenz-Diskusion 11.3 Lesenswert-Diskussion 11.4 ruhende elektrische Maschine 12 Gleichrichter 12.1 Windungszahl 12.2 Netztrafo und Klingeltrafo 12.3 Kapitel 4.5 Überlastbetrieb unverständlich 13 Realer Trafo 14 Lastbetrieb 15 Pulstrafo 16 Skineffekt 17 Trafoverluste 18 Noch einmal zurück zu den Grundlagen

[Bearbeiten] ELA

• Stromzählpfeile im Diagramm von Abschnitt

Kann mal jemand bitte noch ELA Trafos erklaeren --217.83.48.108 11:09, 5. Feb 2005 (CET)

ELA ist die Abkürzung für Elektrische Lautsprecher Anlagen. Ein spezieller "ELA-Transformator" ist mir leider nicht bekannt. Beim Googeln erhielt ich nur 1 (!) Meldung und darin war "ELA" der Firmenname ..... -- WHell 10:36, 8. Feb 2005 (CET) Siehe hier, Übertrager, es werden mit einem ELA Übertrager höher frequente Signale als 50 Hz übertragen. EIn ELA Übertrager hat deshalb verlustärmere Blechkerne als ein 50 HZ Energie Trafo und meist einen Luftspalt im Eisenkern damit der Kern bei einem unvermeidlichen Gleichspannungsanteil auf der Primärseite nicht in Sättigung geht. Es gelten aber alle Regeln wie beim Energie-Transformator.

[Bearbeiten] Ringkerntrafo

ach ja, Ringkerntrafos werden gar nicht erwaehnt. Mich wuerden sehr eventuelle vor- bzw. nachteile dieser bauform interessieren. --217.83.48.108 11:30, 5. Feb 2005 (CET)

Im Abschnitt "Eisenkerntransformator" ist jetzt ein Abschnitt zu Ringkernen aufgeführt. -- WHell 10:06, 8. Feb 2005 (CET)

[Bearbeiten] Bild: Masttrafo aus Canada

ich halte dieses Bild (vom 14.Febr. von Ckeen) für nicht geeignet in diesem Artikel. 1. derartige Trafos sind in Deutschland untypisch/exotisch, 2. Auf dem Bild kann man den Trafo nicht direkt erkennen. Bevor ich lösche, wollte ich mal andere Meinungen hören. Gruß Harry20 22:22, 21. Feb 2005 (CET)

Das blödsinnige Dings ist mir auch schon lang ein Dorn im Fleisch - schmeiß es raus! -- WHell 10:37, 28. Apr 2005 (CEST)

Und nimm meinen Aufgeschnittenen nach oben!! ;-) Oder soll ich ein Foto von einem Hochspannungstrafo einstellen? Oder so? -- Stahlkocher 12:19, 28. Apr 2005 (CEST)

Wenn du ein gutes wie den "Aufschnitt" hat, rein damit! Der Aufschnitt ganz oben wär gut, weil da Innen- und Außenleben anschaulich präsentiert sind.-- WHell 13:18, 28. Apr 2005 (CEST)

Ich guck nacher mal. Ansonsten warte ich auf besseres Wetter und fahr mal spazieren ;-) -- Stahlkocher 13:23, 28. Apr 2005 (CEST)

[Bearbeiten] Ölgekühlter Transformator

Im Text steht "Zusätzlich dient das Öl als hervorragender Isolator. Je nach Isolationsanforderung/Spannungsebene reicht die Lackisolierung der Kupferleiter zusammen mit dem Öl aus, und das Tränken bzw. der Verguß der Wicklungen wird überflüssig."

Dazu meine Frage: werden Öl-Transformatoren tatsächlich ohne Tränken und Verguß der Wicklungen mit dem üblichen Tränklack gebaut?

Es gibt nämlich einen Grund, warum auch Öltrafos eine Tränklack-Isolation bekommen sollten: Vor der Inbetriebnahme wird üblicherweise die Isolation mit einem Mehrfachen der Betriebsspannug geprüft. Diese Prüfung wird außerhalb des Öltanks an der Luft durchgeführt, da nur so Isolationsfehler oder Kurzschlüsse so rechtzeitig bemerkt werden können, daß die Prüfung abgebrochen und der Trafo noch repariert werden kann. Vor allem Hochspannungs-Transformatoren überstehen diese Prüfung jedoch nur, wenn sie zusätzlich zu der Lackdraht-Isolation eine Tränk-Isolation haben.
Daneben dürfte die zusätzliche Tränk-Isolation für die Trafobauer den geringeren Aufwand darstellen gegenüber dem Risiko, daß der Trafo an einer Stelle etwa wegen Verletzung der Draht-Lackschicht und Berührung der blanken Metallteile trotz Öl-Isolation doch durchbrennt. -- WHell 10:00, 23. Mai 2005 (CEST)

[Bearbeiten] Magnetfeld

Der Satz: "Wenn eine Spule von elektrischem Strom durchflossen wird, entsteht ein Magnetfeld" ist strenggenommen nicht richtig. Man könnte meinen, je länger der Strom fließt, desto mehr Magnetfeld entsteht. Richtiger wäre: Wird eine Spule von Strom durchflossen, so hat sie ein, mit der Stromstärke wachsendes, Magnetfeld. Oder einfacher: Eine von Strom durchflossene Spule hat ein Magnetfeld. RaiNa 16:51, 20. Jul 2005 (CEST)

hast recht! -- WHell 10:23, 21. Jul 2005 (CEST)

[Bearbeiten] Belasteter Transformator

• Prinzipschaltbild geändert (Spannungspfeile sollen nur 1 Pfeil haben)
• "Spannungsverhältnis exakt gleich dem Windungsverhältnis" ist reine Theorie!
• U ip ist nicht erklärt und im vorhergehenden Diagramm nicht beschrieben: hier gibt'S Überarbeitungsbedarf!

[Bearbeiten] hoch und runtertransformieren

gibt es nicht auch Transformatoren, bei denen die Spannung konstant bleibt (=primaer und sekundaer gleiche Windungszahl), bei denen es also nur wichtig ist, dass etwas elektrisch getrennt ist oder sich die Phasen um 90° verschieben? Prolineserver 17:23, 31. Aug 2005 (CEST)

Nette Anmerkung. Mir fällt z.B. ein Trenntrafo zur galvanischen Trennung zweier Stromkreise ein, oder ein Übertrager in der HF-Technik. Vielleicht findest du Zeit, den Artikel zu erweitern. Anton 20:58, 2. Sep 2005 (CEST)

Was bitte soll bedeuten: damit sich die Phasen verschieben?RaiNa 23:05, 2. Sep 2005 (CEST) nachgetragen

Naja: Das was an der Sekundaerspule an Spannung induziert wird ist die erste Ableitung der Stromstaerke an der Primaerseite. Das heisst, wenn die Spannung primaer ihr Maximum hat ist dort die Stromstaerkeaenderung 0 und somit die Induzierte Spannung auch Null. Stellt man den Verlauf der Spannungen in einem Diagramm dar ergeben sich 2 sinusfunktionen, wobei die sekundaerseitige um 90 pi/2 versetzt ist. Und das wird auch manchmal in der analogen Schaltungstechnik benoetigt. --Prolineserver 22:06, 2. Sep 2005 (CEST)

Das sollte nochmal überdenkt werden. Leider bestehen allgemein recht große Probleme, den Transformator -als idealen Transformator- zu verstehen. Reale Trafos verkomplizieren das Ganze. Ursächlich dafür ist die Einführung von Transformatoren über den "Wechselstrom", wobei auch dieser Begriff "gefährlich" ist.

