Diskussion:Transformator

Dieser Artikel war am 10. März 2015 der Artikel des Tages.

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Anwendungen/Energietechnik/Tokamak

Betrifft zwar nicht das Kernthema, aber wenn man Teile eines Tokamak Fusionsreaktors als prizipiellen Trafo betrachten möche, dann besteht die Primärwicklung aus der "Zentralspule" (Central Solenoid) und nicht aus den Poloidalfeldspulen. Quellen https://www.iter.org/mach/magnets "The main plasma current is induced by the changing current in the central solenoid which is essentially a large transformer ...." http://www.efda.org/faq/what-do-the-central-solenoid-tf-pf-and-divertor-coils-do/ "The [cental] solenoid, which is positioned around the plasma, induces a powerful electric current in the plasma, thus heating the plasma up (much as a wire is heated when a current is passed through it). The TF (Toroidal Field), PF (Poloidal Field) and divertor coils all provide magnetic fields used to confine and control the geometry of the plasma." --194.81.223.66 16:23, 8. Apr. 2013 (CEST)

Materialien

Für Großtransformatoren wird als Kernmaterial Trafoblech verwendet, und nicht Dynamoblech. Dynamoblech ist 0,5mm stark, warm gewalzt und hat keine magnetische Vorzugsrichtung. Im Gegensatz dazu ist Trafoblech kalt gewalzt und unter 0,3mm stark und hat eine magnetische Vorzugsrichtung.

Röbelstäbe werden bei rotierenden Großmaschinen in die Nuten eingelegt und haben eine genau an die Blechpaketlänge angepasste Verdrillung. Außerdem haben sie eine Kunstharzisolierung mit Potentialsteuerbelägen gegen das Gestell der Maschine. Bei Transformatoren werden bei größeren Leiterquerschnitten Drilleiter verwendet meist mit Papierisolation.

Bei Öltransformatoren wird als Leiterisolation Isolierpapier verwendet. (nicht signierter Beitrag von 91.115.48.126 (Diskussion) 22:15, 9. Dez. 2013 (CET))

Masse/Leistungs-Verhältnis

Für Grosstransformatoren gilt, dass Materialaufwand und Verluste mit der 3. Potenz der Abmessungen steigen, die Nennscheinleistung jedoch mit der 4. Potenz der Abmessungen. Daher haben größere Transformatoren ein besseres Masse/Leistungsverhältnis sowie einen besseren Wirkungsgrad. Gleichzeitig steigt aber die Oberfläche nur mit der 2. Potenz, was bedeutet, dass die Kühlung von grösseren Transformatoren zunehmend schwieriger wird, da pro Oberfläche mehr Verluste abzuführen sind.

--91.115.48.126 22:15, 9. Dez. 2013 (CET)

Verweis auf Beitrag "Leistungstransformator"

Dort schreibt einer, der etwas von der Sache versteht! (nicht signierter Beitrag von 194.166.20.65 (Diskussion) 00:00, 14. Dez. 2013 (CET))

Vorzeichenfehler

Im Abschnitt Transformator#Idealer Transformator als Zweitor kommen Gleichungen mit Effektivwerten vor. Diese sind definitionsgemäß vorzeichenlos; ihre Festlegung erfolgt über zeitliche Mittelwertbildung; es gibt keine Bezugsrichtung wie bei Augenblickswerten mit ständig wechselndem Vorzeichen. Trotzdem erscheint in der letzten Gleichung ein Minuszeichen!!

Bei der zugehörigen Zeichnung stehen komplexe Größen; da ist alles in Ordnung. Eine Richtungsumkehr ist möglich und bedeutet bei Sinusverlauf eine Phasenverschiebung. Aber so etwas kennen Effektivwerte nicht; diese kennen keine Richtung und können nie negativ sein.

Bitte, wer berichtigt den Artikel? --der Saure 10:27, 18. Mai 2014 (CEST)

Transformator für die Ausbildung

Bilduntertitel: „Transformator für die Ausbildung“: wird die Ausbildung transformiert oder wird in der Ausbildung Strom transformiert oder ist es etwa ein Transformator, der in der Ausbildung gezeigt wird? Mein Vorschlag für den Untertitel: Transformator, wie er zur Anschauungszwecken verwendet wird. -- Ilja (Diskussion) 07:57, 10. Mär. 2015 (CET)

(Mal wieder:) "Grundprinzip" und WP:OmA

1. Es ist verwirrend, dass der Begriff "Transformatorkern" in der Abbildung nicht genannt wird; dort gibt's nur einen "Eisenkern" - und schon ist die OmA zum ersten Mal verwirrt. In der Abbildung sollte der "Transformatorkern" auftauchen, und was er bezeichnet. (Insbesondere sollte klar werden, was denn nicht zu ihm gehört, und dass der "Eisenkern" nicht das selbe bezeichnet.)
2. Anschließend ist dann von "wechselnden magnetischen Fluss im Kern." die Rede, wobei ja wohl hier mit "Kern" der Eisenkern gemeint ist, oder?
3. "wechselnder magnetischer Fluss" - da sagt die OmA "Hä?" Anschaulich wäre z.B.: "wechselnder magnetischer Fluss (magnetisches Wechselfeld)" - da klingelt bei OmA das "Magnetfeld" durch.
4. "2. [...] Dieser wirkt nach demselben Prinzip auf die Primärseite zurück und erzeugt dort eine Wechselspannung, die sich der angelegten Primärspannung überlagert."
   Das ist zwar halbwegs anschaulich und verständlich, aber die Auswirkung, dass auf der Primärseite nun ein höherer Strom fließt, die Last also "durchgereicht wird", ist eigentlich nicht mal indirekt erwähnt.
   Ich muss jedoch zugeben, dass hier eine gute Formulierung wohl nicht ganz leicht zu finden ist, ich hätt' da im Moment auch etwas Probleme.

Soweit mal für's erste. --arilou (Diskussion) 08:57, 10. Mär. 2015 (CET)

5. "Bei niedriger Wechselstromfrequenz besteht der magnetische Kreis typischerweise aus einem ferromagnetischen Material hoher Permeabilität." - Oben heißt es, dass "magnetische Kreis" == "Transformatorkern", zu dem auch Primär- und Sekundärwicklung gehören. Die sind aber doch bestimmt nicht aus ferromagnetischem Material, sondern aus Kupfer- oder Silberdraht; nur der Eisenkern ist aus ferromagnetischem Material...

--arilou (Diskussion) 09:06, 10. Mär. 2015 (CET)

@arilou, im Artikel ist noch vieles zu verbessern. Aber ohne Verwendung von Fachbegriffen geht es nicht! Natürlich hast du recht, es geht etwas durcheinander. Ich habe mal versucht, einen deiner Kritikpunkte zu behandeln. Ist es so besser? Freundliche Grüße sendet der --Striegistaler (Diskussion) 18:01, 10. Mär. 2015 (CET)

Ich befürchte, so wird das nichts. Die Formulierung, wie sie nach langer und zäher Diskussion mal gefunden wurde und bis vor Kurzem auch so im Artikel stand, war die einzig richtige:

"# Eine Wechselspannung auf der Primärseite des Transformators bewirkt entsprechend dem Induktionsgesetz einen wechselnden magnetischen Fluss im Kern. Der wechselnde magnetische Fluss wiederum induziert auf der Sekundärseite des Transformators eine Spannung (Spannungstransformation).

Ein Wechselstrom in der Sekundärwicklung bewirkt dem Ampère’schen Gesetz entsprechend einen Wechselstrom in der Primärwicklung (Stromtransformation)."

Der Vorteil dieser Formulierung: Der Zusammenhang Spannung >> magn. Fluss ist eindeutig und prinzipiell unabkängig von irgend welchen Eigenschaften des mag. Kreises. Beim Strom gilt das nicht. Jeder Versuch, über die Erklärung auf der Grundlage "Strom" etwas zu rechnen oder zu dimensionieren scheitert kläglich. Nicht umsonst findet sich in seriöser Literatur (z. B. Küpfmüller) immer nur das Grundprinzip "Spannung >> Fluss". Wenn einer etwas Gutes tun will, dann füge er diese einzig sinnvolle Erklärung wieder ein. MfG. --Elmil (Diskussion) 21:43, 10. Mär. 2015 (CET)

(+1) Stimme dem zu. --Jo.Fruechtnicht (Diskussion) 11:34, 11. Mär. 2015 (CET)

@Elmil, ich kenne die Diskussionen nicht. Meine kleine Textänderung (eigentlich nur eine Ergänzung) hatte nur den Zweck, anschaulich, physikalisch exakt unter Verzicht auf die höhere Mathematik (ich weiß, dass das ein Eiertanz ist) einen Effekt zu verdeutlichen: das oben unter 4. von @arilou genannte Problem. Momentan fehlt mir die Zeit, auf deine Formulierungen einzugehen. Ich bitte den Text zunächst nicht zu ändern. Ich melde mich heute später noch einmal. MfG --Striegistaler (Diskussion) 10:21, 11. Mär. 2015 (CET)

Nach endloslangen und schmerzhaften Diskussionen wurde sich auf eine Formulierung geeinigt. Wobei man nicht geeinigt sagen kann. Man müsste sagen, einige Leute haben die Diskussion erstmal aufgegeben. Vor diesem Hintergrund nimmst du es mir hoffentlich nicht all zu übel, wenn ich deine Änderung rückgängig mache und dich bitte, das erst zu diskutieren. Danke.--Scientia potentia est (Diskussion) 10:38, 11. Mär. 2015 (CET)

(+1) Stimme dem zu. --Jo.Fruechtnicht (Diskussion) 11:34, 11. Mär. 2015 (CET)

Hallo Martin oder wie du auch heißen magst. Die umgekehrte zeitliche Abfolge wäre besser gewesen: du nennst die Fehler/Mängel in meiner Änderung. Dann hätte ich das evtl. selbst rückgängig gemacht. Ich wies darauf hin, dass ich mich einer Diskussion stellen will. Einige Leute haben die Diskussion erstmal aufgegeben. Was willst du damit sagen?
Erst heute las ich weiter hinten:
Wenn der Transformator sekundärseitig belastet wird, fließt ein Sekundärstrom. Dieser ändert den Fluss im Kern und damit die in der Primärwicklung induzierte Gegenspannung. Um das Spannungsgleichgewicht auf der Primärseite aufrechtzuerhalten, muss diese Flussänderung durch einen primärseitigen Zusatzstrom zusätzlich zum Magnetisierungsstrom kompensiert werden.
Ist das nicht, einfacher ausgedrückt, der Inhalt meiner verworfene Änderung?
Ich kann mir es denken: hier treffen Elektrotechniker auf Physiker. Wie ein Streit beider Gruppen ausgeht weiß ich. Nicht immer gewinnt dabei die Qualität des Artikels. Ich habe mich hier eingeklinkt, weil die Struktur des Artikels: vom Einfachen zum Komplizierten meinen Vorstellungen entspricht. Ich wollte das Einfache noch OMA-verständlicher machen. Das hast du (sicher in guter Absicht) verhindert. Freundliche Grüße kommen vom --Striegistaler (Diskussion) 12:37, 11. Mär. 2015 (CET)

Schau dir doch bitte erstmal das Diskussionsarchiv an. Dann kannst du mein Handeln sowie meine Ausdrucksweise vielleicht verstehen und siehst ein, dass dir bei deiner Vorgehensweise die Diskussion um die Ohren fliegen könnte. Solltest du das nicht einsehen wollen, kannst du deine Änderung gern wiederherstellen und ich steige ggf. in die spätere Diskussion ein. Grüße--Scientia potentia est (Diskussion) 13:11, 11. Mär. 2015 (CET)

Danke für deine ehrlichen Worte. Wenn ich mir was anschaue, dann z. B. die wissenschaftlich exakten Definitionen genannter Fachbegriffe. Das beginnt bei der hier falschen Interpretation des Induktionsgesetzes. Dabei kann man nicht Ursache und Wirkung vertauschen. So ist das auch z. B. beim Gravitationsgesetzt. Ich bin nicht gewillt, hier stundenlange Diskussionen mit Besserwissern zu führen. Der Unterschied zwischen Physiker und Technikern: erstere wissen (und können es auch beweisen) wie etwas und warum es so ist, Techniker denken sich, wie es sein könnte, sind aber überzeugt, dass es so ist. Ich weiß nicht, zu welcher Kategorie ich dich zählen darf, denke aber dass es bei den Technikern viele, viele Zustimmer (s. o.) gibt. Nein, für fachliche Diskussionen stehe ich offen, kämpfe aber nicht gegen Windmühlenflügel. Ich lasse es drauf ankommen. Ich setze meine Formulierung wieder ein. Und wenn gewünscht, können wir dann darüber diskutieren. Bisher gab es keine sachlichen Argumente gegen meine Formulierung! Freundliche Grüße --Striegistaler (Diskussion) 13:45, 11. Mär. 2015 (CET)

Viel Spaß...--Scientia potentia est (Diskussion) 13:54, 11. Mär. 2015 (CET)

Also nochmal:

"Wenn der Transformator sekundärseitig belastet wird, fließt ein Sekundärstrom. Dieser ändert den Fluss im Kern und damit die in der Primärwicklung induzierte Gegenspannung. Um das Spannungsgleichgewicht auf der Primärseite aufrechtzuerhalten, muss diese Flussänderung durch einen primärseitigen Zusatzstrom zusätzlich zum Magnetisierungsstrom kompensiert werden."

