Einphasentransformator

                AUFBAU   GLEICHUNGEN UND ERSATZSCHALTBILD   ZEIGERDIAGRAMM   BETRIEBSEIGENSCHAFTEN       Aufbau des Einphasentransformators:   EISENKERN   Dem Eisenkern kommt die Aufgabe zu den Wechselfluß zu führen und die Wicklungen zu tragen. Der magn. Kreis des Wechselfeldes muß mit Rücksicht auf die Wirbelstromverluste aus Blechen gebildet sein, wozu heute durchwegs kaltgewalzte kornorientierte 0,3 - 0,35 mm starke Bleche Verwendung finden. Die gegenseitige Isolierung übernimmt eine sehr dünne Silikat-Phosphatschicht, die bereits während des Auswalzens der Bleche aufgebracht wird.   Um den Innendurchmesser der Trafowicklung möglichst gut auszunützen, nähert man durch eine 5 – 15fache Stufung der Blechbreiten den Eisenquerschnitt an die Kreisform an.                   Mit Rücksicht auf die Geräuschbildung und zur Erzielung einer optimalen magnetischen Leitfähigkeit werden die Blechstreifen nicht stumpf, sondern verzapft zusammengesetzt.

Bei kornorientierten Blechen muß dabei zur Beibehaltung der magnetischen Vorzugsrichtung ein Schrägschnitt vorgesehen werden.             KERNTRAFO MANTELTRAFO - größere Leistungen Þ mittlere Wdg – Länge kleiner Beide Wicklungen werden je zur Hälfte auf den beiden Schenkeln untergebracht Þ sonst zu große Streuung Wicklungen auf Mittelschenkel Kleinere Bauhöhe und geringere mittlere Eisenlänge Þwird bevorzugt für Kleintrafos               Wicklungen:   Der Aufbau der Wicklungen wird weitgehend durch die geforderte Spannungsfestigkeit bestimmt.   Zylinderwicklung(Röhrenw.) Scheibenwicklung Oberspannungs- wicklung Unterspannungs- wicklung Oberspannungs- wicklung in mehrere Einzel- Spulen aufgeteilt Unterspannungs- wicklung meist verwendet zusätzlich müssen bei größeren Leistungen Teilleiter verdrillen (Roebelstab); Stromverdrängung Þ Eisen + Kupferverluste                       bei großen Trafos mit großen Eisen- querschnitten     Verluste und Wirkungsgrad:   Der Wirkungsgrad von Transformatoren ist besser als der elektrischer Maschinen. Er ist so gut, daß er stets nur nach dem Einzelverlustverfahren bestimmt werden soll. Folgende Nennwerte werden bei reiner Wirklast etwa erreicht:   SN hn MVA % 0,1 97,7 1 98,8 10 99,2 100 99,5             Es treten Eisenverluste PFE und Stromwärmeverluste PCU auf, wobei erstere infolge der günstigen Verlustziffer der kornorientierten Bleche nur einen Bruchteil der Kupferverluste ausmachen.

Man wählt für Leistungstrafos ein Verlustverhältnis   Bestimmung des Wirkungsgrades:Aufnahmeleitstung  Wirkungsgrad Verluste       KÜHLUNG:   Nach dem Wachstumsgesetz nehmen bei einer Vergrößerung der Einheitsleistung die Verluste rascher als die Oberfläche zu, womit die Wärmeabgabe immer schwieriger wird.   Für kleinere Leistungen genügen Trockentrafos, deren Wicklungen der freien Luft ausgesetzt sind Für Leistungen bis ca. 10 MVA und 30 kV werden Trafos mit Gießharzisolierung gebaut, bei denen die vergossene Wicklung einen kompakten Zylinder bildet. Für größere Trafos und hohe Betriebsspannungen setz man den Trafo in einen Ölkessel (bessere Isolationsfestigkeit, bessere Wärmeübergangszahl und Wärmeleitfähigkeit) Größte Einheiten (Riesentrafos) erhalten zusätzlich äußere Lüfter und schließlich eine Zwangsumwälzung des Öls durch Pumpen und Rückkühlung über angeflanschte Luft- oder Wasserkühler                 Kühlungsart wird vom Hersteller durch 4 große Buchstaben gekennzeichnet, wobei die ersten beiden Kühlmittel und Kühlmittelbewegung und beiden letzten Buchstaben Kühlmittel und Kühlmittelbewegung für die äußere Kühlung angeben.   Kühlmittel Kurzzeichen Mineralöl O Askarel (Claphen) L Gas G Luft A Wasser W Kühlmittelbewegung Kurzzeichen Natürliche Bewegung N Erzwungene, forcierte B. F   Gleichungen und Ersatzschaltbild:   Streu- und Hauptfeld.