Recht einfach deutlich machen kann man es sich, wenn man einfach mal eine Gleichspannung an die Primärspule anlegt. Damit wird die Stromstärke in der Spule zunehmen, und zwar linear über die Zeit. Der sich ändernde magnetische Fluss induziert nun eine Spannung in der Sekundärspule, die exakt proportional zur angelegten Primärspannung ist. Da wir von Gleichspannung reden, gibt es natürlich auch keine Phasenverschiebung. Nun können wir die Gleichspannung natürlich verändern, insbesondere können wir sie auch negativ werden lassen und ganz speziell: wir können sie sinusförmig verändern. Somit ist zu sehen: die Sekundärspannung und die Primärspannung sind immer in Phase. RaiNa 23:05, 2. Sep 2005 (CEST)

: U_p steigt, I_p steigt, da A = konst. steigt auch Φ und somit ist und U_i sollte das Maximum erreichen. Bei der Batterie und Gleichstrom sollte es das gleiche sein: wenn die Stromstaerke primaer ihr Maximum erreicht hat, dann ist die Induktionsspannung sekundaer gleich 0 V (aber Primaer > 0). Nehme ich diese Battarie weg (primaer = 0 V), ist die Induktionsspannung negativ. Lege ich die Batterie umgepolt wieder an, ist die Spannung primaerseitig negativ, sekundaerseitig auch. Oder hab ich jetzt nen Denkfehler? --Prolineserver 08:40, 3. Sep 2005 (CEST)

Bitte noch mal genau nachdenken. Diese Vorstellung, dass ein Transformator die Phase der Spannung verschiebt, ist sehr verbreitet, dennoch aber falsch. Das liegt eindeutig bei der Vermittlung im Unterricht. Wenn ich an eine Spule gegebener Induktivität eine Spannung anlege, steigt in der Spule der Strom an, propotional zu angelegter Spannung und Zeit. Damit vergrößert sich der Magnetische Fluss durch die Spule. Eine zweite Spule, parallel zur ersten gewickelt, wird vom identischen Fluss durchströmt und in ihr wird eine Spannung induziert, die exakt der FLUSSÄNDERUNG proportional ist. Die Flussänderung ist aber proprotional zur Primärspannung, also ist die Sekundärspannung immer proportional der Primärspannung, es gibt KEINE Phasenverschiebung. Sodann muss man noch bedenken: Phasenverschiebung macht überhaupt nur Sinn für sinusförmige Wechselspannung und ist eine Funktion der Frequenz. Ein Transformator ist natürlich für eine bestimmte Frequenz ausgelegt, das liegt aber nicht begründet in seiner Eigenschaft "Transformator", sondern die Gründe sind sekundär: Eisen lässt sich nicht beliebig stark magnetisieren, es gibt Verluste im Eisen und Kupfer, Eisen und Kupfer kosten Geld, haben Masse, benötigen Platz usw. Wichtig zum Verstehen des Transformator ist, alle Sekundäreffekte zuerst wegzulassen, das Bauelement zu idealisieren. Danach kann man Einschränkungen machen. Nochmal die Bitte: genau lesen und nachdenken. Gruß an die WeltRaiNa 10:42, 3. Sep 2005 (CEST)

Es gibt sehr wohl Phasendrehungen an Trafos, z.B. Drehstromtrafos, je nach Schaltungsart um Vielfache von -30°. --DB1BMN 20:59, 17. Dez 2005 (CET)

Noch einen kleine Nachschub: "Die Batterie wegnehmen" bedeutet, den Stromfluss zu unterbrechen. Damit wird die Stromänderung unendlich, das bedeutet, die Spannung an der Spule wird unendlich. Spannung "0" an der Spule erreicht man nicht durch Wegnehmen der Batterie, sondern durch Verbinden der Spulenansschlüsse. Wegnehmen der Batterie ist das Einbauen eines Widerstandes mit R = oo.

Um die Diskussion zusammenzuhalten und um nochmals aufzuzeigen, wie schwierig es offensichtlich ist, ein so elementares Bauelement wie den Transformator adäquat im Unterricht darzustellen, habe ich den folgenden Beitrag hierhin verschoben: Hallo,

ich bin immer noch dran an der Frage. Daran haben am Sonnabend schon einige Physikstudenten diskutiert. Aber es war dann uninteressant, ob die phasengleich sind oder nicht, sondern wie stark Einfluesse und Effekte wie die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Magnetfeldes, Hysterese, Verhalten der Induktivitaet zur Frequenz bezüglich Verschiebung usw. eine Phasenverschiebung bewirken koennten. Es ist aber wahrscheinlich, dass die Primaerspannung und die Sekundaere annaehernd Phasengleich sind. Vielleicht baue ich am Wochenende auch mal den Oszillographen auf.

Ich melde mich auf jeden Fall wieder, wenn ich Zeit habe. --Prolineserver 19:10, 6. Sep 2005 (CEST)

Das ist gut, das mit dem Oszillographen. Genau so habe ich mir auch mal klarmachen müssen, was eigentlich ein Transformator ist. Und deine Botschaft bestärkt meine Aussage: das Prinzip des Transformators ist sehr einfach, es wird aber durch technologische Aspekte überlagert. Und dann, noch bevor man das Prinzip wirklich verstanden hat, verstrickt man sich in all den anderen, keineswegs trivialen Problemen. Wenn man erfolgreich den Transformator gelehrt hat, dann fragt der Lernende zum Schluss: und warum gibt es eine Phasenverschiebung. Und nicht bereits am Anfang. Ich bin gespannt auf die Messergebnisse. Gruß RaiNa 20:36, 6. Sep 2005 (CEST)

[Bearbeiten] Grundlegende Kritik am Artikel

Will man verstehen, was ein "Transformator" wirklich ist, so muss man sich des eigentlichen Problems bewußt werden, das durch einen "Transformator" gelöst wird. Die Physik kennt eine Größe Energie. Die Verfügungsgewalt über Energie ist für den Menschen extrem wichtig. Ebenfalls wichtig ist der Begriff Zeit. Im Gegensatz zur Energie kann die Zeit vom Menschen jedoch nicht kontrolliert werden. Die Leistung als die pro Zeit umgesetzte oder kontrollierte Energie wird somit zur eigentlich entscheidenden Größe im menschlichen Leben. Leistung als zeitbezogene Energie ist nun aber ein abstrakter Begriff, der nicht elementar zugänglich ist. Zugänglich sind die Größen Spannung und Strom, deren Produkt die Leistung gibt. Zugänglich bedeutet: Wird eine Energiequelle an eine Energiesenke angeschlossen, so dass ein Energiefluss auftreten kann, so bestimmen Eigenschaften der Quelle und Senke -Widerstände- die Spannungs- und Stromwerte, durch die die Leistung charakterisiert wird. Der Transformator ist eine elektrische Maschine, die in der Lage ist, Widerstände von Energiequelle und Senke -genannt Quellen- oder Innenwiderstand und Senke- oder Lastwiderstand- aneinander anzupassen und dient somit dem Energietransport.

Eine weitere häufige auftretende Aufgabe des Transformators ist nicht die Energieübertragung, sondern die Übertragung von Information. In dieser Anwendung ist der Energieaspekt nicht beachtet. Der Umstand, dass Information aber an Informationsträger gebunden ist und, genau so wenig wie der Raum, alleine existieren kann, lässt den Energieaspekt nicht ganz verschwinden. Die durch die physikalische Existenz gegebenen Randbedingungen (von manchen als Einschränkungen betrachtet) entsprechend dem gewünschten Ziel so zu nutzen, dass es mit minimalem Aufwand erreicht werden kann, ist die Motivation der Ingenieursleistung und Ursache für die verschiedensten Ausprägungsformen der Transformatoren.