Es tut mir leid es sagen zu müssen: Das ist eben falsch. Der sek. Strom kann den Fluss nicht ändern, weil dieser von der Primässpannung und nur von dieser eingeprägt wird. Und weil sich der Fluss nicht ändern kann, muss der Sekundärstrom durch einen primären Zusatzstrom kompensiert, d. h. bezüglich seiner magnetischen Wirkung auf den Kern aufgehoben werden. Da brauch ich keine "in der Primärwicklung induzierte Gegenspannung", die es übrigens gar nicht gibt und folglich muss auch niemand ein Spannungsgleichgewicht herstellen. Das steht und fällt alles mit der Grunderkenntnis, dass der Fluss von der angelegten Spannung veursacht ist und sonst von nichts (einschließlich seiner quantitativen Bestimmung). MfG --Elmil (Diskussion) 16:53, 11. Mär. 2015 (CET)

Elmil, jetzt wird's schwierig. Mit wem sprichst du, wo steht dein "Zitat" im Artikel und was soll man unter Spannung >> Fluss verstehen? Ich weiß, das hier ganz schnell heiße Luft entsteht. Wir wollen in Ruhe diskutieren, vielleicht auch hier, wenn notwendig, der OMA etwas erklären. Gruß--Striegistaler (Diskussion) 17:36, 11. Mär. 2015 (CET)

Mir kam es bekannt vor, ich hatte es ja gerade auch zitiert, aber schon wieder vergessen. Ich schrieb das aber in meiner Ergänzung anders. --Striegistaler (Diskussion) 17:40, 11. Mär. 2015 (CET)

zu Spannung >>Fluss: ist es nicht so, dass die Änderung des Magnetfeldes die Spannung induziert? Sollte es nicht heißen (Ursache > Wirkung) Fluss >> Spannung? Denk mal nach --Striegistaler (Diskussion) 17:53, 11. Mär. 2015 (CET)

(Ich mal wieder.)

Könnte man das nicht in zwei Abschnitte aufteilen? Vielleicht (1) "Vereinfachte anschauliche Erklärung" und (2) "Physikalische Herleitung" ?

Im einfachen Abschnitt z.B.

"Die Primärspule baut ein magnetisches Wechselfeld auf, dass in der Sekundärspule eine Spannung erzeugt. Wird an der Sekundärseite ein Verbraucher betrieben, so wirkt dies magnetisch zurück, und die Primärseite bringt (bei stabilisierter Spannungsquelle) entsprechend mehr Leistung ein."

In der "Physikalischen Herleitung" können dann die genauen Begriffe und Zusammenhänge aufgeführt sein, mit Berücksichtigung des Eisenkerns und und und. Aber WP:OmA weis schon mal, dass es um Magnetismus geht, sowie um Spannungen, und dass etwas rückwirken kann.

--arilou (Diskussion) 10:53, 12. Mär. 2015 (CET)

Unzweifelhaft ist wohl, dass die Ströme in der Primärspule und in der Sekundärspule im Leerlauf einerseits und bei Belastung andererseits unterschiedlich groß sind, bezüglich der Sekundärspule im Leerlauf sogar bei Null, während die Primärspule in diesem Zustand nur einen geringen Strom führt.

Zu dem Betriebsverhalten bei Belastung wird folgendes gesagt in „Moeller, Leitfaden der Elektrotechnik, Bd. 1. S 332“ :

„Der Sekundärstrom I(2) beteiligt sich mit seiner Durchflutung N(2) I(2) an der Erzeugung des magnetischen Flusses. Es tritt daher beim belasteten Umspanner eine wechselseitige Induktion der Primär- und Sekundärspule ein. Der beiden Spulen (Wicklungen) gemeinsame Fluß wird mithin durch das Zusammenwirken beider Ströme I(1) und I (2) bzw. Durchflutungen N(1) I(1) und N(2) I(2) bestimmt. Dabei sind beide Ströme annähernd in der Gegenphase“ Oben über dem betreffenden Absatz in dem Buch steht auch noch „... die Ströme verhalten sich angenähert umgekehrt wie die Windungszahlen“ mit Formel-Herleitungen vornedran.

In dieser Form scheint mir das verständlicher und OMA-tauglich sowie auch ausreichend für ein Verständnis des Transformators im Rahmen einer allgemeinen Enzyklopädie. --Jo.Fruechtnicht (Diskussion) 15:34, 12. Mär. 2015 (CET)

@Striegistaler: Ich spreche mit Dir. Mein Zitat von oben: So stand es bis vor etwa 1 Monat als Erklärung des Grundprinzips im Trafo Artikel. So und nur so sollte es auch wieder rein. Alle anderen Erklärungen, die den Magnetisierungsstrom mit ins Spiel bringen führen ins Abseits. Es gibt nur einen Fluss im Kern, und der ist eine direkte und kausale Folge der angelegten Spannung. Das sollten die Symbole >> bedeuten. Das Induktionsgesetz besagt, eine Flussänderung bewirkt eine Spannung aber auch umgekehrt, eine Spannung eine Flussänderung. Das funktioniert in beiden Richtungen. Es gibt weder mehrere Flüsse, die von dem einen oder anderen Strom "induziert" werden, weil ein Strom keinen Fluss induziert. Auch baut eine Spule kein magnetisches Wechselfeld auf, sowenig wie die Änderung eines Magnetfeldes eine Spannung induziert, allenfalls die Änderung eines Magnetflusses. Das sollte man doch bitte auseinanderhalten.

Was da im Moeller steht, das ist halt das übliche Geschwurbel. Der Sekudärstrom beteiligt sich überhaupt nicht an der Erzeugung des magnet. Flusses. Man muss eher sagen im Gegenteil: Weil er an diesem von der Primärspannung eingeprägtem Fluss nichts ändern kann (das kann nur die Primärspannung), wird er von einem primären Zusatzstrom bezüglich seiner magnetischen Wirkung auf den Kern vollständig kompensiert (neutralisiert). Bildlich gesprochen: Der Kern bzw. dessen Magnetisierung merkt von den Lastströmen überhaupt nichts. Ich könnte das noch weiter präzisieren, aber jetzt lass ich es für heute. Ich sehe schon den Widerspruch auf mich zurollen. Bis dann mfG. --Elmil (Diskussion) 22:05, 12. Mär. 2015 (CET)

@Elmil, danke für deine Worte. Zunächst: was vor einem Monat im Artikel stand entzieht sich meiner Kenntnis, ich wurde erst aufmersam, als er als Artikel des Tages zu lesen war. Deine Reaktion bezog sich also nicht direkt auf die Textstelle, die ich änderte, sicher aber auf den Inhalt meiner Änderung. Wir haben jetzt ein Problem: wir müssen, zunächst vom Transformator unabhängig, über Induktion diskutieren um dann später hoffentlich einvernehmlich zum Ausgang zurückkehren zu können. Wir sollten die Diskussion - nicht alles gehört hier her - in Ruhe auf einer anderen Seite führen, zunächst nur wir zwei. Wenn du einverstanden bist, kannst du das bitte auf meiner Diskussionsseite sagen. Falls das nicht geht, steige ich hier aus!
--Striegistaler (Diskussion) 10:17, 13. Mär. 2015 (CET)

(Nun, hier rollt's...)

Sicherlich stimmen alle möglichen Beschreibungen, oder die Erklärung aus diesem "Moeller, Leitfaden der Elektrotechnik".

Aber dass das OmA-tauglich sei - ne, mitnichten. Um das klarzustellen: Ich persönlich versteh' das, aber ich denke bei solchen Abschnitten immer an meinen 10-jährigen Neffen, der für einen Schulaufsatz recherchiert. Er hat schon mit Magneten gespielt und kennt "Magnetfeld", aber bestimmt keinen "magnetischen Fluss", und hatte auch noch keinen Physikunterricht, in dem "Induktion" behandelt wurde.

OmA-tauglich heißt für mich: So könnte es in der Sesamstraße oder bei der "Maus" erklärt werden. Und dafür ist "Moeller, Leitfaden der Elektrotechnik" noch deutlich zu hoch.

(Und das Argument "das geht bei komplexen Zusammenhängen eben nicht" ~ das geht praktisch immer, man muss sich eben echt darum bemühen.)

--arilou (Diskussion) 10:30, 13. Mär. 2015 (CET)

PS: Wenn ihr beide den Wortlaut für die -hm- physikalisch ganz korrekte Herleitung/Begründung gesondert austüfteln wollt, ok. Mir geht's nur darum, dass auch eine WP:OmA (evtl. in einem eigenen Abschnitt) eine verständliche Erklärung lesen kann.

--arilou (Diskussion) 10:30, 13. Mär. 2015 (CET)

Es gibt eine allgemeine Diskussion zur Oma und technischen Artikeln, bei der es, verallgemeinert gesagt, zwei Ansätze gibt. Den ersten vertrittst du. Ein technischer Artikel muss für jeden verständlich sein. Als Kontra-Argument wird genannt, dass im Artikel ausschweifende Grundlagen-Einführungen gemacht werden müssten, die den Artikel aufblasen und Redundanz erzeugen würden. Der Trafo-Artikel ist jetzt schon ziemlich lang. Der zweite Ansatz geht davon aus, dass man in einem Artikel Themen sinnvoll verlinken kann, um die Grundlagen in anderen Artikeln abhandeln zu können. Ein Kontra-Argument dazu ist, dass die Verständlichkeit darunter leidet, weil man ständig hin und her springen muss. Diese Diskussion sollten wir aber nicht auch noch hier führen.--Scientia potentia est (Diskussion) 10:54, 13. Mär. 2015 (CET)

Eigentlich geht es hier offenbar nicht um den Trafo sondern eher darum, mit welcher Erkenntnistiefe, unter Voraussetzung welcher Vorkenntnisse, mit welcher „Sprachregelung“ und in welchem zulässigen Umfang von Text sowie Aufzählungen von Nebensapekten etc. der Gegenstand zu beschreiben ist. Je höher der Anspruch an die wissenschaftlich exakte und in sich vollständige Darstellung ist, umso schwieriger ist eine wirkliche OMAtauglichkeit zu erreichen. --Jo.Fruechtnicht (Diskussion) 11:34, 13. Mär. 2015 (CET)

Hier geht es ausschließlich darum, den Trafo umfassend zu beschreiben. In einer Enzyklopädie muss das für Leser verständlich aber auch wissenschaftlich exakt geschehen. Im Normalfall will der Leser hier etwas über einen unbekannten Begriff wissen und kann mittels des Artikels sein Wissen deutlich erweitern. Die Oma will wissen, was ein Transformator ist, wozu er gebraucht wird. Ein Abiturient sucht Infos für eine Aufgabe aus dem Ph-Unterricht, einen Ph-Studenten interessiert das im Zusammenhang mit den Maxwellschen Gleichungen. In einer guten Enzyklopädie sollten alle Interessenten Antworten erhalten. Deshalb ist es norwendig, vom Einfachen zum Komplizieren vorzugehen. Die Schwierigkeit besteht darin, komplexe Zusammenhänge (ohne Mathematik) so darzustellen, dass keine Widersprüche zu weiter hinten stehenden, modernen Erkenntnissen entsprechenden Aussagen entstehen. Oder denkst du @Jo.Fruechtnicht anders? Freundliche Grüße vom --Striegistaler (Diskussion) 12:12, 13. Mär. 2015 (CET)

Gegen einen Zustand wie es Dir wohl als Optimum vorschwebt hätte ich nichts einzuwenden – wenn es denn gelänge dies so auf die Beine zu stellen. Du erwähnst ja oben richtig, dass es da einige Schwierigkeiten gibt hinsichtlich der Allgemeinverständlichkeit ohne fachliche Vorbildung einerseits und einem qualitativ höheren Anspruch von Leuten mit fortgeschrittenem Fachwissen. Für letztere gibt es ja eigentlich Fach-und Lehrbücher, die zudem auf verschiedene Ansspruchsbereiche – z.B. Facharbeiter / Grundlagenfporschung und dazwischen - zugeschnitten sind (oder hab ich etwa die Abschaffung der Lehrbücher zugunsten eines Wikipedia-Formats verschlafen?).

Bei der Spannweite wie Du sie oben anpeilst, würde und wird dann ein entsprechender Artikel wie eben beim „Trafo“ ausufernd lang, und immer weniger Leute werden sich den Artikel komplett antun und obendrein ist es für den einzelnen Leser auch schwierig, zu überblicken und zu entscheiden welche von zahlreichen Abschnitten für seinen individuellen Zweck zu lesen nützlich oder aber verzichtbar sind. Insofern sehe ich solche Entwicklungen bei Wikipedia mit einiger Distanz. Freundliche Grüße --Jo.Fruechtnicht (Diskussion) 18:55, 14. Mär. 2015 (CET)

@Jo.Fruechtnicht, das Optimum muss ein Ziel sein. Es werden immer Kompromisse nötig sein. Bei Wikipedia gibt es für die einzelnen Artikel keine "Endredaktion", jeder kann schreiben was er denkt, Hauptsache er hat etwas Gedrucktes als Quelle vorzuweisen. Deshalb ist schon meine Forderung: "In einer Enzyklopädie muss das für Leser verständlich aber auch wissenschaftlich exakt geschehen." nicht erfüllbar. Die Tatsache, dass Artikel von vielen Autoren zeitlich nacheinander an unterschiedlichen Stellen ergänzt und geändert werden, führt zu einem mehr oder weniger chaotischen Produkt. Ein Beispiel ist Transformator. Das müsste eigentlich auf der Basis des jetzigen Artikels neu gegliedert, geschrieben werden. Schon der Vorspann ist mit detaillierten Infos total überladen. Natürlich, wenn man Vorkenntnisse hat, etwas aber ganz genau wissen will, ist das Fachbuch der richtige Weg. Vielfach ist es aber doch so: man begegnet einem unbekannten Begriff. Ich will nur wissen: "Was ist das?". Hier ist WP die erste Wahl, auch bei GOOGLE stehen WP-Artikel weit vorn. Neugierig geworden lese ich weiter, erfahre etwas über Aufbau und Funktion, ich sage mal auf Basis des Realschulniveaus. Anschließen kann sich eine genauere Darstellung der physikalischen Grundlagen mit Mitteln anspruchsvollerer Mathematik (jenseits der Grundrechenarten) und Ausführungen zur technischen, konstruktiven Umsetzung widmen.

Wenn hier weiter so durcheinander geschrieben wird, sehe ich keine Möglichkeit, weiter zu diskutieren. Man könnte ja vielleicht mal einen weiteren Gliederungspunkt anfügen. Ich begann schon vor einiger Zeit!