In der prinzipiellen Anordnung eines Trafos sind zwei Wicklungen mit den Windungszahlen N1 und N2 auf einem gemeinsamen Eisenkern magnetisch gekoppelt. Führen beide Wicklungen Strom so entstehen die Durchflutungen Q1 und Q2 , die nach dem Grundgesetz magnetischer Kreise F=Q* die eingetragenen Felder erzeugen. Beide Wicklungen bilden danach auf dem Eisenweg mit dem hohen magnetischen Leitwert h den Hauptfluß Fh und zusätzlich entsprechend dem Streuleitwert je einen sogenannten Streufluß Fs aus. Die Feldlinien der Streuflüsse sind nur mit der eigenen Wicklung verkettet und induzieren dort nach eine Spannung der Selbstinduktion. In Wechselstromkreisen werden durch Selbstinduktion entstandene Spannungen als Spannungsfall an einem Blindwiderstand erfaßt, so daß man jeder Wicklung des Transformators neben ihren ohmschen Widerstand R einen Streublindwiderstand Xs=2p¦Ls zuordnen kann.                           Gleichungen für das Ersatzschaltbild:   Wie kommt man zu den gestrichelten Größen auf der sekundären Seite:   Übersetzungsverhältnis: Þ Umrechnungen:             Mit Augenblickswerten: Anstelle mit Augenblickswerten der Differentialgleichung rechnet man bei stationären Betriebszuständen mit den Effektivwerten und erhält in komplexer Schreibweise:   Þ ERSATZSCHALTUNG Ersatzschaltbild:  I1*R1 I2*R2 I1 I2 R1 R2 L1s L2s I1*jwL1s I2*jwL2s I0        Lh Uq  U2 U1           Vollständiges Ersatzschaltbild:   Um in der Ersatzschaltung auch die Eisenverluste des Hauptflusses zu erfassen, legt man parallel zu der Hauptreaktanz Xh einen sogenannten Eisenverlustwiderstand RFe.

Mit PFe=Uq2/RFe gibt dieser wegen Uq » F » B und PFe » B2 die Abhängigkeit der Eisenverluste richtig wieder. Þ endgültiges Ersatzschaltbild  X2s I2*X2s I1*X1s X1s R2 R1 I2 I1 I2*R2 I1*R1      I0      Im IFe  Xh    RFe  Uq               Dazu das Zeigerdiagramm:  I2*jX2s I1*jX1s I1*R1 Uq Im IFe I0 I1      I2 ,ohmsch induktiv, liegt irgendwo zw. Uq und Im jedoch um 1800 phasenverschoben   Die Spannungsabfälle I1R1, I1jX1s,.. sind in Wirklichkeit sehr klein Þ zwischen U1 und U2 fast kein Phasenunterschied      I2*R2      U2              I2     Betriebseigenschaften:   Leerlauf:   Im Leerlauf verhält sich der Trafo wie eine Eisendrossel, die den Leerlaufstrom I0 aufnimmt. Bei technischen Trafos für die Leistungsübertragung beträgt der Leerlaufstrom I0 zwischen 1 und 10 % des Nennstromes.

Der Leerlaufstrom erzeugt einen magnetischen Fluß, der zum größten Teil in Eisen verläuft (Hauptfluß). Ein geringer Teil schließt sich über die Luftwege (Streufluß). Der Hauptfluß erzeugt in beiden Wicklungen eine Spannung, die induzierte Spannung. Da alle Wicklungen denselben Hauptfluß besitzen, gilt: Bei technischen Trafos ist im Leerlauf U1 » Uq . Der Fehler ist kleiner als 0,5% Þ Nennübersetzungsverhältnis wird somit mit U1/U2 = N1/N2     Ersatzschaltbild und Zeigerdiagramm bei Leerlaufversuch:I0R1  U1 RFe Xh X1s R1  I0 jX1s    I0 jX1s I0R1 Uq      j0 Uq I0  U1 IFe  Im                             Belastung:   Durch die Belastung führt jede Wicklung Strom und erzeugt einen sogenannten Streufluß. Betrachtet man den idealen Trafo dann erkennt man, daß sich die Spannung U1 und U2 streng genau wie die Windungszahlen verhalten.

Durch den Hauptfluß sind die zur Magnetisierung des Eisenkerns erforderliche Durchflutung Q0 und der primäre Leerlaufstrom I0 vorgeschrieben. Da bei Belastung im Gegensatz zum Leerlauf beide Wicklungen auf den Eisenkern magnetisierend wirken müssen auch beide Durchflutungen zusammen in jeden Augenblick die erforderliche Durchflutung Q0 aufbringen Magnetisierungsbedingungen des Trafos (Gleichung und Zeigerdiagramm):   Q1 + Q2 = Q0  Uq1  Q1 Uq2    Q2  Q0 QFe  Qm     Bei Belastung rechnet man mit einer vereinfachten Ersatzschaltung:   RK = R1+R2 XK = X1s + X2sKappsches Dreieck Siehe Ref. Dorrer I jXK    U1 I RK I XK RK  U2  j  I  U2 U1                    

Suchen artikel im kategorien
Schlüsselwort    Kategorien    - kategorien - astronomiebiographienbiologiechemiedeutschenglischfranzosischgeographiegeschichtehauswirtschaftinformatikitalienischkunstlateinliteraturmathematikmusikphilosophiephysikpolitikpsychologierechtsozialkundesporttechnikwirtschaft	•  Zusammenfassung Der Vorleser  •  sachtextanalyse  •  interpretation zwist  •  Fabel interpretation  •  literarische charakteristik  •  interpretation bender heimkehr  •  felix lateinbuch  •  interpretation der taucher von schiller  •  textbeschreibung  •  charakterisierung eduard selicke

Anmerkungen: * Name: * Email: URL: * Diskussion: (NO HTML)

| impressum | datenschutz