Viele Aussagen des Artikels sind schlichtweg falsch oder einfach unvollständig. Sie zu korrigieren ist aber nur gemeinsam möglich, und nur dann, wenn man nicht grundsätzlich ausschließt, dass eine abstrakte Sichtweise überhaupt sinnvoll sein kann und nicht nur Geschwurbel darstellt.RaiNa 10:44, 10. Sep 2005 (CEST)

Hallo, ich finde nicht, daß so pauschal "Viele Aussagen des Artikels schlichtweg falsch" und "nur Geschwurbel" sind. Ganz sicher ist aber ist der Artikel "unvollständig" in dem Sinne, daß es zum Trafo noch Vieles zu sagen gibt und Vieles hier nur angerissen und nicht weiter vertieft wird. Hier steht aus meiner Sicht der Unterschied an zwischen einer allgemeinverständlichen, Überblick schaffenden Enzyklopädie und einem spezialisierten Lehrbuch des Transformatorenbaues. Es fragt sich auch, ob im Rahmen einer Enzyklopädie "eine abstrakte Sichtweise" sinnvoll ist, da erstmal genügend Hintergrundwissen erforderlich ist, um mit der Abstraktion etwas anfangen zu können.
Da außer Pauschalverurteilung keine konkret auf Textstellen bezogene Kritik erfolgt, weiss ich meinerseits nicht so recht, was damit anzufangen ist. -- WHell 12:08, 10. Sep 2005 (CEST)

[Bearbeiten] Diskussion aus dem Review (Juli - August 2005)

Der Artikel hat unter Mitwirkung zahlreicher Co-Autoren inzwischen beträchtlichen Umfang erreicht und ist gut ausdifferenziert. Ist er auch verständlich oder muss noch nachgebessert werden? -- WHell 15:09, 18. Jul 2005 (CEST)

Ich hab auch nochmal drüber geguckt. Der Artikel ist wirklich gut. Vielleicht fällt jemand anderem noch was auf. -- Stahlkocher 11:01, 2. Aug 2005 (CEST)

Ich habe da noch einige Probleme mit, speziell am Anfang. So gefällt mir z.B. der Einleitungssatz überhaupt nicht, da das Entscheidende nicht die Drahtspulen und der Eisenkern sind. Ich hätte da gerne eher so etwas stehen wie das zwei Stromkreise mittels eines magnetischen Feldes gekoppelt werden und durch eine geeignete Anordnung in Drahtspulen und mit Hilfe von magnetischen Leitern wie ein Eisenkern die magn. Energie weitgehend verlustlos vom einen Stromkreis in den zweiten Stromkeis übertragen wird. Dabei kann mit Hilfe des Verhältnisses der Windungszahlen die gewünschte Spannung oder Strom in der 2. Spule eingestellt werden. Ungefähr so, aber besser formuliert. Im zweiten Absatz über die Verbreitung der elektrischen Geräte könnte man etwas konkreter werden und auf den Wettbewerb zwischen Edison und Westinghouse / Tesla eingehen. Nach Edisons Vorstellung hätte an jeder Straßenecke ein Gleichstrom-generator stehen müssen und erst mit dem Umstieg auf Wechselstrom konnte man die Stromproduktion zentralisieren und verbilligen. Der Transformator war da das entscheidende Stück.

Eine Spule ist nur eine Drahtanordnung, die die Magnetfelder von Drahtabschnitten addiert. Dieser Punkt scheint mir bei "Anordnung als Spulen" noch nicht deutlich genug beschrieben zu sein. Hysterese könnte man noch verlinken und vielleicht auch das dort vorliegende Bild einer Hysteresekurve benutzen, obwohl es das falsche ist. An so einer Kurve könnte man das reale Verhalten eines Transformators gut beschreiben. So, dass waren meine Überlegungen. Vielleicht helfen sie bei der Weiterentwicklung des Artikels. --Zahnstein 05:04, 4. Aug 2005 (CEST)

[Bearbeiten] Kategorisierung

Sollte der Artikel nicht auch in die Kategorie Elektronik fallen? Ich habs da als Bauteil vermisst. Kenn mich da aber auch nicht so aus. --Rhododendronbusch 12:50, 12. Aug 2005 (CEST)

Na ja, heutzutage besteht eine verbreitete Neigung, alles was irgendwie "elektrisch" ist auch gleich als "Elektronik" einzusortieren. Lehrbuchmässig wird der Trafo eher den Elektrische Maschinen zugeordnet oder aber in deren Zusammenhang behandelt. Wohin der Trafo eingeordnet wird, ist aber für sein Funktionieren egal. Lieber Rhododendronbusch, verfolge mal eine Hochspannungsleitung bis zum Ende, dort steht dann meist ein Riesenhaufen von Gerüsten und Drähten, und die dicksten Klötze darin sind die Transformatoren. Elektronik? Dann ist auch eine Elektrolokomotive genauso ein Elektronik-Artikel wie ein Mikroprozessor. Gruß -- WHell 14:36, 12. Aug 2005 (CEST)

Es sah in meinen Augen so aus, als ob, wie Du oben schreibst, alles was irgendwie "elektrisch" ist auch gleich als "Elektronik" in die entsprechende Kategorie einsortiert wurde. Vielleicht sollte man die Kategorien mal a bissi ausmisten? --Rhododendronbusch 14:54, 12. Aug 2005 (CEST)

Die Kat ist wirklich ein schönes Sammelsurium vom Fotolack über den Reinraum und eine Lautsprecherbox bis hin zu Personen (Cyborgs?) ist da alles vertreten ;-) Da sollte sich wirklich mal jemand ans Aufräumen machen - wer kümmert sich eigentlich um den Kategorienast, das Portal:Elektrotechnik? -- srb ^♋ 18:17, 15. Aug 2005 (CEST)

[Bearbeiten] Begründung grundlegender Kritik

In der Elektrik gibt es nur drei Bauelemente: Ohmsche Widerstände, Kapazitäten und Induktivitäten. Das ist nur wirklich sehr "akademisch". In der technischen Realität existiert eine Ausprägungsvielfalt alleine der Transformatoren, dass man, will man das Warum und Wieso kennen, entweder richtig viel lernen muss oder man macht sich klar, was ein Transformator ist, wie er funktioniert und was am Transformator KEIN Transformator ist, sondern Seiteneffekt.

Im Text steht:

[Bearbeiten] Idealer Transformator

Ein idealer Transformator hat keine Übertragungsverluste. Der ideale Transformator ist eine theoretische Sonderform des realen Transformators und zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:

• die Permeabilität des Magnetwerkstoffes (die Fähigkeit, das durch eine Spule indizierte Magnetfeld zu führen) geht gegen Unendlich kein Streufeld
• die elektrische Leitfähigkeit des Magnetwerkstoffes geht gegen Null keine Wirbelströme
• der Magnetwerkstoff hat keine Ummagnetisierungsverluste (Fläche der Hystereseschleife des Magnetwerkstoffes geht gegen Null)
• die Permeabilität der Luft geht gegen Null kein Streufeld
• die elektrische Leitfähigkeit der Wicklungen geht gegen Unendlich keine Wicklungsverluste

Daraus ergibt sich das Durchflutungsgleichgewicht des idealen Transformators:

I₁n₁ + I₂n₂ = 0

Dazu ist zu sagen: Der einleitende Satz vertauscht Ursache und Wirkung: Reale Transformatoren sind Annäherungen an den "theoretischen" Transformator.

Warum muss man das Umdrehen? Wir können doch nicht einen einfachen Zusammenhang -nämlich, wie funktioniert ein idealer Transformator- zu verstehen hoffen, indem wir einen sehr komplexen Zusammenhang verstehen und dann alle Seiteneffekte weglassen!

Nun Punkt für Punkt:

• die Permeabilität des Magnetwerkstoffes (die Fähigkeit, das durch eine Spule indizierte Magnetfeld zu führen) geht gegen Unendlich kein Streufeld

Hier liegt ein grundlegendes Missverständnis vor. Eine Spule induziert kein Magnetfeld. Eine Spule ist einfach ein, eine Fläche umschließender Draht. Richtig ist: wann immer ich einen Strom fließen lassen will, muss ich etwas Energie bereitstellen, die in einem Magnetfeld "geparkt" wird. Diese Energiemenge ist proportional dem Quadrat des Stromes und hängt ab von der Geometrie des Stromleiters und den physikalischen Eigenschaften seiner Umgebung. Diese Abhängigkeit fasst man zusammen in dem Begriff "Induktivität". Die Induktivität ist also ein Maß dafür, wieviel Energie ich aufbringen muss, um eine bestimmte Menge Strom fließen zu lassen. Der Begriff Permeabilität fasst die physikalischen Eigenschaften der Umgebung zusammen. Ob ein Transformator ideal ist, wird durch die Permeabilität nicht beeinflusst. Es sei denn, man verlangt, dass ein i.T. keine magnetische Energie speichert.