Was ist: können wir hier, das heißt in einem neuen Unterpunkt, über Textvorschläge sprechen oder soll ich das weiter im Alleingang machen?
--Striegistaler (Diskussion) 21:52, 14. Mär. 2015 (CET)

@ alle: Es ist mir natürlich egal, wo wir diese Diskussion führen, die Frage ist allenfalls warum nicht dort, wo sie hingehört, nämlich hier. Mein Ziel wäre dabei, die Version wieder herzustellen, die jetzt doch ziemlich lange Bestand hatte. Nur möchte ich darüber vorher einen Konsens herbeiführen und nicht ohne Diskussion den Artikel ändern, so wie es hier ein lieber Zeitgenosse fertig gebracht hat(falls er mitliest, wäre es ganz fair sich hier mal zu outen, sonst muss ich mir die Mühe machen in der Versionsgeschichte mal zu blättern). Einen editwar werde ich hierfür allerdings nicht entfachen, dafür ist mir dann doch meine Zeit zu schade.

Zur Frage der "Omatauglichkeit": Ich habe volles Verständnis für Omas und ich verstehe auch, dass der Wissenschaftlichkeit hierdurch Grenzen gesetzt sein können. Was jedoch gar nicht geht, ist Erklärungen zu wählen, die dann beim Leser zu Schlussfolgerungen führen, die den realen Vorgängen exakt entgegen stehen. Ich hab das ja gerade an dem Beispiel Moeller vorgeführt, wie schnell das passieren kann. Dazu auch noch der Hinweis, dass Wikipedia schließlich nicht nur für Omas da ist, sondern auch für technisch echt Interessierte wie Schüler, Studenten, Auszubildende und Leute, die sich beruflich noch weiterbilden wollen. Denen zu liebe haben wir Verantwortung und denen sollte man deshalb auch keinen Unsinn vorsetzen.

Es wäre natürlich schön, wenn man auch mal jemand zur Sache Stellung beziehen würde, da hab ich bisher noch recht wenig gesehen. Also worauf warten wir? MfG. --Elmil (Diskussion) 11:59, 13. Mär. 2015 (CET)

Elmil, wir haben prinzipiell die gleiche Meinung. Unterschiede gibt es wahrscheinlich nur in der Interpretation. Schreibe auf meiner DS, besser schickst du mir eine E-Mail. Da können wir uns auch über WP-Relevanz von Literatur unterhalten. Das gehört nicht hier her. --Striegistaler (Diskussion) 12:39, 13. Mär. 2015 (CET)

@Elmil: Du schreibst: „ weil ein Strom keinen Fluss induziert“ und „Weil er an diesem von der Primärspannung eingeprägtem Fluss nichts ändern kann“. Du sagst also, dass der (magnetische) Fluss nicht vom (elektrischen) Strom abhängt, sondern von der (elektrischen) Spannung. Dies widerspricht sämtlichen Lehrbüchern und allen einschlägigen Artikeln hier auf WP. Tatsächlich induzieren natürlich bewegte (elektrische) Ladungen (also elektrischer Strom) einen (magnetischen) Fluss und nicht die (elektrische) Spannung. Sonst würden zwei ruhende elektrische Ladungen mit nicht identischem (elektrischen) Potenzial zwischen sich ein Magnetfeld aufbauen, was nicht der Fall ist.
Könntest du deine Aussagen bitte präzisieren? Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   13:58, 13. Mär. 2015 (CET)

Danke Troubled asset! Kannst du dir vorstellen, bei der physikalisch exakten Darstellung z. B. für die Oma mitzuarbeiten? Ich habe das hier angeleiert und suche Mitarbeiter. Freundliche Grüße --Striegistaler (Diskussion) 14:15, 13. Mär. 2015 (CET)

@troubled@sset: dieser Widerspruch beruht nur auf einer Verständnisschwierigkeit.

Ein Strom baut ein magnetisches Feld auf (Dimension A/m). Welchen magnetischen Fluss (Dimension Vsek) das zur Folge hat, ist eine Frage der magnetischen Leitfähigkeit des umgebenden Mediums.

Eine Spannung, die man z. B. an eine Leiterschleife legt, erzeugt in der Fläche, die von dieser Schleife berandet wird, eine Magnetflussänderung (Dphi/dt) und nach einer endlichen Einwirkunszeit einen entsprechenden Magnetfluss gemäß dem Integral (Udt) über diese Zeit. Jetzt hängt von der magnetischen Leitfähigkeit der Anordnung ab, welcher Strom dann in der Schleife fließt , d. h. welche magnetische Feldstärke dazu erforderlich ist.

Zunächst sind beide Betrachtungsweisen gleichwertig. Warum es beim Trafo so wichtig ist, von der Spannung zum Fluss zu gehen hat u. a. folgenden Grund: Einmal schicke ich keinen mir bekannten Strom in die Primärspule, sondern ich lege sie an eine mir bekannte Spannung. D. h. die Ausgangslage ist nicht "Strom" sondern "Spannung". Zum anderen ist der Magnetfluss bzw. seine Änderung die Größe, die für die Induktion der Sek.-Spannung sorgt. Diesen bekommt man aus der Spannung unmittelbar ohne Kenntnis über den magnetischen Kreis und zwar eindeutig. (nach der Art: Sag mir die Spannung pro Windung und die Frequenz, so nenne ich unmittelbar den Magnetfluss, egal wie der Kern beschaffen ist). Geht man vom Strom aus, so kommt man ohne exakte Kenntnis der Eigenschaften des Kerns nie zum Fluss, der aber wichtig ist für die Entstehung der Sek.-Spannung. Anders ausgedrückt: Für einen Strom gibt es abhängig von der Vielfalt meist unbekannter Kerneigenschaften viele Flüsse. Dies ist einer der wesentlichen Gründe. Es gibt aber dazu noch andere, z. B. die Begründung dafür ,dass das, was der Moeller da bezüglich der Wirkung des Sek.-Stromes schreibt Quatsch ist (siehe oben). Mfg --Elmil (Diskussion) 15:21, 13. Mär. 2015 (CET)

Du bist einigen Irrtümern zum Opfer gefallen. Verzeihbar ist deine Behauptung, dass A/m und Vs Dimensionen sind. Es handelt sich um physikalische Einheiten. Wenn du dann schreibst: "Eine Spannung, die man z. B. an eine Leiterschleife legt, erzeugt in der Fläche, die von dieser Schleife berandet wird, eine Magnetflussänderung (Dphi/dt)" ist das falsch, denn Dphi/dt= - u ind, also nicht die angelegte somdern die induzierte Spannung. Eine Spannung (allein) kann nur ein elektrisches Feld erzeugen. Mehr will ich dazu jetzt nicht sagen! --Striegistaler (Diskussion) 16:23, 13. Mär. 2015 (CET)

@Elmil:

• Zunächst stelle ich fest, dass du auf meine Frage nicht so recht eingegangen bist … wie sieht das jetzt aus mit dem Magnetfeld zwischen zwei ruhenden elektrischen Ladungen?

Antwort. Ich habe geschrieben: Ein Strom, d. h. das sind Ladungsträger in Bewegung, erzeugt ein magnetisches Feld. Ruhende Ladunsträger tun dies nicht.

• „Einmal schicke ich keinen mir bekannten Strom in die Primärspule, sondern ich lege sie an eine mir bekannte Spannung. D. h. die Ausgangslage ist nicht "Strom" sondern "Spannung".“ Das ist trivialerweise richtig und hier nicht bestritten, aber auch nicht das Thema. Hier geht es darum, ob du mit deiner Behauptung recht hast, dass der magnetische Fluss ausschließlich von der Spannung abhängt und nicht vom Strom, der als Konsequenz der angelegten Spannung fließt.

Antwort: ja die Spannung erzeugt den magnetischen Fluss. Einfacher Nachweis: In jedem Trafokochbuch findet man die bekannte Formel, mit der aus der Spannung der Fluss zu berechnen ist:

$U=4,44\cdot \Delta \Phi \cdot f\cdot \mathbb {N} \,$

Kann man natürlich auch nach phi auflösen:

$\Delta \Phi ={\frac {U}{4,44\cdot f\cdot N}}\,$

Sag mir bitte, wo da ein Strom vorkommt?

Im $\Phi$: $\Phi =B\cdot A,B=\mu \cdot N\cdot {\frac {I}{l}}$
Außerdem muss man die vom magnetischen Fluss im Sekundärkreis induzierte Spannung (die zunächst keinen Stromfluss im Sekundärkreis voraussetzt – die Spannung an der Sekundärspule liegt auch bei offenem Sekundärkreis an) unterscheiden von der Entstehung dieses magnetischen Flusses im Primärkreis. Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   22:00, 13. Mär. 2015 (CET)

Antwort: Ja genau, da gehhst Du von I aus, aber dann brauchst Du l (Eisenweglänge) und µ. Wie groß ist µ bei einem Eisenkern? Immer abhängig von B, stark nichtlinear, eine fast nicht handhabbare Größe. Viel Spaß! Und noch zu Deine verschiedenen Flüssen. Um Gottes willen nein nein nein, es gibt im Kern nur einen Fluss. MfG. --Elmil (Diskussion) 22:12, 13. Mär. 2015 (CET)

Es geht hier in der Diskussion zunächst einmal nicht darum, wie man in der Praxis unter idealisierenden Annahmen bestimmte Größen sinnvollerweise berechnet, sondern darum, wie man die zugrunde liegenden physikalischen Vorgänge so verständlich wie möglich erklärt. Und da finde ich deine Position, dass die in der Sekundärspule induzierte Spannung direkt von der Primärspannung abhängt und unabhängig davon ist, ob in der Primärspule überhaupt ein Strom zu fließen beginnt, nicht hilfreich. Und von mehr als einem Fluss im Kern habe ich nirgends geschrieben. Natürlich gibt es nur einen (resultierenden) Fluss im Kern, der sich aus der Summe aller einen Fluss im Kern verursachenden Vorgänge ergibt. Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   22:33, 13. Mär. 2015 (CET)

• Eine Spannung, die man z. B. an eine Leiterschleife legt, erzeugt in der Fläche, die von dieser Schleife berandet wird, eine Magnetflussänderung (Dphi/dt) und nach einer endlichen Einwirkunszeit einen entsprechenden Magnetfluss gemäß dem Integral (Udt) über diese Zeit.“ Wirklich? Der Magnetfluss entsteht allein aufgrund der angelegten Spannung und völlig unabhängig vom Strom, der aufgrund dieser Spannung fließt? Und was ist, wenn (gleich große und gleich geformte) Leiterschleifen aus unterschiedlich leitfähigem oder gar aus nicht leitendem Material verwendet werden und deshalb unterschiedlich viel oder auch gar kein Strom fließt? Entsteht dann trotzdem immer der gleiche magnetische Fluss – Spannung und berandete Fläche bleiben ja gleich?

Antwort: ja, der Fluss entsteht durch die angelegte Spannung (siehe Formel oben). Der Fluss seinerseits benötigt im Kernwerkstoff eine bestimmte Feldstärke und die erfordert in der Spule einen zugehörigen Strom. Der Fluss steht in diesem Fall in der Kausalkette ganz vorne und ist unabhängig von den Eigenschaften des magn. Kreises. Der Strom als abgeleitete Größe steht in der Kausalkette ganz hinten (wobei die magnetischen Eigenschaften des Magnetkreises hierfür noch eine einen entscheidenden Einfluss haben). Die Schleife muss natürlich leitfähig sein, der besagte Strom muss natürlich fließen können. Der Widerstand der Schleife hat da seine Grenzen, wo der ohmsche Spannungsabfall IxR eine nicht mehr zu vernachlässigenden Anteil an der gesamten Spannung hat. Bei Trafos kann man den Widerstand der Primärspule bzw. das IxR in diesem Zusammenhang weitgehend vernachlässigen.

Nachfrage: „Die Schleife muss natürlich leitfähig sein, der besagte Strom muss natürlich fließen können.“ Warum? Wenn es doch auf den Strom überhaupt nicht ankommt und der magnetische Fluss vollkommen unabhängig davon sein soll, ob ein Strom fließt oder nicht? Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   21:32, 13. Mär. 2015 (CET)

Antwort: Natürlich muss ein Magnetisierunsstrom fließen können, weil zum Fluss im Magnetkern immer ein entsprechendes Magnetfeld gehört und das benötigt einen Strom. Man darf nur nicht mit dem Strom anfangen, weil daraus der Fluss praktisch nicht zu ermitteln ist (siehe auch etwas weiter unten).MfG --Elmil (Diskussion) 21:59, 13. Mär. 2015 (CET)

Was man wie am besten berechnen kann, ist hier zunächst nicht das Thema. Es geht um die verständliche Darstellung der zugrunde liegenden physikalischen Prinzipien. Und du sagst ja selbst: Zum Fluss gehört ein Magnetfeld, und das benötigt einen Strom. Zunächst muss aufgrund der an die Primärspule angelegten Spannung ein Strom fließen, daraus entsteht dann erst die ganze Magnetsache, die auf den Strom in der Primärspule zurückwirkt und in der Sekundärspule die Spannung induziert. Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   22:16, 13. Mär. 2015 (CET)

Da hast du Recht. Wie sich was am besten berechnen lässt, ist hier nicht das Thema.--Scientia potentia est (Diskussion) 22:27, 13. Mär. 2015 (CET)

• „Jetzt hängt von der magnetischen Leitfähigkeit der Anordnung ab, welcher Strom dann in der Schleife fließt , d. h. welche magnetische Feldstärke dazu erforderlich ist.“ Wirklich? Ich dachte immer, der Strom, der bei gegebener Spannung fließt, hängt zunächst einmal von der elektrischen Leitfähigkeit des Leiters ab … ?

Antwort: Ja, das dachte ich mir schon, dass du das dachtest. Das wäre schlimm, wenn bei einem Trafo der Magnetisierungsstrom durch den Widerstand der Primärspule bestimmt wäre. Nein, bei einer so hoch induktiven Anordnung ergibt sich der Strom aus dem induktiven Widerstand, der Ohmsche Widerstand spielt praktisch keine Rolle.

Dass in der idealisierten Darstellung eines Trafos mit null elektrischem Widerstand gerechnet wird, ist in der Praxis sinnvoll, aber bereits eine auf die Vereinfachung der Berechnungen hin optimierte Modellannahme. Wir versuchen hier aber zunächst einmal eine optimal verständliche Darstellung der physikalischen Vorgänge zu erarbeiten. Die von dir propagierte Rückwärts-Berechnungsmethode ist für konkrete Berechnungen sinnvoll, fördert aber nicht ein tiefergehendes Verständnis der physikalischen Abläufe. Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   12:39, 14. Mär. 2015 (CET)

• „Zum anderen ist der Magnetfluss bzw. seine Änderung die Größe, die für die Induktion der Sek.-Spannung sorgt. Diesen bekommt man aus der Spannung unmittelbar ohne Kenntnis über den magnetischen Kreis und zwar eindeutig.“ Wirklich? Warum macht man dann Primärspulen mit unterschiedlichen Windungszahlen, wenn es doch nur auf die Spannung ankommt, also auf die Potenzialdifferenz zwischen den beiden Spulen-Enden? Müsste dann nicht der resultierende magnetische Fluss unabhängig sein von der Zahl der Windungen?

Antwort: Wie aus der o. g. Formel hervorgeht bestimmt die Spannung pro Windung (ich gestehe, da habe ich vorhin etwas zu schlampig formuliert), also richtig ist die Spannung pro Windung den Fluss. In einer realen Anordnung ist dieser aber limitiert durch eine maximale Flussdichte (=Fluss/Kernquerschnitt). Für die ist der Buchstabe B reseviert und die Größe heißt Induktion mit der physikalischen Einheit Tesla (= Vsek/m²). Bei realen Kernmaterialien sollten Werte zwischen 1 u. 2 Testla nicht überschritten werden, sonst Sättigung. Stößt man nun an diese Grenze, muss man den Fluss, d. h. die Windungsspannung herabsetzen (so man den Kernquerschnitt nicht vergrößern kann) und das geschieht bei gegebener Spannung durch erhöhen der Windungszahl. Der magnetische Fluss ist bei gegeb. Spannung selbstverständlich nicht von der Windungszahl unabhängig.

Aus der (elektrischen) Spannung pro Windung lässt sich der (magnetische) Fluss berechnen (wenn man in der Praxis sinnvolle idealisierende Annahmen trifft), die Spannung ist aber nicht die unmittelbare physikalische Ursache für die Entstehung des magnetischen Flusses. Da muss schon ein Strom fließen, sonst nützt die Spannung gar nichts. Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   12:39, 14. Mär. 2015 (CET)

• „(nach der Art: Sag mir die Spannung pro Windung und die Frequenz, so nenne ich unmittelbar den Magnetfluss, egal wie der Kern beschaffen ist).“ Abgesehen davon, dass du dir hier selbst widersprichst, weil es hier plötzlich nicht mehr auf die Spannung über die gesamte Spule ankommen soll, sondern auf die Spannung pro Windung (also Gesamtspannung dividiert durch Windungszahl) – was ist, wenn ich einmal eine Spule aus einer Windung nehme und eine Spannung von einem Volt anlege (Spannung: ein Volt pro Windung), und dann zum Vergleich eine Spule aus zehn Windungen nehme und eine Spannung von zehn Volt anlege (wieder ein Volt pro Windung) – bekomme ich dann wirklich den identischen magnetischen Fluss?

Antwort: ja, wie ich eben erläutert habe, 1 V/1 Wd führt zum gleichen fluss wie 10 v bei 10 Wd. (nicht signierter Beitrag von Elmil (Diskussion | Beiträge) 20:37, 13. Mär. 2015 (CET))

B=(Wurzel(2)*u)/(2pi*f*N*A) oder? Demnach erhalte ich einen identischen Fluss. Das nutzt man bei Wicklungen mit Anzapfungen für verschiedene Spannungen. --Scientia potentia est (Diskussion) 17:27, 13. Mär. 2015 (CET)

Hmmm … in den mir geläufigen Formeln für die magnetische Flussdichte B kommt die Stromstärke vor und die magnetische Permeabilität, die fehlen beide bei deiner Formel. In den mir geläufigen Formeln wächst die Flussdichte bei einer Spule linear mit der Windungszahl, bei dir sinkt sie mit zunehmender Windungszahl. Dafür gibt es in deiner Formel eine lineare Abhängigkeit von der Frequenz, die ich spontan jetzt nicht einordnen kann … könntest du diese Formel bitte mal erläutern oder einen Link posten, wo diese Formel hergeleitet wird? Danke, Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   19:05, 13. Mär. 2015 (CET)

Phi=B*A; u_dach=-2pi*f*A*n*B_dach; ob ich nun mit i*N oder u/N rechne....egal. Wenn ich ixN rechne und i konstant halte, steigt natürlich B, aber i wird bei einer realen Trafokonstruktion nicht konstant bleiben, wenn ich N steigere. Beispiel Netztrafo: Dort stuft man auf der OS-Seite, wenn die OS-Spannung schwankt, um die US-Spannung konstant zu halten. Wenn auf der OS-Seite z.B. die Spannung steigt, werden zusätzliche Windungen dazugeschaltet, der Strom sinkt bei gleicher Leistung und sowohl mit i*N als auch mit u/N bleibt B gleich. Gerade wenn ich einen Trafo auslege, ist es viel einfacher, mit der Spannung zu rechnen, weil ich mir keine Gedanken über ein µ oder einen Strom machen muss.--Scientia potentia est (Diskussion) 20:48, 13. Mär. 2015 (CET)

Die Transformatorenhauptgleichung, natürlich. Hatte ich aufgrund der ungewohnten Darstellung nicht gleich erkannt. Wir wollen hier aber nicht überlegen, wie man am einfachsten rechnet, wenn man einen Trafo auslegen will, sondern wie man das physikalische Verständnis der grundlegenden Funktionsweise optimal erklären kann. Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   15:54, 14. Mär. 2015 (CET)

Ich schreibe dir gern zum dritten mal hier drunter, dass es mir darum nicht ging.--Scientia potentia est (Diskussion) 16:13, 14. Mär. 2015 (CET)

Auch dazu gleich noch eine Antwort: Genau, jetzt siehst sebst, in welche Lage du dich gebracht hast. Wenn man vom Strom auf den Fluss kommen will, geht nichts ohne Kenntnis der magnetischen Eigenschaften des Kerns (z. B. µ und Eisenweglänge) µ ist meist selbst abhängig von B, d. h. da ist nichts linear. Das geht nur über Annäherungen und Kennlinien usw. Es ist nicht exakt lösbar. Also vergessen. Von der Spannung zum Fluss funktioniert immer und haargenau. Eine genaue Bestimmung des Stromes wäre aus dem Fluss natürlich ähnlich umständlcih und auch nur als Annäherumng möglich, der Vorteil ist aber: Den Strom braucht man nicht, höchstens als Kontrollwert ansonsten spielt er keine Rolle. --Elmil (Diskussion) 21:46, 13. Mär. 2015 (CET)

Den Strom braucht man vielleicht nicht für bestimmte Berechnungen, man braucht ihn aber in der physikalischen Realität, damit überhaupt ein magnetischer Fluss entstehen kann. Und hier geht es um das Wecken von Verständnis für die physikalischen Vorgänge, nicht um die möglichst einfache Berechnung. Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   12:55, 14. Mär. 2015 (CET)

Du hast eine Frage gestellt, bzw. Aussagen getätigt und eine Antwort erhalten. Mehr nicht.--Scientia potentia est (Diskussion) 13:01, 14. Mär. 2015 (CET)

• Und wenn es nur auf die Spannung ankommt (egal ob insgesamt oder pro Windung) – wie kann es dann bei zu hoher Stromstärke im Trafo plötzlich zu Sättigungseffekten kommen? Die Spannung bleibt doch die gleiche … ?

Auch so ein Knieschuss: Noch so hohe Lastströme führen nie zu Sättigungseffekten im Kern, weil Lastströme den Fluss im Kern nicht verändern können. Bei realen Trafos gibt es sogar eher einen gegenläufigen Trend. Wegen des Spannungsabfalls an der Primärwicklung sinkt bei hohen Strömen der Fluss bzw. die Kernsättigung. Mit Grüßen auch an Herrn Moeller --Elmil (Diskussion) 21:25, 13. Mär. 2015 (CET)

Tut mir leid, du hast mich noch nicht überzeugt, dass die Darstellung in der gesamten Literatur falsch und deine Darstellung allein richtig ist.
Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   16:52, 13. Mär. 2015 (CET)
@Striegistaler: Zur Kenntnis :-)

Troubled @sset, danke für die Info! Ich denke, wir sind der gleichen Meinung --Striegistaler (Diskussion) 17:07, 13. Mär. 2015 (CET) @Elmil, ich habe das nicht alles "nachgedacht". Kann es sein, dass bei deiner Darstellung eine generelle Verwechslung von angelegter Spannung und induzierter Spannung vorliegt, bei dir, evtl. auch in der dir zur Verfügung stehenden Literatur? Einen schonen Abend wünscht der --Striegistaler (Diskussion) 17:31, 13. Mär. 2015 (CET)

@striegistaler: Dann halt pysikalische Einheiten, Du hast natürlich recht. Ist ziemlich unwesentlich. Wesentlich ist, dass man sie kennt und auch auseinanderhalten kann. Übrigens auch meine Formulierung "erzeugt in der Fläche, die ...." ist nicht ganz korrekt. Es muss heißen "senkrecht zur Fläche,..."

Den anderen Irrtum muss ich zurückgeben. Das scheint vielfach nicht bekannt zu sein, das Induktionsgesetz gilt in beiden Richtungen. Beide Größen, u oder dphi/dt können Ursache sein, die jeweils andere ist dann die Wirkung. Es ist auch nicht notwendig, zwischen angelegter und induzierter Spannung zu unterscheiden, da beide sowieso gleich sind solange man ohmsche Spannungsabfälle vernachlässigen kann bzw. darf. Bei einem üblichen Trafo ist das fast immer gegeben, weil die Magnetisierungsströme relativ klein sind.

@Troubled @sset: Darf ich meine Antworten gleich hinter Deine jeweiligen Einwände schreiben. Ich weiß, das sollte man nicht tun, nur liest sichs dann leichter, wenn Punkt für Punkt beantwortet wird. MfG. --Elmil (Diskussion) 17:32, 13. Mär. 2015 (CET)

@Elmil: Gerne, versuchen wir es. Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   18:55, 13. Mär. 2015 (CET)

Elmil, kann es sein, dass du das Minuszeichen im Induktionsgesetz übersehen hast? --Striegistaler (Diskussion) 18:02, 13. Mär. 2015 (CET)
ich muss jetzt leider weg.

Gleichungssysteme sind ein Segen für die Menschheit. Mit zwei Gleichungen ist es möglich, Größen zu berechnen, obwohl eine der in beiden Gleichungen vorkommenden Variablen unbekannt ist. Ich zeige das mal an einem Beispiel aus der Mechanik: Für die gleichmäßig beschleunigte Bewegung gilt v=2s/t und v=at. --> 2s/t = at --> s = at²/2 und auch v = wurzel(2as). In der ersten Gleichung kommt keine Geschwindigkeit v vor, in der zweiten keine Zeit t. Kein normaler Mensch aber kommt auf die Idee zu sagen: Der Weg ist unabhängig von der Geschwindigkeit (Gl. 1) oder/und die Geschwindigkeit ist unabhängig von der Zeit (Gl. 2). Genauso so aber argumentierst du @Elmil. --Striegistaler (Diskussion) 23:56, 13. Mär. 2015 (CET)

Sehr richtig. Man kann das auch mit einem noch näherliegenden Beispiel illustrieren: P = U·I, und da U = I·R, ist also P = I²·R. Deshalb spannungstransformiert man Strom für den Transport hoch, weil die Verluste im Quadrat der Stromstärke ansteigen und deshalb eine möglichst niedrige Stromstärke sinnvoll ist. Man kann aber natürlich auch so umwandeln: I = U/R, also P = U²/R. Vom Zahlenwert kommt da das Gleiche raus, aber diese Formel ist weniger hilfreich für das Verständnis, insbesondere wenn man dann argumentiert, auf die Stromstärke käme es nicht an, denn in der Formel stehe nirgendwo was von Stromstärke …
Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   12:16, 14. Mär. 2015 (CET)

u/N und i*N zu betrachten, macht schon Sinn, um den Einfluss von Überspannungen und Kurzschlussströmen auf den Kern zu verstehen. Hilfreich ist das für die Schutztechnik von Transformatoren. Das sind dann aber weiterführende Betrachtungen, wie man sie z.B. in Artikeln wie Einschalten des Transformators anbringen kann.--Scientia potentia est (Diskussion) 12:35, 14. Mär. 2015 (CET)

Das ist ja alles richtig, aber in diesem Abschnitt sollte es doch um OmA gehen (wie funktioniert ein Transformator physikalisch?) und nicht um den Einfluss von Überspannungen und Kurzschlusströmen und wie man das wenigstens näherungsweise sinnvoll berechnen kann. Ich finde einfach die Argumentation „in den (idealisierten) Formeln kommt die Stromstärke nicht explizit vor, also hat sie keine physikalische Bedeutung“ für das angestrebte Verständnis nicht hilfreich. Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   12:47, 14. Mär. 2015 (CET)

Habe ich was zu weiterführenden Betrachtungen in anderen Artikeln geschrieben oder nicht?--Scientia potentia est (Diskussion) 12:53, 14. Mär. 2015 (CET)