• die elektrische Leitfähigkeit des Magnetwerkstoffes geht gegen Null keine Wirbelströme

Dieser Satz sagt lediglich: man darf zur Isolation keinen Leiter verwenden.

• der Magnetwerkstoff hat keine Ummagnetisierungsverluste (Fläche der Hystereseschleife des Magnetwerkstoffes geht gegen Null)

Auch dieser Satz definiert den idealen Transformator aus dem Realen, umgekehrt wird ein Schuh daraus.

• die Permeabilität der Luft geht gegen Null kein Streufeld

Der Begriff Streufeld ist ausgesprochen schwammig. Man versteht darunter leicht, dass das Feld nach aussen "verstreut" wird und so verloren geht. Das ist aber keineswegs der Fall. Wichtig ist für den Transformator, dass der magnetische Fluss, der in einer Windung der Wicklung erzeugt wird, auch durch die anderen Windungen hindurchgreift. Denn nur dann findet der Induktionseffekt statt.

• die elektrische Leitfähigkeit der Wicklungen geht gegen Unendlich keine Wicklungsverluste

Auch hier ist die Sprache nicht exakt. Die Leitfähigkeit der Wicklung des idealen Transformators geht nicht gegen unendlich, sie ist unendlich. Nur dann gibt es keine Wicklungsverluste.

'Daraus ergibt sich das Durchflutungsgleichgewicht des idealen Transformators:'

I₁n₁ + I₂n₂ = 0

Was ist das für ein Gesetz? Wenn die Summe der Ströme durch einen Transformator Null ist und sehr einfach kann man dafür sorgen, dass I2 = 0 wird, dann muss auch I1 = Null sein. Ein Transformator soll aber zumindest Spannungen umsetzen. Wenn ich eine Sekundärspannung anlege und der Strom ist Null, dann muss die Induktivität unendlich sein. Ohne fließenden Strom aber kein Magnetfeld, ohne Magnetfeld keine Induktion und keine Sekundärspannung.

Wie einleitend gesagt: es gibt eigentlich nur 3 elektrische Bauelemente. Will man sie verstehen, muss man sich klarmachen, was sie wirklich bedeuten. Nur dann kann man mit Erfolg in die "Niederungen" der Praxis eintreten. Denn die Realität muss mit so vielen Einschränkungen, Verquickungen und Handycaps leben, dass es keinen "idealen" Transformator gibt, sondern lediglich Tausende von Varianten, in denen pfiffige Ingenieure und Praktiker auf die Zielsetzung hin optimierte Ausführungen geschaffen haben. Und da ist ein gutes Verständnis der Theorie gewiss nicht hinderlich. RaiNa 09:09, 15. Sep 2005 (CEST)

[Bearbeiten] Kernmaterial bei Trafos

Hallo, vielleicht kann mir ja hier einer weiterhelfen. Undzar bin ich auf der Suche nach einem günstigen Werkstoff für das Kernmateriel bei einem Trafo der mit 1400Hz betrieben wird und die Spannung auf 9KV hoch transformiert. Bin für jedlichen Hinweis sehr dankbar Gruß Stefan

Hallo Stefan, geblechte Kerne sind bei der Frequenz nicht mehr optimal und sowieso nur mit Blechdicken kleiner 0,2 mm besser kleiner 0,1 mm sinnvoll (Verluste). Also schlage ich den preiswerten Ferritkern vor. Abhängig von der Leistung und der Kopplung muss eine geeignete Kernform gesucht werden. Möglich wäre Stabkern (wie bei der Zündspule) oder auch UU oder UI-Kern. Wichtig ist der spannungfeste Aufbau der Wicklungen, d.h. ein Scheibenspulenkörper für Sekundär wäre schon recht angebracht. Diese Wicklung sollte entweder gut vergossen aber mindestens getränkt werden(kommt auf die Anwendung und gewünschte Lebenserwartung an). Vom Ringkern muss ich wegen konstruktiven Probleme bei der Spannungshöhe eher abraten. Tipp: In dem Spannungsbereich gibt es auch Zündspulen für Gasheizungen mit evtl. ähnlichem Eigenschaftspektrum. Gruß --Harry20 22:21, 19. Sep 2005 (CEST)

[Bearbeiten] Exzellenz-Diskusion

• Dafür: Man sollte noch die 'siehe auch'-Liste entweder entfernen und die Begriffe soweit sinnvoll im Fliesstext erwähnen oder gut kommentieren. -- Dishayloo + 01:24, 15. Sep 2005 (CEST)
• Gut, aber es fehlt etwas zum historischen Hintergrund. -- Stahlkocher 14:52, 15. Sep 2005 (CEST)
• Prinzipiell sehr gut, jedoch fehlt mir im ersten Absatz (Physikalische Grundbedingungen, bzw davor) noch eine allgemeinverständlichere Erklärung der Funktion. Im Moment wird dort ein gewisses Grundwissen zur Elektrotechnik vorrausgesetzt. Ich denke jedoch, dass auch ein Schulkind zumindest grob verstehen sollte, was ein Trafo macht. (Wechselstrom eine Spannung - wechselndes Magnetfeld -Wechselstrom andere Spannung, Verhältnis der Spannungen abhängig vom Wicklungszahlverhältnis). Der Begriff Primär- und Sekundärseite sollte eingeführt und nicht vorrausgesetzt werden. Formulierungen wie Betrachten wir die energetische Seite: gehören nicht in einen Enzyklopädieartikel. Hadhuey 00:06, 16. Sep 2005 (CEST)

• contra Die Formulierungen sind oft sehr holprig und teilweise werden physikalische Sachverhalte falsch bzw. nicht exakt dargestellt. Eine Straffung des Artikels wäre ausserdem angebracht.--Henristosch 10:43, 16. Sep 2005 (CEST)
• contra Schon bei der Wirkungsweise wird die Maschenregel als Funktionsprinzip erwähnt, was mir völlig unverständlich (d.h. in meinen Augen falsch) ist. Dagegen wird das Faradaysche Induktionsgesetz - eigentlicher Kern der Sache - nirgendwo explizit erwähnt. Weil ich nicht weiß, was der Autor damit meinte, laß' ich erstmal meine Finger weg. Außerdem sollten in die Einführung zumindest die grundlegenden Formeln stehen, da sie in diesem Fall das Verständnis erleichtern können und darüberhinaus die Geschichte exakt darstellen. Außerdem scheinen viele Dinge mehrfach genannt zu sein. Vielleicht hilft eine geringfügige Umstrukturierung der Abschnitte enorm weiter. Es ist dafür von den Themen alles wichtige drin (vll kann man noch einen kurzen Geschichtsteil hinzufügen, mE aber nicht unbedingt erforderlich) und sehr gut bebildert. Sentry 11:45, 22. Sep 2005 (CEST)
• contra, wenn auch aus anderem Grund. Es ist eben nicht so, dass jedes Schulkind weiß, was ein Trafo ist. Genau das zeigt der Artikel, da er den Transformator nicht erklärt, sondern sich in Nebeneffekten erschöpft. Und was das mit der Maschenregel angeht: einfach mal nachfragen!RaiNa 11:06, 26. Sep 2005 (CEST)

Na dann, wieso ist die Maschenregel für die Funktionsweise des Transformators unabdingbar? --Sentry 19:51, 30. Sep 2005 (CEST)

• contra Der Abschnitt Grundprinzipien ist ziemlich unausgegoren. Dabei ist er eigentlich das Entscheidende, für jeden, der eben nicht weiß, was ein Trafo ist. Die Abschnitte zu Bauformen und Anwendungen finde ich schon recht gut, aber das alleine reicht nicht. --Pyrrhus ;-) 21:19, 26. Sep 2005 (CEST)
• Ich finde den Abschnitt mit der Maschenregel nicht gerade optimal und kann Sentry und Hadhuey nur zustimmen. Irgenwie muss eine Erklärung auch ohne soviel E-Technik und Vorraussetzungen gehen."in einem geschlossenen Stromkreis (einer Masche) ist die Summe der Spannungen gleich Null Maschenregel. Ist in einer Masche eine Spannungsquelle eingefügt, so muss eine Gegenspannung existieren, die bei ohmschen Widerstand Null nur dadurch erzeugt werden kann, dass der magnetische Fluss durch die Schleife sich so verändert -linear zunimmt-, dass die Gegenspannung in der Schleife induziert wird. Da der magnetische Fluss eine Funktion des in der Masche fließenden Stromes ist, muss daher der Strom entsprechend zunehmen. Spulen sind solche Leiterschleifen, bei denen der Induktionseffekt den ohmischen Widerstand dominiert"

Ich schlage vor, die einfachere Erklärung im Hauptartikel auf Basis des Induktionsgesetztes (und auf dem Niveau für größere Schulkinder) zu machen und die Sache mit der Maschenregel in einen Link für Fachleute zu setzten.--Harry20 00:06, 25. Okt 2005 (CEST)

Stimme dem zu; dieser Abschnitt setzt auf dieser Ebene einfach schon zuviel Fach- und Hintergrundwissen voraus. -- WHell 13:04, 25. Okt 2005 (CEST).

[Bearbeiten] Lesenswert-Diskussion

Ein Transformator (kurz: Trafo) ist eine elektrische Maschine ohne bewegte Teile, die gewöhnlich aus einer oder mehreren Drahtspulen auf einem ggf. gemeinsamen Eisenkern besteht. Mit Hilfe von Transformatoren lassen sich elektrische Wechselspannungen herauf- oder herunter transformieren, das heißt erhöhen oder verringern, und damit den technischen Erfordernissen des Gebrauchs anpassen.

• Pro Antifaschist 666 22:44, 28. Okt 2005 (CEST)
• Contra -- Faschist777 01:33, 29. Okt 2005 (CEST)
• Pro - ein solider Fachartikel. An einigen Stellen könnte die Verständlichkeit für Laien ein wenig optimiert werden, die Geschichte fehlt noch, aber für Lesenswert reicht es. Kein Grund zum persönlich motivierten Contra-Spamming --Kapitän Nemo 10:50, 29. Okt 2005 (CEST)
• contra. --Elian Φ 19:53, 29. Okt 2005 (CEST)
• Pro Schade, daß die zwei unbegründeten Kontras offensichtlich eher gegen Antifaschist 666 gerichtet sind als gegen den Artikel. --FritzG 02:13, 30. Okt 2005 (CEST)

Und was ist mit den unbegründeten Pro-Stimmen? Ein wirklich guter Artikel sollte es auch ohne die neutralisierte Stimme von Antifa schaffen. Mir ist der Artikel übrigens schlicht und einfach zu formellastig. --Elian Φ 07:50, 1. Nov 2005 (CET)

Die als Lesenswerte Artikel eingestuften Induktion (Mathematik), Newton-Verfahren und Theorie der endlichen Kugelpackungen bieten noch viel umfangreichere "Formel-Sammlungen". -- WHell 13:55, 1. Nov 2005 (CET)

• Pro --Uwe G. ¿Θ? 17:03, 30. Okt 2005 (CET)
• Pro --Bricktop 19:03, 30. Okt 2005 (CET)
• Pro -- Stahlkocher 09:03, 31. Okt 2005 (CET)
• Pro Habe noch interessante Weblinks ergänzt und ein wenig am Text korrigiert. Ansonsten schon recht ausführlich und inhaltsschwer. Wenn jetzt noch einiges zur Geschichte dazukommt, ist auch der Weg zum exzellenten Artikel eröffnet. --Wolfgang1018 00:42, 1. Nov 2005 (CET)
• pro - Mir gefällt der Artikel. Formeln (wie oben bemängelt) gehören zur Beschreibung eines elektrischen Bauelements dazu, wobei die in diesem Artikel dargestellten weder übertrieben noch sonderlich kompliziert sind. -- Achim Raschka 08:04, 1. Nov 2005 (CET)
• Contra -- Es sind einfach zu viele sachliche Fehler in dem Artikel. Der Wirkmechanismus ist falsch beschrieben, alles was mit Streufeld zu tun hat ist falsch. Den idealen Transformator als Spezialfall des realen Trafos einzuführen ist didaktisch das ungeschickteste, was man machen kann. Und im Detail gibt es viele falsche Fakten. RaiNa 00:41, 2. Nov 2005 (CET)

Anmerkung (nach der "Lesenswert-Diskussion"): ich sehe didaktisch keinen Fehler darin, sich zur Erklärung eines komplexen Objekts zunächst auf den "Idealfall" zu beschränken. Automatisch ist der "Idealfall" auch immer ein "Spezialfall" des "realen Trafos", unabhängig davon, ob dieser Zusammenhang ausdrücklich hergestellt wird oder nicht. Insofern scheint mir, geht diese Kritik ins Leere. Und was sonst im Detail "richtig" oder "falsch" ist, kann oft eine Sache der "Sprachregelung" sein, einem Physiker wird sich bei dem einfachen Satz "Die Sonne scheint" wohl immer der Magen umdrehen ob der grausen Verkürzung - aber der Rest der Welt versteht, was gemeint ist. Gruß -- WHell 09:42, 2. Nov 2005 (CET)

Warum etwas falsch lassen, wenn man es einfach richtig machen kann. Ein Transformator ist in erster Linie eben nicht ein Haufen Draht und Blech, sondern eine elektrische Maschine, wie schön eingeleitet wurde. Somit sind also "reale" Transformatoren Spezialfälle des "idealen" Transformators. Wenn man unbedingt "Spezialfall" schreiben muss. Einfach weglassen heilt das Problem. Was aber etwa das Streufeld angeht: es ist eben nicht ursächlich für Verluste. Das Streufeld ist ja im Vakuum, und dort gibt es keine Verluste, wenn man mal vom Abstrahlen elektromagnetischer Wellen absieht. Verluste machen Eisen und Kupfer. Wenn man klarmacht, dass das Streufeld einfach der Teil des Magnetfeldes ist, der nicht vom Eisen geführt wird, kann man dann vielleicht auch verstehen, dass der Sekundärstrom überhaupt kein Streufeld erzeugen kann, anders als es im Text steht. Das Magnetfeld im Trafo ist unabhängig von der übertragenen Leistung. Und diese Missverständnisse kann man halt ausräumen, wenn man einfach erklärt, warum ein Trafo funktioniert. Wenn die Maschenregel zu kompliziert ist, wie will man dann den Trafo verstehen! RaiNa 10:15, 2. Nov 2005 (CET)

[Bearbeiten] ruhende elektrische Maschine

Da die Lesenswert-Diskussion nun schon seit einem knappen Monat vorbei ist, sage ich hier mal was dazu.

Die Bezeichnung elektrische Maschine ohne bewegte Teile ist zwar richtig, aber fachlich nicht korrekt. Es wird deutlich unterschieden zwischen ruhenden elektrischen Maschinen und rotierenden elektrischen Maschinen. Der Transformator zählt zu den ruhenden elektrischen Maschinen, also sollte man dies auch genau so in der Definition schreiben.

Vorschlag: Ein Transformator (kurz: Trafo) ist eine ruhende elektrische Maschine, die...'