Zur Frage nach dem Vorzeichen: es ist richtig, da gibt es ein Minuszeichen, mit dem zum Ausdruck gebracht wird, dass die induzierte Spannung der angelegten Spannung immer entgegen gerichtet ist. Das berührt aber die Erklärung des Trafo Grundprinzips nur am Rand.
Auch dein Beispiel aus der Mechanik hat nichts mit unserem Problem zu tun. Das sind alles Größen, die man ineinander umrechnen kann. "Da kommt kein v vor" ist nur vordergründig so, a*t ist v. Beim Trafo kannst du den Fluss (der für die Übertragung der Spannung entscheidend ist) nicht mehr eindeutig aus dem Magnetisierungsstrom bestimmen. Wobei es gar nicht auf die Berechnung der Größen ankommt, sondern ob die Zusammenhänge eindeutig sind oder vieldeutig. Der Zusammenhang zwischen Spannung und Fluss ist eindeutig, was für den zwischen Strom und Fluss nicht gilt. Deswegen ist dieser Einstieg für eine Grundsatzbetrachtung der ungeeignetere.
Es ist sogar so, dass in dem gedachten Fall, es gäbe einen Magnetwerkstoff mit einem µ, das gegen unendlich geht, gar kein Magnetissierungsstrom mehr fließt (besser ausgedrückt er ginge gegen 0). Der Trafo würde aber trotzdem funktionieren, weil Phi=f(u) immer gilt, auch ohne Strom. Das Grundprinzip ist immer auf diese sehr einfache Beziehung zurückführbar:

${\frac {U_{1}}{w_{1}}}={\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} t}}={\frac {U_{2}}{w_{2}}};$

Es ist auch nicht so, dass ich den Strom verleugne, weil er im Induktionsgesetz nicht vorkommt. Er kommt ja im Artikel später dann auch vor. Ich habe ja mal weiter oben geschrieben, beide Betrachtungsweisen sind zunächst gleichwertig. Nur beim spannungsgespeisten Trafo wäre es geradezu hirnrissig mit unbekannten und undefinierbaren Strömen umzugehen und die so simple Beziehung zwischen Spannung und Fluss zu ignorieren. Ich weiß wirklich nicht, mit welcher Erkenntnisresistenz man ausgestattet sein muss um das nicht zu begreifen. --Elmil (Diskussion) 13:33, 14. Mär. 2015 (CET)

„Knieschuss“, „hirnrissig“, Erkenntnisresistenz“: Ich habe eine extrem hohe Toleranz gegen persönliche Angriffe, tu dir also bitte auch in Zukunft keinen Zwang an. Alle, die hier mitlesen, wissen aber natürlich inzwischen, wie sie dich einzuschätzen haben.
Ich habe mittlerweile in einem halben Dutzend einschlägiger Fachbücher noch einmal nachgelesen: Alle sind sich einig, dass der magnetische Fluss durch bewegte Ladungen entsteht und nicht durch die angelegte Spannung. Natürlich braucht es die Spannung, damit die Ladungen sich zu bewegen beginnen, der magnetische Fluss entsteht aber nicht durch die Spannung. Ein Isolator in Spulenform erzeugt keine magnetischen Effekte, egal welche Spannung man anlegt.
Konkrete Berechnungen sind (unter den üblichen idealisierenden Annahmen) mit der Spannung sinnvoll. Als Erklärung der physikalischen Realität führt die Behauptung „der magnetische Fluss entsteht direkt und allein durch die Spannung, bewegte Ladungen sind dazu nicht nötig“ aber in die Irre. Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   15:54, 14. Mär. 2015 (CET)

Habe nun ich nicht geduldig und verständnisvoll alle Deine Wirklich-Fragen beantwortet und versucht die pysikalischen Grundlagen zu erläutern? Das hat aber überhaupt nichts bei Dir bewegt. Du hast auch meine Argumente nie widerlegt, vielfach bist Du nicht mal darauf eingegangen. Alles, was ich vernehmen konnte, dass Dein Standpunkt unverrückbar ist. Dabei haben mir viele Deiner Einwände gezeigt, dass Du -- vorsichtig ausgedrückt -- große Probleme hast überhaupt zu verstehen, was in einem Trafo vorgeht. Zuletzt sind mir schon Zweifel gekommen, ob ich da etwa nicht irgend welchen Trollos aufgesessen bin. Kannst Du vielleicht verstehen, dass man da auch mal etwas ungeduldig wird. Dabei sollten meine Ungeduldsbezeugungen kein persönlicher Angriff sein und wenn so angekommen ist, dann bitte ich das zu entschuldigen.

Was Dein halb Dutzend Bücher betifft, ja , weiß ich, vielleicht könnte ich noch ein weiteres halbes Dutzend dazu stellen. Deshalb beschränke ich mich hier immer als Beleg auf Küpfmüller (Einführung in die theoretische Elektrotechnik). Ich kann auch nichts dafür, dass im Induktionsgesetz kein Strom vorkommt, dafür aber ein glasklarer Zusammnhang zwischen Spannung und Magnetfluss. Vielleicht wäre es hilfreich für Dich, wenn Du Dich damit mal beschäftigen würdest. Da würdest Du dann auch gleich finden, dass es sich bei der Induktionschleife, so sie eine Spannung liefern soll, immer um eine Leiterschleife handelt. Ich hab´s ja auch schon mal erläutert, hat aber anscheinend nichts gebracht. (Nebenbei gesagt, es geht sogar ohne Leiterschleife, aber dann wird aus der Spannung ein elektrisches Feld. Hat aber jetzt nichts mit Trafos zu tun.) Mfg. --Elmil (Diskussion) 17:30, 14. Mär. 2015 (CET)

Nachdem du dich bei deiner Darstellung auf den Küpfmüller beziehst, den ich nicht vorliegen habe, habe ich mal bei der Buchvorschau bei Amazon nachgeschaut, was der Küpfmüller tatsächlich so schreibt. Ich zitiere hier zwei kleine Stellen aus Kapitel 23, 18. Auflage (Kursive Hervorhebungen im Original):

• Kapitel 23.1, „Der Induktivitätsbegriff“, Seite 365 f: Wenn ausschließlich magnetisch neutrale Stoffe in der Umgebung des Stromkreises vorhanden sind, oder Stoffe mit konstanter Permeabilität, dann ist nach dem Durchflutungsgesetz die magnetische Erregung an jeder Stelle des Raumes proportional der Stromstärke im Leiter. Daher ist auch der von dem Stromkreis ingesamt erzeugte magnetische Fluss jederzeit proportional dem Augenblickswert der Stromstärke $\textstyle i$, so dass man schreiben kann $\textstyle \Phi _{g}=L\cdot i$. $\textstyle L$ ist also der Proportionalitätsfaktor zwischen dem magnetischen Fluss und dem diesen Fluss erzeugenden und mit ihm im Rechtsschraubensinn verketteten Strom $\textstyle i$.
• Kapitel 23.2.2, „Induktivität einer Zylinderspule“, Seite 367 f: Bei einer zylindrischen Spule mit $\textstyle N$ Windungen, deren Länge $\textstyle l$ groß gegen die Abmessungen ihres Querschnittes $\textstyle A$ ist und in welcher der Strom $\textstyle i$ fließt, … gilt $\textstyle H={\frac {iN}{l}}$; damit wird $\textstyle B=\mu {\frac {iN}{l}}$, $\textstyle \Phi =\mu A{\frac {iN}{l}}$ und $\textstyle \Phi _{g}=N^{2}{\frac {\mu A}{l}}$.

Inwiefern wird deine Darstellung (Magnetfluss folgt aus Spannung an der Spule, nicht aus Strom in der Spule) dadurch gestützt? Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   10:16, 15. Mär. 2015 (CET)

Weitere n-te Äusserung bzw. Bitte dazu:

1. Es ist sehr sinnvoll mit konkreten Quellen zu argumentieren, wie es Troubled asset nun begonnen hat. Bitte nicht Referenzen wie "In halben Dutzend von Büchern steht das so und so" angeben. Sowas hilft nicht weiter, da nicht nachvollziehbar was das sein soll. (Nebenbei, diese Aussagen aus Küpfmüller passen sowohl inhaltlich als auch das hier erwähnte Zitat daraus.)
2. Inhaltlich, nur so ganz grob und scheinbar scheint es da abseits Magnetisierungsstrom und anderen Details bei den Grundlagen Verständnisschwierigkeiten zu geben: Bei zeitlich sich ändernden magnetischen Fluss tritt immer ein elektrisches Wirbelfeld in der Umgebung auf. Z.B. rund um den Weicheisenkernschenkel eines Trafos. Entlang einer Leiterschleife (z.b. um den Weicheisenkern rundherum, der Weg ist dabei wichtig) tritt, da ein elekrisches Wirbelfeld entlang der Leiterschleife vorliegt, eine elektrische Spannung (Potentialdiifferenz) auf, die bei offener Leiterschleife gemessen werden kann. -> Induktionsgesetz. Da da die Wegabhängigkeit mit reinkommt, gelten dann auch nicht mehr die Kirchhoffschen Gesetze (Maschenregel). Magnetische Wirbelfelder, so als Art Gegenstück dazu und beispielsweise rund um einen Leiter herum, treten nun bei einen elektrischen Strom (Gleich- oder Wechselstrom) durch den Leiter auf. Der magnetische Fluss (und natürlich dessen zeitliche Änderung) bedingt ein magnetisches Feld. Als Quelle zu diesem Bereich würde ich den Schwab, "Begriffswelt der Feldtheorie", ISBN 3-540-42018-5 (in verschiedenen Auflagen) in Kapitel 2. und 3. empfehlen. Vorallem, dies aber bitte nur als meine Privatmeinung bzw. Beobachtung zu verstehen, hat für (Elektro)techniker wie auch meinereiner, die mit der Begriffswelt/Vorstellungen aus dem eher klassischen Bereich Physik und deren Feldtheorie sich oft schwer tun, die Darstellung im Schwab seinen Büchlein so manche Aha-Effekte parat. Es gibt aber auch sonst gerade in diesem Bereich sehr viel sehr gute (deutschsprachige) Literatur, Küpfmüller zählt da auch dazu.--wdwd (Diskussion) 13:55, 15. Mär. 2015 (CET)

@troubled@sset:

Alles wunderbar und unbestritten, deckt sich auch mit dem, was von mir schon mal so beschrieben. Siehe weiter oben mein Beitrag beginnend "Dieser Widerspruch beruht auf einer Verständnisschwierigkeit". Und wenn man Bei Küpfmüller eine Stelle sucht, wo Induktivität erklärt wird, kommen natürlich diese Gleichungen vor. In der letzten muss übrigens etwas falsch sein. Da muss es wohl L heißen statt phi_g. Denk ich mir wenigstens, vielleicht täusch ich mich auch.

Nur die Trafoerklärung bei K. sieht anders aus, mindestens in meiner schon älteren Ausgabe. Und dies ist gut so und zwar aus folg. Gründen:

1. Bei Trafos hat man fast immer einen Kern aus einem ferromagnetischen Material. Die haben die dumme Eigenschaft, dass µ nicht konstant ist sondern es hängt in einem sehr weiten Rahmen von B ab. D. h. die Abhängigkeit des Flusses von einem gegebenen Strom ist stark nichtlinear. Also wären an dieser Stelle die Rechenkünste schnell am Ende. Hält man sich an das Induktionsgesetz, ist die Definition ( ich sag jetzt mal bewußt nicht "Berechnung") des Magnetflusses ein Kinderspiel.

2. Selbst wenn man nichts berechnen will, sonder nur verstehen, hilft das Induktiongesetz wesentlich weiter. Abgeleitet nach dem Induktionsgesetz ist der Fluss die Integralfunktion der Spannung, also z. B. bei Sinus-Wechselspannung wieder ein 90° verschobenen Sinus. Dabei ist wichtig, dass dieser Flussverlauf zwingend und unverrückbar an den Spannungsverlauf gekoppelt ist. Man sagt: Die Spannung prägt den Fluss ein. Mit einem Vergleich aus der Mechanik: So wie eine Pleuelstange mit einem Schwungrad verbunden ist, so hängt der Flussverlauf an der Spannung.

Dies spielt dann bei weiteren Verständnisfragen eine wesentliche / entscheidende Rolle. Ein Beispiel: Was macht der Sek.-Strom mit der Magnetisierung des Kernes? Antwort: Er macht eben nichts, weil er nicht kann, den Fluss im Kern prägt nur die Spannung ein. So muss ein Sek.-Strom zwangsläufig durch eine "Zusatzstrom" (Formulierung Küpfmüller) auf der Primärseite kompensiert werden. Oder: Kann der Kern durch einen hohen Laststrom gesättigt werden? Antwort Nie und nimmer, weil s. o.

Weiteres Beispiel: Ein Trafo überträgt die Primärspannung stets kurvenformgetreu. Warum? Weil der Fluss als Integralfunktion der Spannung entsteht und durch Differenziation daraus wieder die Sek.-Spannung.

So gäbe es noch andere Beispiele für Verhaltensweisen von Trafos, deren Erklärung ein fundiertes Verständnis dieser Spannungs----Flusskopplung zwingend voraussetzt. Deshalb ist es so wichtig, bei der Erklärung des Grundprinzips bereits an der richtigen Stelle zu beginnen. Der Einstieg über den Strom ist dazu nicht geeignet, weil der harte Zusammenhang zwischen Spannung und Fluss dabei verloren geht bzw. nicht zu erkennen ist. ich behaupte sogar, dass viele grobe Fehldeutungen, die man z. T. sogar in der Literatur findet, auf dieses falsche Grundverständnis zurückzuführen sind.

Natürlich hat auch der Magnetisierunsstrom seine Bedeutung beim Trafo, insbesondere die, dass es ohne ihn natürlich nicht geht (mal abgesehen von dem Gedankenspiel mit dem unendlichen µ). Aber, der Mag. Strom ist immer eine abgeleitete, vom Fluss (und von weiteren Kerneigenschaften) abhängige Größe und nicht umgekehrt. Deswegen ist wegen der Nichtlinearität der Abhängigkeit des Stromes vom Fluss der Mag.- Strom meist mehr oder weniger verzerrt und eben nicht der Fluss . Auch aus der Sicht kann man vorausschauend gar keinen Mag.-Strom definieren, der für eine sinusförmigen Spannungsverlauf erforderlich wäre.