Formulierung geändert, aber mit Hinweis auf "fachliche" Bezeichnung, da einige Leute Schwierigkeiten haben, die Aussage "ist eine ruhende elektrische Maschine" einfach so hinzunehmen. -- WHell 10:23, 25. Nov 2005 (CET)

[Bearbeiten] Gleichrichter

zwischen

Version vom 13:37, 20. Nov 2005
Version vom 10:18, 21. Nov 2005

ist ja der Gleichrichter komplett rausgeflogen. Der stört ja auch ein wenig im Redefluss. Ich hatte den Text zuerst in den völlig falschen Hals bekommen und meine Reparatur war offensichtlich nicht erfolgreich. Soll die Synergie von Transformatoren und Gleichrichtern bei Drehstrom irgendwo erwähnt werden? Gibt es die überhaupt? Oder ist das sowieso logisch (die Fourierreihe ist ja schließlich das Leib und Magengericht eines E-Technikers)? --Arnero 23:21, 26. Nov 2005 (CET)

Dieser Text ging um einiges über die bloße Angabe der Anwendung hinaus und erging sich in sekundären Details und "How To"-Erklärungen "....bei gleicher Leistung thermisch stärker belastet, was bei der Auslegung berücksichtigt werden muss... " "... Bei vielen Anwendungen ist dies eine willkommene, für ihren Einsatz sprechende Eigenschaft" und ansonsten nicht sehr verständlich für Laien. Wenns prägnanter udn überschaubarer geschrieben wird, wärs ok. -- WHell 09:19, 27. Nov 2005 (CET)

Ich glaube inzwischen es ging auch um Wechselrichter. Nur warum gab es keinen Link? Keine Begriffe in die Richtung? --Arnero 20:57, 6. Dez 2005 (CET)

Hallo, mal grundsätzlich:

für Transformatoren gibt es vermutlich einige Hundert verschiedene spezielle Anwendungs-Zusammenhänge, bei verfeinerter Unterscheidung wohl auch etliche Zehntausend. Der oben erwähnte Wechselrichter ist auch so einer - wobei wohlgemerkt das Wechselrichter-Prinzip erstmal nicht des Transformators bedarf, sondern dieser erst sekundär dazu dient, die fertig wechselgerichtete Spannung ins Netz hochzuhieven. Im Artikel Wechselrichter taucht demgemäss auch folgerichtig der "Transformator" gar nicht auf. Es würde zu weit führen, jedes Objekt wo irgendwo ein Transformator mit dabei ist, oder hintendranhängt hier aufzuführen. In Einzelartikeln zu diesen Objekten kann ja auf den Transformator híngewiesen werden, wenn da eine ausgeprägtere Wechselwirkung besteht. -- WHell 10:34, 7. Dez 2005 (CET)

[Bearbeiten] Windungszahl

Hallo Harry20, du hast den Satz Für Ringkern-Materialien geht man von einer Sättigung bei ca. 0,6 T aus herausgenommen. M.E. ist die Info wichtig, um die Formel (1) mit Leben zu füllen. Du kennst dich mit Transformatoren aus? Vielleicht kannst du Beispiele zu Gleichung (1) ergänzen. Wie im Kommentar geschrieben rührt der Faktor 50 vom Tastverhältnis der Wechselspannung (0,5) her; die Herkunft von 45=2* pi * ?? ist mir nicht klar.
Das Spannungsverhältnis von Trafos kennt jeder. Aber darüber, wieviel Windungen ein Trafo haben soll, sind sich viele im Unklaren. --Anton 13:16, 31. Dez 2005 (CET)

Hallo Anton, Die Sättigung bei Kernen hängt vom Kernmaterial ab. Während bei Ferriten typ. Werte für Bdach bei 0,3-0,5 T liegen sind bei metallischen Legierungen Werte von 0,6 bis ca. 2 Tesla möglich. siehe Magnetwerkstoffe. Die Herleitung der Formel ist schon lange her, aber was ich noch weiß ist, das der Formfaktor für Sinusspannungen von 1,11 (oder pi/2xwurzel2) und die umgerechnete Kernquerschnittsfläche von mxm in cmxcm eine Rolle spielen. Viel Spass beim tüfteln. Bei Bedarf nenne ich die gerne Literatur, um da genauer einsteigen zu können. Gruß --Harry20 21:48, 12. Jan 2006 (CET)

Dann war meine Daumenzahl von 0,6T gar nicht so verkehrt. Ohne diesen Wert kann man mit der Formel wenig anfangen. Schreibst du sie wieder hinein? Gruß, Anton 23:37, 13. Jan 2006 (CET)

[Bearbeiten] Netztrafo und Klingeltrafo

Der Artikel sagt iwie nix über Netztrafo und Klingeltrafo und den Unterschied. Es wird nur der Netztrafo behandelt, wenn ich das richtig sehe. Oder irre ich mich. Ich finde man sollte 2 Artikel machen "Transformator (Netztrafo)" und "Transformator (Klingeltrafo)". Alles in ein Artikel würde zu unübersichtlich werden. --84.133.248.221 12:36, 22. Jan 2006 (CET)

[Bearbeiten] Kapitel 4.5 Überlastbetrieb unverständlich

Das Kapitel 4.5 "Überlastbetrieb" ist ziemlich unverständlich. Was soll L11 und L12 sein und welcher "Schulversuch"? Und was soll der Punkt oberhalb des Widerstandes im Ohmschen Gesetz bedeuten? Hoffentlich nicht die zeitliche Ableitung! Zumindest dieses Kapitel ist überhaupt nicht lesenswert. Viele Grüße --Kai11 23:45, 3. Feb 2006 (CET)

[Bearbeiten] Realer Trafo

• Stromzählpfeile im Diagramm von Abschnitt Realer Transformator sind entgegengesetzt zur Richtung im Diagramm des Abschnitts Physikalische Grundbedingungen. Das Diagramm im Abschnitt Physikalische Grundbedingungen is richtig, da es in der Elektrotechnik üblich ist, alle Stromzählpfeile in ein Zweitor (Vierpol) hineinzeigen zu lassen. Grund: formale mathematische Anforderungen (Standardisierung).

Also Stromzählpfeile im Diagramm von Abschnitt Realer Transformator bitte korrigieren! Danke

[Bearbeiten] Lastbetrieb

Die Aussage über den Lastbetrieb ist nicht 100%tig richtig. Es ist zwar richtig, dass die Spannung bei Belastung einbricht. Dies macht die Spannung an der Sekundärwicklung nur bei ohmscher und induktiver Last. Bei kapazitiver Last tritt der FERRANTI-Effekt auf, so dass sich die Spannung an der Sekundärspule erhöht im Bezug zur Spannung der Primärwicklung.(Diese Erhöhung ist unerwünscht!!) Daher auch Beschaltung des Sekundärkreises betrachten.Die Erklärung wäre über das KAPP'sche Dreieck und Zeigerdiagramm möglich.

[Bearbeiten] Pulstrafo

Tja, wo sind die? Sind die unter einem anderen Namen drin oder noch gar nicht? Die Teile findet man oft in Elektroschockern, hier ein Beispiel: http://home.arcor.de/rcr_sanchezz/bilder/elektroschocker/innen2.jpg Oben das weiß verarztete Teil im Deckel isser. -andy 80.129.104.76 05:01, 4. Sep 2006 (CEST)

Das gehört in Getaktete Netzteile / Schaltnetzteil genauso wie die Zündspule. Arnero 09:30, 12. Sep 2006 (CEST)

[Bearbeiten] Skineffekt

Wieso taucht der 4 mal in der Englischen Variante auf und 0 mal hier? Haut habe ich auch nicht gefunden. Arnero 09:30, 12. Sep 2006 (CEST)

Skineffekt ist ein eigener Artikel - wenngleich Erwähnung im Zusammenhang mit Trafos für höhere Frequenzen sinnvoll ist.--wdwd 10:31, 12. Sep 2006 (CEST)

Der beschriebene Einbau von dünnen Blechen hat natürlich was mit dem Skin Effekt zu tun. Da dieser Abschnitt über Wirbelströme und Verlust ohnehin überarbeitet werden sollte, werde ich in nächster Zeit eine Überarbeitung vornehmen, wo auch dieses Stichwort vorkommt.

[Bearbeiten] Trafoverluste

Die verschiedenen Verluste innerhalb eine Trafos werden nicht übersichtlich dargestellt. Kann jemand mal die Trafoverluste, und insbesondere die Ausdifferenzierung in Kupferverluste und Eisenverluste darstellen --89.50.243.27 18:46, 5. Nov. 2006 (CET)

[Bearbeiten] Noch einmal zurück zu den Grundlagen

Ich misch mich ungern ein, schon gleich gar nicht mit Kritik und so soll es auch nicht verstanden sein. Aber ich hätte da noch einen anderen Ansatz anzubieten, der u. U. etwas zur Klärung der Trafofunktion beitragen kann.

Zum Verständnis des Trafos haben mir folgende Überlegungen immer sehr geholfen:

Wenn man an eine Spule eine Spannung legt (und das ist bei einem Trafo üblicher Weise der Fall), d. h. der Spule eine Spannung einprägt, dann gilt das Induktionsgesetz in folgender Form:

U=w* dΦ/dt, wobei Φ der magnetische Fluß im Kern der Spule ist, w die Zahl der Windungen. Man kann auch umformen indem man beide Seiten durch w teilt, dann ergibt sich: U/w=dΦ/dt. U/w ist nichts anders als die sog Windungsspannung, d. h. die Spannung, die an einer Windung liegt. Nimmt man an, daß die anliegende Spannung eine Wechselspannung mit sinusförmigem Verlauf ist, so ergibt sich für den Fluß durch Integration ein ebenfalls sinusförmiger Verlauf, und zwar der Spannung um 90° nacheilend. Dazu folgende Ableitung: U=umax*sinωt; Φ=umax/w*Int[sinωt] von 0 bisT ergibt Φ= – umax/w*1/ω*cosωt; (sorry, ich habe kein Integralzeichen auf dem PC) Mit umax=Scheitelwert der Spannung; ω=2πf = Kreisfrequenz; Die Funktion – cos entspricht einer Sinusfunktion, die der Sinusfunktion der Spannung um 90° nacheilt, wie oben behauptet. Der Scheitelwert des Magnetflusses ergibt sich daraus: Φmax=umax/w*1/ω; Da Spannungen üblicher Weise als Effektivwert angegeben werden und dieser umax/Wurzel2 ist, ergibt sich für Φmax=ueff/(w*4,44f) mit ω=2πf. Dies ist eine Formel, wie sie vielfach in Trafoberechnungsunterlagen zu finden ist.

Für alle, denen die mathematische Schreibweise nicht vertraut ist, heißt das: Die Spannung verursacht eine Änderung des Magnetflusses, die Geschwindigkeit der Änderung ist exakt proportional der Spannung und zwar in jedem Augenblick. Die Flußänderung selbst ergibt sich durch eine Integration der Spannung über der „Einwirkzeit“, was anschaulich nichts anderes ist als eine Flächenbildung unter der Spannungskurve. Deswegen definiert sich die Flußänderung auch als Spannungszeitfläche und deswegen hat der Fluß auch die Dimension [V*sek]. Das Induktionsgesetz gilt in beide Richtungen: Eine Spannung bewirkt eine Flußänderung, diese selbst bewirkt wieder eine Spannung. Steckt man also eine 2. Spule, ggf. mit einer anderen Windungszahl über die erste, so findet sich an dieser die gleiche Windungsspannung wieder. U1/w1=dΦ/dt=U2/w2. Daraus folgt: Offensichtlich haben alle Spulen, die auf einem gemeinsamen Kern stecken, die gleiche Windungsspannung, unterschiedliche Spannungen ergeben sich dann aus unterschiedlichen Windungszahlen, die Spannungen verhalten sich zueinander wie die Windungzahlen. Schon sind die wesentlichen Merkmale eines unbelasteten Trafos definiert, ohne daß bisher etwas von einem Strom erwähnt werden mußte. Der Trafo übersetzt Spannungen im Verhältnis der Windungszahlen. Die Windungsspannungen sind in allen Spulen (wenn durch sie der gleiche Fluß geht) gleich, und zwar in jedem Augenblick. Daraus folgt auch, daß es zwischen den Spannungen keine Phasenverschiebung geben kann, jedenfalls nicht, solange kein Laststrom fließt. Dies ist auch deswegen plausibel, weil man bekanntlich Spulen mit gleichen Windungszahlen problemlos parallel schalten kann (zu verbinden natürlich bei gleichem Wickelsinn Anfang mit Anfang und Ende mit Ende), ohne daß Ausgleichsströme fließen können. Das ginge nicht, wenn nicht die Augenblickswerte der Spannungen zu jedem Zeitpunkt gleich wären. Jetzt, da wir immer noch beim unbelasteten Trafo sind, bin ich noch eine Erklärung bezüglich des Stromes schuldig. Jeder wird sagen: auch beim unbelasteten Trafo fließt auf der Primärseite ein Strom, man kann ihn messen, und ohne ihn wird auch nichts gehen. Das ist richtig, nur der Strom ist nicht ursächlich, sondern er leitet sich ab aus dem Umstand, daß durch das Anlegen einer Spannung ein Magnetfluß erzwungen wurde, der durch den Kern muß. Dazu ist dort eine Magnatiesierung erforderlich, die einen im Wesentlichen auch von den magnetischen Eigenschaften des Kernmaterials abhängigen Magnetisierungsstrom notwendig macht. Der Strom ist hier also keine verursachende sondern eine abgeleitete Größe. Der Weg zu diesem Strom sieht etwa wie folgt aus.: Im Kern wird ein Fluß Φ [Vsek, oder auch Weber] erzwungen durch das Einwirken einer Spannung über eine best. Zeit, z. B über eine Halbwelle. Aus diesem Fluß und dem verfügbaren Kernquerschnitt A ergibt sich eine Flußdichte B=Φ/A [Vsek/m² oder Tesla]. Aus B ergibt sich über die Permeabilität μ des Kernmaterials eine erforderliche magnetische Feldstärke H=B/μ, die Dimension dieser Feldstärke ist Ampere/Meter. Multipliziert man diese Feldstärke mit dem Weg, den der Fluß durch den Kern gehen muß (die „Eisenlänge“ le), dann führt das zur Magnetisierungsdurchflutung Θm=H*le mit der Dimension [Ampere] was aber nichts anderes ist, als der Magnetisierungsstrom bezogen auf eine Windung. Der Strom selbst ergibt sich aus Im=Θm/w (w=Windungszahl). Wichtig ist die Erkenntnis, daß der Magnetisierungsstrom eine Folgeerscheinung ist, die notwendig wird, weil wir einen Magnetfluß, den wir durch die angelegte Spannung erzeugen, durch einen (Eisen-)Kern treiben müssen, wozu wir in diesem Kern ein magnetisches Feld benötigen. Die Höhe des Stromes ergibt sich aus dem Fluß und den Daten des magnetischen Kreises und diesen Faktoren hat dieser Strom zu genügen. Dieser Strom „induziert“ auch keine Spannung, wie man oft liest, eine Spannung wird nur durch eine Flußänderung induziert. Plausibel wird dieser Kausalzusammenhang auch durch das beobachtbare Phänomen, daß bei einer Änderung der magnetischen Eigenschaften des Kernes (z. B. Einfügen eines Luftspaltes oder Änderung des Kernmaterials sich bei gleicher anliegenden Spannung nicht der Fluß ändert, sondern der Magnetisierungsstrom. Ändert man dagegen die Spannung, ändert sich der Fluß und als Folge auch der Magnetisierungsstrom. Wichtig ist noch einmal zu betonen. Das gilt alles für die Annahme einer eingeprägten Spannung an einer Spule.