Wie Du siehst, mach ich mir da schon etwas Mühe diese komplexen Zusammenhänge zu erläutern und meine Betrachtungsweise zu begründen. Es wäre schön, da auch mal ein feed back zu bekommen, etwa Ja, akzeptiert, oder verstanden oder nein, weil..., oder warum??. MfG. --Elmil (Diskussion) 17:05, 15. Mär. 2015 (CET)

meine Einfügung

Weiter hinten im Artikel steht:
Wenn der Transformator sekundärseitig belastet wird, fließt ein Sekundärstrom. Dieser ändert den Fluss im Kern und damit die in der Primärwicklung induzierte Gegenspannung. Um das Spannungsgleichgewicht auf der Primärseite aufrechtzuerhalten, muss diese Flussänderung durch einen primärseitigen Zusatzstrom zusätzlich zum Magnetisierungsstrom kompensiert werden.
Ich fügte das verkürzt und wie in der Diskussion angemahnt, OMA-freundlich ein. --Striegistaler (Diskussion) 14:20, 11. Mär. 2015 (CET)

Schon oben in der Diskussion kündigte ich weitere Änderungen an. Ich werde das hier vorher zur Diskussion stellen. Mir geht es ausschließlich um eine propädeutische, wissenschaftlich (damit auch technisch) exakte Darstellung. Hier wird oft der Begriff OMA-gerecht verwendet. Ich bitte hier um Diskussion. Bitte aber nicht in der Form Die Formulierung, wie sie nach langer und zäher Diskussion mal gefunden wurde und bis vor Kurzem auch so im Artikel stand, war die einzig richtige oder (+1) Stimme dem zu. Das bringt uns nicht weiter. Wer mag, kann seine Argumente aus dem Archiv ausgraben, das macht wenig Arbeit. Ich weigere mich, dort planlos zu lesen! Damit keine Missverständnisse aufkommen: mir geht es im Moment nur um die ersten Abschnitte des Artikels. Ich hoffe auf Hilfe und ausschließlich hilfreiche Kritik. Auch ich habe die Weisheit nicht mit Löffeln gefressen, ich koche auch nur mit Wasser. Ich freue mich auf gute Zusammenarbeit --Striegistaler (Diskussion) 17:06, 11. Mär. 2015 (CET)

bitte hier weiter diskutieren

Bei Wikipedia:Artikel steht:

1.2 Inhalt und Form

Ein Artikel muss inhaltlich sein Thema definieren. Der Autor darf nicht voraussetzen, dass der Leser schon wissen wird, was der Gegenstand ist – die Definition zu liefern, ist die erste Aufgabe einer Enzyklopädie. (...). Andererseits sollte der Artikel aber mehr als nur diese Kurzdefinition enthalten, damit er auch für Personen, die von dem Thema schon einmal gehört haben, einen Mehrwert bieten kann.

In diesem Sinn werde ich zunächst den Vorspann des Artikels entmisten. Es bleibt nur eine Kurzdefinition stehen --Striegistaler (Diskussion) 22:34, 14. Mär. 2015 (CET)

Ich habe jetzt bis Grundprinzip, Unterpunkt 2 "gewildert", ich will noch etwas weiter machen. Die Gliederung z. B. ist chaotisch. Wenn niemand was konkretes zu Textänderungen sagt, mach ich das eben allein! Ich habe den ellenlangen Streit hier auf der Diskussionsseite um des Kaisers Bart satt! Ich sagte es schon einmal: auch ich habe die Weisheit nicht mit Löffeln gefressen, kann mich irren. Mit Betonköpfen diskutiere ich nicht. --Striegistaler (Diskussion) 01:35, 15. Mär. 2015 (CET)

Das war ein durchaus elegantes „elder statesman maneuver“ („Ihr seid Betonköpfe, mit euch diskutiere ich nicht mehr.“) Das Problem hier ist, dass für den Fall, dass Elmil mit seiner Vorstellung der physikalischen Realität recht hat und dieser Artikel entsprechend umgebaut wird, dann auch Dutzende andere Artikel massiv angepasst werden müssten, weil sie sonst diesem Artikel hier fundamental widersprechen würden.
Ein Beispiel: In Spule steht derzeit: „Wird der Spulendraht von einem sich zeitlich ändernden Strom durchflossen, so entsteht um den elektrischen Leiter ein sich zeitlich ändernder magnetischer Fluss.“ Dies widerspricht völlig der von Elmil vertretenen Ansicht, dass für die Entstehung des magnetischen Flusses allein die angelegte Spannung verantwortlich ist und es auf bewegte Ladungen gar nicht ankommt.
Diese Frage zu klären ist schon mehr als ein Streit um des Kaisers Bart. Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   10:50, 15. Mär. 2015 (CET)

„Ihr seid Betonköpfe, mit euch diskutiere ich nicht mehr.“, so wollte ich meine Formulierung nicht verstanden wissen. Alle, die hier diskutieren haben ein gemeinsames, schon mehrfach genanntes Ziel. Das ist nur erreichbar, wenn wir uns innerhalb kleiner Toleranzgrenzen auf wissenschaftlich fundierte Formulierungen einigen können. Troubled asset, du hast dafür eine belastbare Basis (sogar mit Küpfmüller!) gelegt. Wer nicht auf den Zug aufspringt, bleibt eben draußen, egal aus welchem Grund. Ich würde jetzt gern Kritik an meinen Änderungen vernehmen! Schöner wäre es, wenn wir hier auf der DS uns über konkrete Änderungen vorher absprechen würden. Allen einen schönen Sonntag wünscht der --Striegistaler (Diskussion) 12:03, 15. Mär. 2015 (CET)

@wdwd, danke für deinen Literaturhinweis. du hast auch die Ursache der Meinungsverschiedenheiten hier erkannt. Willst du dich nicht an der Verbesserung des Artikel beteiligen? Schönen Sonntag Nachmittag wünscht der--Striegistaler (Diskussion) 14:27, 15. Mär. 2015 (CET)

Wieso ist die Transformatorhauptgleichung ein konstruktives Detail? In welcher Fachliteratur wird diese Gleichung so an die Seite gestellt? Ich bin es gewohnt, diese Gleichung bei der Wirkungsweise zu finden.--Scientia potentia est (Diskussion) 16:07, 15. Mär. 2015 (CET)

Gute Frage. Im Text ist zu lesen: Die Transformatorenhauptgleichung kann beispielsweise verwendet werden, um bei einem bestimmten Transformator mit bekannter Sättigungsmagnetisierung und gegebener Betriebsfrequenz die maximale Primärspannung zu ermitteln, bei der das Kernmaterial gerade noch nicht in Sättigung geht. Soll der Transformator mit einer höheren Spannung betrieben werden, lässt sich aus der Gleichung ablesen, welche Windungszahl und welcher Kernquerschnitt erforderlich sind. Da der Kupfer-Füllfaktor aufgrund der Isolation bei steigender Speisespannung sinkt, sind Transformatoren bei gleicher Übertragungsleistung umso größer, je höher die zu verarbeitenden Spannungen sind. Die Stromdichte in den Wickeldrähten kann bei kleinen Transformatoren höher sein als bei großen, denn die Wärme kann bei jenen besser entweichen. Dementsprechend haben kleinere Transformatoren (und solche für geringere Übertragungsleistungen) üblicherweise einen kleineren Wirkungsgrad. Größe, Materialmengen und Gewicht können reduziert werden, wenn mit höherer Betriebsfrequenz gearbeitet wird. Dies ist der Grund für die geringe Größe von Schaltnetzteilen.

Das war mein Motiv der Umstellung. Wo es vorher stand, passte es meiner Meinung nach auch nicht so richtig hin. Sag mal was, wo stünde es besser? --Striegistaler (Diskussion) 16:20, 15. Mär. 2015 (CET)

Diese ganzen praktischen Ausführungen haben nichts in diesem Grundlagenartikel zu suchen. Ich sehe die Hauptgleichung ziemlich am Anfang bei der Betrachtung der Wirkungsweise. Gleich mit dem U1/U2=N1/N2 und dem prinzipiellen Aufbau sollte die Hauptgleichung abgehandelt werden. Die praktischen Ausführungen sind sowieso relativ und unbelegt. Auf welche Leistungen und Spannungen beziehen sie sich? Auch andere Abschnitte bei den konstruktiven Details finde ich fragwürdig. Zum einen könnte man sie auslagern und man könnte somit den Artikel schlanker und übersichtlicher gestalten. Zum anderen stehen sie in keinem Bezug zu Spannungen und Leistungen. Der ständige Wechsel zwischen Elektronik und Energietechnik stört und sollte in extra Artikeln differenzierter behandelt werden.--Scientia potentia est (Diskussion) 16:50, 15. Mär. 2015 (CET)

zum Abschnitt Zweitor, ich habe das nur versteckt, nicht gelöscht. Ich denke, dass es des mathematischen Niveaus (wer beherrscht schon Matritzenrechnung?) nicht an der bisherigen Stelle stehen sollte. Da sowieso noch einige kompliziertere Zusammenhänge (z. B. Phasenverhältnisse) fehlen, könnte man über ein neues Kapitel nachdenken, in dem das dann gut aufgehoben wäre. --Striegistaler (Diskussion) 16:58, 15. Mär. 2015 (CET)

Martin, den Gedanken - zwei Artikel - hatte ich auch schon. Bitte verzeih, bisher bin ich hier nur der einzige Akteur bei einem sehr heißen physikalisch/technischem Thema um dessen Interpretation sich Physiker und Techniker streiten. Mach doch mal konkrete Vorschläge oder ändere gleich. Dann haben wir wenigstens eine konkrete Diskussionsgrundlage. --Striegistaler (Diskussion) 17:11, 15. Mär. 2015 (CET)

Zur Gleichung selbst: für das Verständnis der Trafo-Funktion ist sie nicht notwendig. In der Praxis dient sie doch wesentlich der Bemessung bei der Konstruktion von Trafos. Wer kennt schon die maximale Flussdichte eines Kernmaterials oder wer wickelt heute noch selbst einen Trafo? Ich schrieb gerade vom versteckten Abschnitt Zweitor. Vielleicht kann man solche nichelementaren Zusammenhänge, hierzu zähle ich auch die bisher fehlenden Phasenbetrachtungen in einem neuen Abschnitt oder Artikel unterbringen. --Striegistaler (Diskussion) 17:27, 15. Mär. 2015 (CET)

Wenn der Artikel nach dem üblichen Schema in der Fachliteratur aufgebaut wird, gibt es keinen Grund zum streiten. Dann findet auch die Hauptgleichung ihren Platz an der richtigen Stelle. Komplizierter wird es bei den Inhalten, die nicht mehr zu den Grundlagen gehören. Man sollte dies hier kürzen und wie schon gesagt, den Hauptteil auslagern. Das meiste ist sowieso unbelegt. Zur Auslagerung muss man aber Ahnung von der Thematik haben. Meinen Teil dazu versuche ich im Bereich Energietechnik mit dem Artikel Leistungstransformator zu tun. Aber alles mit Leistungen unter dem MVA-Bereich ist mir fremd. In der anderssprachigen Wikipedia-Welt wurden Artikel zu Transformatortypen, -wicklungen und -kernen geschaffen, teilweise sehr Leistungstransformator- oder Elektronik-lastig. Wenn wir in der deutschen Wikipedia alles unter einen Hut bekämen, wäre das toll. --Scientia potentia est (Diskussion) 17:31, 15. Mär. 2015 (CET)

Hallo WdWd, sei mir gegrüßt. Bezüglich der halb dutzend Bücher stimm ich Dir zu. Frei nach Einstein: Wieso ein halb Dutzend, wenn´s richtig wäre,, was drinsteht, würde eines genügen.

@Alle

Ansonsten darf ich daran erinnern, wir sind hier beim Trafo. Feldtheorien sind hier nicht gefragt, wo doch viel kleinere Brötchen hier schon große Probleme bereiten und jetzt will hier jemand "aufräumen". Ich will nichts vorwegnehmen, aber ich entsinne mich, es ist viele Jahre her, da war das schon mal so. Das Ergebnis war ein großes Chaos, aus dem dann mit viel Mühe und begleitet von heftigen Disskusionen der jetzige Artikel entstand. So schlecht war der nicht. Ich hoffe sehr, dass man mit der notwendigen Sorfalt und auch Sachkenntnis zu Werke geht. Oma darf da auch nicht der alleinige Maßstab sein, Omas gehören vermutlich gar nicht zu den Lesern, sondern eher fachlich interessierte Leute, denen man schon etwas zumuten darf zu Gunsten von sachgerechten Beschreibungen. MfG. --Elmil (Diskussion) 17:33, 15. Mär. 2015 (CET)

Eine Gliederung nach Fachliteratur, die auch nichts mit theoretischer Elektrotechnik (Feldtheroien) zu tun hat, vermeidet Chaos. Auch die Auslagerung von Inhalten, die nichts mit den Grundlagen zu tun haben, schafft Ordnung. Wo konkret siehst du Chaospotential?--Scientia potentia est (Diskussion) 18:05, 15. Mär. 2015 (CET)

@Elmil: Ich habe nicht nur „ein halbes Dutzend Bücher“ erwähnt, sondern sehr konkrete Belege aus dem von dir so hochgelobten Küpfmüller beigebracht, die genau das Gegenteil von dem aussagen, was in diesem Buch angeblich stehen soll, und das genaue Gegenteil von dem, was du uns hier als die physikalische Realität zu verkaufen versuchst. Du hingegen hast nicht eine einzige Quelle beigebracht, die deine Theorien auch nur ansatzweise zu stützen vermöchte. Ich fordere dich auf, dies endlich zu tun. Dein erneut zynisch-herablassender Ton ist nichts als eine weitere der für dich so typischen unkollegialen Unverschämtheiten.
Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   18:45, 15. Mär. 2015 (CET)

@troubled@asset.