Einschiebung zum Verständnis: Es gibt natürlich auch den Fall, daß durch eine Spule ein Strom I eingeprägt wird (z. B. eine Spannungsquelle treibt über einen Vorwiderstand einen Strom durch eine Spule, derart, daß der Strom vom Vorwiderstand bestimmt ist). Dann erzeugen wir in der Spule eine Durchflutung Θ=I*w und magnetisieren deren Kern mit einer magn. Feldstärke H= Θ/le, über das μ erhalten wir eine Flußdichte B und über den Kernquerschnitt einen Fluß Φ. Ändern wir den Strom oder aber auch die magnetischen Eigenschaften des magnetischen Kreises, dann ändert sich der Fluß und dies induziert eine Spannung in der Spule (daher oft die nicht ganz exakte Vorstellung, die Stromänderung induziert eine Spannung). Der Gedankengang und auch der Rechenweg läuft quasi invers zum vorigen. Welcher der „richtige“ bzw. sinnvolle ist, entscheidet nur die Frage: Welche der elektrischen Größen ist die „eingeprägte“.

Weiter zum Trafo: Bis jetzt war der Trafo immer unbelastet. Was geht nun vor sich, wenn man sekundärseitig Strom entnimmt? Ich muß mangels eigener Skizze auf das T-Ersatzschaltbild im Orginaltext Bezug nehmen. Betrachtet man dort den Knotenpunkt, an dem die Primärseite, die Hauptfeldinduktivität Xh und die Sekundärseite zusammenhängen, so erkennt man, daß jeder Laststrom, der dem Trafo sekundärseitig entnommen wird unmittelbar und in exakt (gilt hier für Trafo mit ü=1:1) gleicher Höhe von der Primärseite zugeführt werden muß, da sonst der Magnetisierungsstrom, der am Knoten nach Xh abzweigt, sich ändern würde. Dieses ist aber nicht möglich, weil der Magnetisierungsstrom durch Xh, wie wir oben gesehen haben, nur den Magnetisierungsbedingungen zu genügen hat. In der Tat ist es auch so, daß, und so gilt es jetzt für jedes Übersetzungsverhältnis, die Durchflutung der Primärseite (I1*w1) und die der Sek.- Seite (I2*w2) immer entgegengesetzt gleich groß sind und, was ihre Wirkung auf den Kern betrifft, sich gegenseitig aufheben. (Das Gesetz I1*w1+I2*w2=0 ist deswegen nicht nur richtig, es geradezu fundamental für einen Trafo). Der Kern sieht diese Durchflutungen überhaupt nicht, sie sind für den Kern soviel wie nicht vorhanden und können deswegen auch nicht irgend wie magnetisierend auf den Kern einwirken. Verblüffende Erkenntnis: Der Kern weiß nichts vom Laststrom, dieser geht im wahrsten Sinn des Wortes am Kern vorbei. Dabei wurde vernachlässigt, daß der Spannungsabfall am Widerstand der Primärwicklung dafür sorgt, daß bei Belastung am Kern etwas weniger Spannung ankommt. Im Kern eines realen Trafos sinkt bei Belastung der Fluß und damit auch der Magnetisierungsstrom deswegen etwas ab. Des weiteren sei – um Mißverständnissen vorzubeugen – erwähnt, daß der gesamte Primärstrom sich immer aus den 2 Teilen, nämlich Magnetisierungsstrom und Laststrom zusammensetzt. Ersterer zweigt am Knoten nach Xh ab, letzterer geht geradeaus durch auf die Sekundärseite. Die beiden haben aber so gut wie nichts miteinander zu tun.

Abschließend noch eine kurze und mehr prinzipielle Betrachtung zum Streufluß. Wie schon erwähnt heben sich beim belasteten Trafo die Durchflutungen („die Amperewindungen“) der Primär- u. der Sekundärspule zu jedem Augenblick auf. Dies gilt jedoch nur bezogen auf alle Bereiche, die beide Spulenquerschnitte einschließen, also z. B. für den Kern. Betrachtet man jedoch einen Bereich, der z. B. zwischen den Spulen liegt, also den Kanal, den die Zwischenisolation beansprucht, so stellt man fest, daß dort die volle Laststromdurchflutung Θl einer Spule wirksam ist. Die Primärdurchflutung ist dort voll ausgeprägt, die Sekundärdurchflutung (die die erstere aufheben soll) hat noch nicht begonnen. In diesem Kanal, der den Querschnitt Q eines Ringes hat (Wicklungsumfang * Stärke der Zwischenisolation) und die Länge ls der Spulen bewirkt die Laststromdurchflutung eine Magnetisierung und zwar nach der Art des eingeprägten Stromes bzw. der Durchflutung. Diese erzeugt dort eine Feldstärke Hs=Θl/ls. Über die Permeabilität der Luft bzw. des Isoliermaterials von μo ergibt dort eine Induktion B, welche multipliziert mit dem Querschnitt des Kanals Q einen Fluß liefert. Dieser durchsetzt eine der Spulen voll und die andere gar nicht, d. h. er ist nicht mit allen Windungen voll verkettet und das ist der Streufluß. Auch die Querschnitte innerhalb der Wicklungen tragen zum Streufluß bei, auch wenn sie von einer nur anteiligen Durchflutung erzeugt werden. Die Berechnung wird dort etwas komplizierter, deswegen sei dies nur qualitativ erwähnt. Wichtig ist: 1. Der Steufluß ist ein reiner Luftfluß. 2. Er ist hängt linear vom Laststrom ab und von den geometrischen Daten der Spulen und der Zwischenisolation. 3. Auch wenn der Streufluß außerhalb der Spulen teilweise durch Kernbereiche (Joch) etc. geht bzw. von diesen hochpermeablen Teilen gefangen wird, so ändert dies wenig an seiner Größe. Dies hat damit zu tun, daß der Rückschluß des Flusses außerhalb einer Spule nur relativ geringen Einfluß auf den Magnetisierungsbedarf hat, weil dort die Querschnitte für den Fluß sehr groß werden, was zu kleinen Induktionen (Flußdichten) und damit zu kleinen Feldstärkeanteilen führt. 4. Der Streufluß hat einen induktiven Spannungsabfall zur Folge. Der Fluß „frisst“ sozusagen Spannungszeitfläche auf, die von der Speisespannung abgeht, er wirkt wie eine vorgeschaltete Drosselspule. 5. Der Streufluß ist unabhängig vom Hauptfluß im Kern und hat mit diesem zunächst nichts zu tun. Allerdings: Die Wirkung des Streuflusses auf die Gesamtfunktion des Trafos hat insofern auch mit dem Hauptfluß zu tun, als es hier auf die Relation der beiden Flüsse ankommt. Hinter der sog. „Kurzschlußspannung“ des Trafos, angegeben als prozentualer Anteil von der Nennspannung verbirgt sich im Wesentlichen diese Relation. 6. Die Streuung kann nur beeinflußt werden durch die geometrischen Daten der Wicklung. Lange und schlanke Spulen führen zu kleiner Streuung, ebenso große räumliche Nähe von Primär- u. Sekundärwicklung (geschachtelte Wicklungen, bei denen sich primäre mit sekudären Lagen abwechseln). Der Ringkerntrafo ist streuungsarm, weil die Spulen wickeltechnisch bedingt meist lang und dünn sein müssen. Aber auch dieser Trafo hat Streufluß. Manchmal wird er allerdings auch deswegen als „streuarm“ bezeichnet, weil sein Streufluß als geschlossener Ringfluß innerhalb der Wicklung rund um den Kern geht und deswegen der Streufluß nicht durch die Gegend vagabundiert. 7. Anordnungen, bei denen die Spulen nicht nahe übereinander liegen, z. B. Primär- u. Sekundärspule auf 2 verschiedenen Schenkeln eines Kernes, oder Ringkernbewicklung in unterschiedlichen Segmenten streuen so stark, daß eine Trafofunktion unter Last nicht mehr gewährleistet ist. 8. Der vom Streufluß verursachte Streuspannungsabfall bewirkt bei einem Trafo unter Last eine geringe Phasenverschiebung zwischen Primär- u. Sekundärspannung.

Mit diesen grundsätzlichen Erkentnissen lassen sich praktisch alle Effekte und Erscheinungen, die ein Trafo bieten kann --und da gibt es noch einige -- verstehen und erklären, für diesmal soll es aber damit genug sein. --Elmil 17:19, 4. Dez. 2006 (CET)