Ich weiß nicht, was ich jetzt schon wieder falsch gemacht habe. Also, Karl Küpfmüller, Einführung in die theoret. Elektrotechnik, 10. Auflage 1973. Ich zitiere (Anmerkungen in Kursiv von mir)

"Der Transformator. (Überschrift)..... Allgemeine Beziehungen......Beschreibung der Anordnung, Festlegung von Zählpfeilen.... Dann: Bei den folgenden Näherungsbetrachtungen seien Verluste .. ..sowie Streuungen vernachlässigt. Die Windungszahlen ... seien N1 und N2. Am Eingang 1, 2 erzeuge eine Quelle die Wechselspannung U1....bei Leerlauf der Ausgangsklemmen 3,4 stellt sich nach dem Induktionsgesetz (Gl. ....) in jedem Zeitpunkt ein solcher magnetischer Fluss ein, dass die Selbstinduktionsspannung gleich der Eingangsspsnnung U1 ist ("Spannungsgleichgewicht"). Daraus folgt für den Scheitelwert phi1 des Flusses

$\Phi 1={\frac {U1}{4,44\cdot f\cdot N1}}\,$    

Bei sinusförmigem Verlauf der Primärspannung verläuft auch der Fluss sinusförmig. (Dann kommt eine Beschreibung des Zeigerdiagramms, will ich hier ersparen). Wegen der vernachlässigten Streuung ist der Fluss phi1 auch vollständig mit der Ausgangswicklung verkettet und erzeugt dort die Spannung U2

 $U2=4,44\cdot \Delta \Phi 1\cdot f\cdot \mathbb {N} 2\,$         

Daraus wird dann die Übersetzung ü=N1/n2 abgeleitet. Dann kommen wieder Festlegungen über Zählpfeile. Dann weiter: Wird nun der Ausgang mit einem Widerstand Z2 belastet so entsteht ein Sekundärstrom I2=-U2/Z2 (Vorzeichen hängt mit den vorher festgelegten Zählpfeilen zusammen) .... Der Strom I2 durchfließt die Ausgangswicklung und erzeugt eine Durchflutung N2*I2 des magnetischen Kreise. Da das Spannungsgleichgewicht auf der Eingangsseite erhalten bleiben muss, muss auch der Fluss phi1 die gleiche Größe behalten. Seine Durchflutung wird durch I0 gedeckt (hier wird erstmalig die Existenz eines Magnetisierungsstromes erwähnt); daher muss auf der Eingangsseite zusätzlich ein Strom entstehen, der die sekundäre Durchflutung gerade kompensiert. Wir nennen diesen Strom den primären Zusatzstrom I1z......Infolge des gleichen Flusses bleibt auch die Sekundärspannung die gleiche. " Ende der Zitate.

Der Magnetisierunsstrom spielt in der ges Funktionsbeschreibung so viel wie keine Rolle, einige Absätze später wird dann noch vorgeschlagen, ihn für weitere Betrachtungen zu vernachlässigen, wenn er klein ist gegen I1z. Noch Fragen? --Elmil (Diskussion) 21:36, 15. Mär. 2015 (CET)

Elmil, schau dir doch mal das $\Phi 1$ an! Steckt dort nicht die magnetische Feldstärke drin, die von I abhängig ist? Das ist wie bei meinem Beispiel aus der Mechanik. Gruß --Striegistaler (Diskussion) 11:23, 16. Mär. 2015 (CET)

Kann schon sein, hat aber für das Trafoprinzip nahezu keine Bedeutung. Die magnetische Feldstärke induziert nun mal keine Spannung. Der Trafo ist aber eine "Induktionsmaschine". Wäre alles hier nachlesbar, wenn man nur wollte. Mfg --Elmil (Diskussion) 17:30, 16. Mär. 2015 (CET)

Stimmt, nur die Änderung der Feldstärke induziert! --Striegistaler (Diskussion) 17:59, 16. Mär. 2015 (CET)

Nein, stimmt eben nicht. Wenn sich die Feldstärke ändert und z. B. gleichzeitig auch der magnetische Widerstand des Magnetkreises, so dass der Fluss gleich bleibt, dann wird nichts induziert. Nur eine Flussänderung induziert eine Spannung.

Ich weiß nicht, was diese Quertreiberei bringen soll, wenn sie doch jedesmal nur Unsinn erzeugt. --Elmil (Diskussion) 20:04, 16. Mär. 2015 (CET)

Ich hoffe, in der Kürze der Zeit jetzt keinen Fehler eingebaut zu haben: Etwas zur Physik: Legt man an eine verlustfreie Induktivität, das ist z. B. die Primärspule eines idealen (unbelasteten) Transformators, eine sinusförmige Wechselspannung an, fließt ein sinusförmiger Strom. Die von der Spule aufgenommene (Wirk-) Leistung ist trotzdem null, weil die Phasenverschiebung genau 90 Grad beträgt. siehe Zweitor. Im Artikel nahm ich das wegen der sich ergebenden Widersprüchen zu deinen Aussagen zunächst aus der Schusslinie.

Idealer Transformator ist ein Denkmodell, das in der Realität so nicht existiert. Das ist ein Trick, den die Physiker anwenden, um hinter die Geheimnisse der Natur zu kommen, das Wesentliche zu beschreiben. Ein weiteres Beispiel ist die Punktmasse (Massenpunkt).

Das Modell dient ausschließlich der Erkenntnisgewinnung: ohne Kupfer- Eisen- und Streuverluste verhalten sich die Spannungen wie die Windungszahlen. Es verrät uns aber auch etwas für die Praxis, für die Auslegung eines möglich verlustarmen Transformators, wenn wir die vernachlässigten Gegebenheiten betrachten.

Bleiben wir beim idealen Transformator. Unbelastet ist der Primärstrom tatsächlich null, weil die angelegte Spannung und die Selbstinduktionsspannung (die immer der Ursache ihrer Entstehung entgegenwirkt - Lenzsches Gesetz) gleich groß und 180 Grand phasenverschoben sind.

Ich höre schon die Frage: Also doch kein Strom, nur die Spannung ist verantwortlich?

Einschalt-, Einschwingvorgänge sind sicherlich bekannt. Betrachten wir das bei unserer Primärspule: eine Spannung wird angelegt, es fließt ein Strom, der erzeugt die gleich große, entgegengesetzte Selbstinduktionsspannung, der Strom wird null. Mathematisch kann man das nur mit der Infinitesimalrechnung beschreiben.

--Striegistaler (Diskussion) 18:19, 16. Mär. 2015 (CET)

schließlich:

Wir sind uns hoffentlich einig, dass ein idealer Transformator nicht realisierbar ist. Kommen wir also zur Praxis: Was ist anders am realen Trafo? Er hat Verluste. Schon ohne Belastung entnimmt er dem Netz Energie. Das geschieht durch eine Verkleinerung der Phasenverschiebung zwischen angelegter Spannung und Selbstinduktionsspannung in der Primärspule. Die heben sich nicht mehr vollständig auf: Es fließt ein Strom. Die Wirkleistung wird größer null. Deshalb erwärmt sich auch ein Trafo im Leerlauf! Ganz ähnlich wirkt sich die Belastung durch Stromfluss auf der Sekundärseite aus. Die Beschreibung kann mit einer weiteren Änderung der Phasenverschiebung, aber auch mit der induktiven Rückwirkung durch den zusätzlichen Magnetfluss erklärt werden, der die (zusätzliche) Phasenverschiebung bewirkt.

Elmil, ich musste vieles vereinfacht schreiben, auf die Mathematik habe ich vollständig verzichtet. Ich wollte hier nur einige Hinweise geben, keine Vorlesung halten. Wir wollen nicht vergessen: das Lemma „Transformator“ beschreibt ein reales technisches Objekt.
--Striegistaler (Diskussion) 19:32, 16. Mär. 2015 (CET)

@Striegistaler. Ich habe mal auf deinem Parkplatz reingeschaut. Ich weiß nicht, was Du Dir davon versprichst, wenn das Grundprinzip beim idealen Trafo nicht mehr so erklärt wird, wie es nun mal ist. Die Verlinkung auf die Infinitesimalrechnung hilft doch überhaupt nicht weiter, im Gegenteil, der Leser muss sich da doch ziemlich verschaukelt vorkommen. Die Verlinkung auf das Induktionsgesetz wäre soweit in Ordnung, es würde eine Erklärung der Art, wie sie mal war, sinnvoll ergänzen, für diejenigen, die es nicht glauben wollen oder Näheres wissen wollen. Ersetzen kann dies Verlinkung dies aber nicht, weil der Artikel zum Induktionsgestetz ja nochj komplexer und z. T. auch noch anspruchsvoller ist.

Ganz grunsätzlich würde mich mal interessieren, welches Konzept Du da verfolgst, was ist das Ziel Deiner Umarbeitung und glaubst Du, dass der Artikel dadurch eine Verbesserung erfährt und warum. Ohne das letzte Kriterium zu erfüllen, gibt es m. E. keinen Grund hier überhaupt Hand anzulegen, denn der Artikel ist an sich sehr gut. Man kann ihn ev. in Einzelheiten verbessern, aber nur mit "anders" machen, davon wird er nicht besser. Mit freundlichem Gruß --Elmil (Diskussion) 16:26, 18. Mär. 2015 (CET)

Elmil, vielen Dank für deine Wortmeldung, ich hoffe auf eine sachliche Diskussion mit konkreten Hinweisen zum Artikel. Formulierungen wie eben "wenn das Grundprinzip beim idealen Trafo nicht mehr so erklärt wird, wie es nun mal ist" oder "der Artikel ist an sich sehr gut" helfen da nicht weiter. Ich will einen für Mittelschüler lesbaren Text schreiben. Mir ist bewusst, dass der Sprung zum verlinkten Artikel Induktion groß ist. Ich habe auch kein Problem damit, dass nach dem Kapitel Realer Transformator noch leicht verständliche Aussagen zur Induktion kommen, ich denke, das sollte sogar so sein. Weil ich mir darüber noch keine Gedanken machte, stellte ich auch meinen Entwurf zur Diskussion. Ich will mein Anliegen einmal an einem Beispiel deutlich machen: du willst wissen, was ist ein Dieselmotor? Wenn du das nicht weißt, wirst du mit Sicherheit auch kaum Ahnung von der Thermodynamik haben. Deshalb wirst du zunächst auch nicht fragen, warum der Wirkungsgrad eines Dieselmotors größer ist als der des Ottomotors. So geht es auch einem Leser, der nach Transformator sucht. Für den sind sporadisch im Text auftauchende unerklärte Fachbegriffe böhmische Dörfer. Elmil, ich will das auch gern mit konkreten Beispielen aus dem Artikel belegen, muss jetzt aber zunächst hier einmal Schluss machen. Vielleicht schreibe ich später am Abend weiter. Freundliche Grüße kommen vom --Striegistaler (Diskussion) 17:09, 18. Mär. 2015 (CET)

von meiner Diskussionsseite:

im Abschnitt idealer Trafo würde ich auch das Übersetzungverhältnis und die Leistungsbilanz abhandeln. Außerdem würde ich dort auch das Grundprinzip mit der Zeichnung des Grundprinzips abhandeln und vielleicht noch die induktiven Spannungsabfälle. Was zur exakten Beschreibung notwendig ist, würde ich dort nicht erwähnen, um niemand zu verwirren.

Insgesamt stelle ich mir eine Gliederung zum Trafo-Artikel wie folgt vor:

1. Arten von Transformatoren (kurze Erläuterung, dann Verlinkung auf noch nicht existenten Artikel)
2. idealer Trafo
3. realer belasteter Trafo
4. Grundgleichung in komplexer Form (ist nun mal ein Grundlagenartikel)
5. T-Ersatzschaltung
6. Zeigerdiagramm
7. Kapp-Diagramm
8. Verluste und Wirkungsgrad
9. vielleicht noch Spartrafo mit Verweis auf Hauptartikel

Wenn ich diese Themen alle wirklich gut verinnerlicht hätte, dann hätte ich die Änderungen schon in diese Richtung angestoßen und hätte den Diskussionen dazu standgehalten. Allerdings reicht mein Wissen nur zur Anwendung, mit ein paar sehr speziellen Kenntnissen im Bereich Leistungstrafos. Es bringt nichts, wenn jemand diese Änderungen durchführt, der am Ende auch nur abschreibt. Dazu ist der Artikel zu wichtig und dafür gibt es zu viele Kritiker.--Scientia potentia est (Diskussion) 07:55, 19. Mär. 2015 (CET)

Damit es übersichtlich bleibt: neuer Abschnitt

Diskussion über weitere Textänderungen ab 20.03.2015

Mein Entwurf zum Punkt Idealer Transformator fand keine konkreten Widersprüche. Ich will in gleicher Weise, auf gleichem Erkenntnis-Niveau auch den realen Transformator, gegliedert in unbelastet und belastet als Vorschlag an gleicher Stelle zur Diskussion stellen. Es sollten schon hier einfache allgemeingültige Aussagen zum Wirkungsgrad einfließen. Das wird aber einige Zeit in Anspruch nehmen.

Anschließend kann die mehrfach angemahnte, in der physikalischen Literatur nur selten zu findende Grundgleichung folgen.

Martin, was ist ein Kapp-Diagramm? Den Begriff kenne ich nicht!

Ich hoffe auf eure Mitarbeit! Freundliche Grüße --Striegistaler (Diskussion) 17:44, 20. Mär. 2015 (CET)

Im Kapp-Diagramm findet man das Kapp'sche Dreieck. Das Kapp'sche Dreieck rotiert in Abhängigkeit von der Phasenlage im Lastkreis. Siehe z.B. hier. Grüße--Scientia potentia est (Diskussion) 16:20, 23. Mär. 2015 (CET)

Induktionsgesetz und Durchflutungsgesetz beim Transformator

In der Diskussion um den Transformator möchte ich ein paar Worte zu der Bedeutung des Kerns und der Wicklung verlieren. Ich stelle folgende Thesen auf:

1. Der Transformatorkern hat die Funktion, die primärseitig einlaufende elektromagnetische Welle, zu führen und in die vorgesehene Richtung (zur Sekundärseite hin) zu lenken.
2. Die Flächenleistungsdichte des elektromagnetischen Feldes wird durch den Poyntingvektor S = E x H beschrieben. Im elektrischen Draht der Zuleitung ist der Poyntingvektor idealtypisch gesehen gleich null, weil dort E=0 ist. Im Transformatorkern ist der Poyntingvektor idealtypisch gesehen gleich null, weil dort H=0 ist. Alle energetisch relevanten Dinge finden also außerhalb des Kerns und außerhalb der Drähte statt.
3. Das E-Feld, das sich um den Kern windet, ist eine direkte Folge der Primärspannung. Es wird durch die die angelegte Primärspannung und die Windungszahl des Drahtes bestimmt. Je größer die Windungszahl, umso kleiner das E-Feld, das sich um den Kern windet. (Das E-Feld um den Kern hängt über das Induktionsgesetz direkt mit dem Feld dB/dt im Kern zusammen.)
4. Das H-Feld, das zwischen den Schenkeln verläuft, ist eine direkte Folge des Primärstroms. Es wird durch den Primärstrom und die Windungszahl bestimmt. (Das H-Feld hängt darüber hinaus mit dem Feld dD/dt zusammen, das durch das Kernloch stößt. Dieses Feld hat jedoch beim 50-Hz-Transformator praktisch keine Bedeutung.)
5. Die Wicklung bewirkt im wesentlichen zwei Dinge: a) eine Veränderung des Feldlinienbilds (das E-Feld verläuft bei den Zuleitungen zwischen den beiden Drähten und im Transformator um den Kern herum; das H-Feld verläuft bei den Zuleitungen um die Zuleitungen herum und beim Transformator zwischen den Schenkeln) und b) eine Veränderung der E bzw. H-Feldstärke (je mehr Windungen, umso geringer das E-Feld und umso höher das H-Feld)

Hierzu empfehle ich folgende Artikel: a) zum Feldlinienbild beim Transformator: http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/altlast/II26.pdf b) den Ursprungsartikel: http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/publication/ajp/Poynting_transformer.pdf Ich möchte darum bitten, nicht wieder die Diskussion anzufangen, die so sehr die Bedeutung der Ströme für das B-Feld im Kern hervorhebt. Die Ströme und das B-Feld im Kern sind für den Energietransport beides keine wesentlichen Dinge. Ohnehin ist es ja so, dass man -- um über die Ströme auf das B-Feld im Kern zu kommen -- beide Ströme (Primär- und Sekundärstrom) verwenden muss. Dadurch macht man einen einfachen Vorgang der Wellenausbreitung (eine elektromagnetische Welle breitet sich zunächst entlang einer Leitung, anschließend entlang der Transformatorschenkel und dann wieder entlang einer Leitung aus) ausgesprochen kompliziert. Wenn man sich das B-Feld im Kern erklären will, dann am besten über das E-Feld, das an der Primärseite anliegt und das Induktionsgesetz. --Michael Lenz (Diskussion) 00:20, 22. Mär. 2015 (CET)

@Michael Lenz: Ich würde hier gerne eine Nachfrage stellen, weil die vorstehenden Aussagen teilweise meinem Verständnis widersprechen.

• „Das E-Feld, das sich um den Kern windet, ist eine direkte Folge der Primärspannung. Es wird durch die die angelegte Primärspannung und die Windungszahl des Drahtes bestimmt.“ Dies würde bedeuten, dass das E-Feld unabhängig von der elektrischen Leitfähigkeit des Spulenmaterials ist. Würde bei gleicher Spannung tatsächlich das gleiche E-Feld entstehen, wenn die Spulenwindungen aus (elektrisch) schlecht leitendem oder gar isolierendem Material bestünden?
• „Je größer die Windungszahl, umso kleiner das E-Feld, das sich um den Kern windet.“ Warum? Die Spannung über die ganze Spule ist doch die gleiche?

Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   11:01, 22. Mär. 2015 (CET)

Prinzipskizze eines Transformators

Wir betrachten im nebenstehenden Bild die geschlossene Kurve $\partial A$, die entlang dem N1-fach um den Kern gewundenen Spulendraht der Primärseite verläuft und durch die kurze Luftstrecke an den Klemmen zu einem Gesamtumlauf ergänzt wird. A sei eine beliebige glatte Fläche, die von $\partial A$ berandet wird. (Achtung, es wird entsprechend dem Induktionsgesetz in integraler Schreibweise eine gefaltete Fläche gewählt, nicht die Querschnittsfläche des Kerns! In diesem Bild erkennst Du, was gemeint ist.) Für die Anordnung gilt das Induktionsgesetz

$\oint \limits _{\partial A}{\vec {E}}\cdot \mathrm {d} {\vec {s}}=-\int \limits _{A}{\frac {\partial {\vec {B}}}{\partial t}}\cdot \mathrm {d} {\vec {A}}$ (*),

das hier in SI-Einheiten wiedergegeben und noch ganz allgemein formuliert wurde.

Wir wollen es nun auf das Beispiel anwenden. Den Spulendraht modellieren wir als einen ohmschen Widerstand $R$, und das Linienintegral entlang der Luftstrecke nennen wir $u_{1}(t)$, wobei wir hinsichtlich der Vorzeichen die eingezeichnete Pfeilrichtung beachten. Der Strom $i_{1}(t)$ ist eingezeichnet. Wenn sein Momentanwert positiv ist, fließt ein technischer Strom (positive Ladungen) in Pfeilrichtung oder negative Ladungen entgegen der Pfeilrichtung. Wir führen die Integration des geschlossenen Linienintegrals für einen Durchlauf der Fläche im Uhrzeigersinn (entspricht der Pfeilrichtung von $i_{1}(t)$) durch. Dann gilt für die linke Seite der Gleichung:

$\oint \limits _{\partial A}{\vec {E}}\cdot \mathrm {d} {\vec {s}}=R\cdot i_{1}(t)-u_{1}(t)$ (**)

Das negative Vorzeichen vor $u_{1}(t)$ kommt daher, dass die Integration entgegen der Pfeilrichtung der Primärspannung durchgeführt wird.

.

Nun beschäftigen wir uns mit der rechten Seite der Gleichung (*). Entsprechend den Konventionen, die beim Integralsatz von Stokes vorausgesetzt werden, erfolgt das Flächenintegral auf der rechten Seite rechtshändig zur gewählten Umlaufrichtung bei der Linienintegration. Wir definieren in diesem Sinne den (verketteten) Fluss:

$\Psi :=\int \limits _{A}{\frac {\partial {\vec {B}}}{\partial t}}\cdot \mathrm {d} {\vec {A}}$

und stellen durch geometrische Überlegungen (die Fläche $A$ ist gewissermaßen N1-fach gefaltet und wird von den B-Feldlinien im Kern N1-fach durchstoßen) fest, dass näherungsweise (aber vorzeichenrichtig) gilt:

$\Psi :=\int \limits _{A}{\frac {\partial {\vec {B}}}{\partial t}}\cdot \mathrm {d} {\vec {A}}\approx N_{1}\cdot \Phi$ (***)

Hierbei ist $\Phi$, wie im Bild eingezeichnet, der Fluss durch den Kern.

Nun formen wir (*) unter Verwendung von (**) und (***) um und erhalten:

$R\cdot i_{1}(t)-u_{1}(t)\approx -N_{1}\cdot {\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} t}}$

oder:

${\frac {-R_{1}}{N_{1}}}\cdot i_{1}(t)+{\frac {u_{1}(t)}{N_{1}}}\approx {\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} t}}$ (****)

Aus (****) ist ersichtlich, dass im Grenzfall $R\cdot i_{1}(t)\to 0$ die zeitl. Ableitung des Flusses im Kern nur von der Primärspannung $u_{1}(t)$ und der Windungszahl abhängt. Es gilt dann:

${\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} t}}\approx {\frac {u_{1}(t)}{N_{1}}}$ (*****)

Der Grenzfall (*****) kann durch zwei Dinge eintreten: a) ein kleines R und b) ein kleines $i_{1}(t)$.

a) Bei kleinem R funktioniert der Transformator so, wie wir uns das wünschen. Wir geben dann die Primärspannung $u_{1}(t)$ vor und wissen genau, welcher Verlauf der Flussänderung sich im Kern ergibt. Dabei fließt selbstverständlich ein Strom $i_{1}(t)$, aber die Größe braucht uns nicht zu kümmern, wenn wir nur die Flussänderung wissen wollen.

b) Der Fall $i_{1}(t)\to 0(t)$ (0(t) ist die Nullfunktion, die für alle t gleich null wird) ist für die gewählte Anordnung mit leerlaufender Sekundärseite nach dem Grenzübergang strenggenommen unphysikalisch, da wir einen primären Magnetisierungsstrom brauchen, aber als Näherung ist Gleichung (*****) ausgesprochen sinnvoll.

Wenn man die Rechnung entsprechend Gl. (*****) analog für die Sekundärseite durchführt und annimmt, dass der Fluss dort aufgrund des großen µr des Kerns nicht wesentlich abgenommen hat, so ergibt sich die folgende Gleichung für die Spannungstransformation:

${\frac {u_{1}(t)}{N_{1}}}\approx {\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} t}}\approx {\frac {u_{2}(t)}{N_{2}}}$, (6*)

wobei ich vorsichtshalber ausdrücklich darauf hinweise, dass das positive Vorzeichen hier richtig ist und der Lenzschen Regel nicht widerspricht.

Aus den Rechnungen erkennen wir:

1. Der rechte Term von Gleichung (****) ist gerade das Ringintegral über E für eine Kurve, die einfach um den Kern gewickelt ist. Aus der Gleichung wird unmittelbar klar, dass das E-Feld, das sich um den Kern ausbildet, mit steigendem N_1 kleiner wird. Das beantwortet Deine zweite Frage.
2. Aus Gleichung (**) wird sofort klar, dass die Klemmenspannung $u_{1}(t)$ der induzierten Spannung $u_{\mathrm {ind} }:=\oint {\vec {E}}\cdot \mathrm {d} {\vec {s}}$ keinesfalls entgegensteht, sondern vielmehr ein Bestandteil der induzierten Spannung ist. Das beantwortet keine der von Dir gestellten Fragen, ist aber wichtig, um die grundlegende Schwäche mancher einführenden Fachbücher und der derzeitigen Erklärung im Wikipediatext zu erkennen.

.

Angesichts der Tatsache, dass wir gerade wieder die Diskussion darüber führen, wie wichtig oder unwichtig die Betrachtung der Ströme für die Spannungstransformation ist, möchte ich darauf hinweisen, dass sich Gleichung (6*) für $R>0$ gerade unter Vernachlässigung der Ströme ergibt. Wenn man die Ströme bei der Berechnung der Spannungstransformation unbedingt berücksichtigen will, kommt man eben nicht zu Gleichung (6*), sondern zu etwas Komplizierterem und muss die vielzitierte OMA dann gleich von Anfang an mit den parasitären Effekten des Transformators beglücken. Da ich zu Beginn auf die OMA-kompatible Darstellung (6*) hinaus will, spreche ich mich ausdrücklich für eine Vernachlässigung der Ströme bei der Herleitung der Spannungstransformation aus und möchte, dass im Hinblick auf die Gleichung über die Spannungstransformation das Induktionsgesetz genannt und das Durchflutungsgesetz nicht genannt wird. (Bei der Gleichung zur Stromtransformation möchte ich, dass das Durchflutungsgesetz genannt und das Induktionsgesetz nicht genannt wird.)

So ist das auch in der lesenswerten Artikelversion geschehen. Jede Abweichung vom lesenswerten Zustand muss besonders gut begründet werden!

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Die Motivation für Deine Frage mit der elektrischen Leitfähigkeit des Kerns verstehe ich nicht. Die elektrische Leitfähigkeit des Kerns ist für das Entstehen des E-Feldes um den Kern herum nicht notwendig. Sie ist in den meisten Fällen sogar unerwünscht, da sie zu Wirbelströmen und damit einhergehend zu Kernverlusten führt. Was wir bei der Herleitung brauchen, ist vor allem das hohe µ_r des Kerns, da sonst die B-Feldlinien nicht freiwillig im Kern bleiben und somit das Phi auf die Primär- und Sekundärseite unterschiedlich groß ist. Wenn Du einen elektrisch nicht leitfähigen Holzklotz mit hohem µ_r findest, so nehme ich ihn (sofern ich keine Kühlungsprobleme bekomme) gerne als Transformatorkern.

Viele Grüße, --Michael Lenz (Diskussion) 22:08, 22. Mär. 2015 (CET)

@Michael Lenz: Erst mal vielen Dank für deine ausführliche Antwort. Ich werde sie noch im Detail studieren, sobald ich im Laufe des Tages Zeit dazu finde.
Nur kurz zu deiner Rückfrage: Es ging mir nicht um das Material des Kerns, sondern das Material der Windungen. Wenn man den Draht durch ein (elektrisch) nicht leitendes Material ersetzt, entsteht erst gar kein Magnetfeld bzw. -fluss, egal wie viel Spannung man an diese „Spule“ anlegt. Formulierungen wie „Dabei fließt selbstverständlich ein Strom i1(t), aber die Größe braucht uns nicht zu kümmern, wenn wir nur die Flussänderung wissen wollen“ beziehen sich auf die Berechnungen und sind sinnvoll, wenn dem Leser eben klar ist, dass „selbstverständlich ein Strom fließt“. Formulierungen wie „Das E-Feld, das sich um den Kern windet, ist eine direkte Folge der Primärspannung“ halte ich für potenziell missverständlich, weil der Eindruck entstehen kann, dass bei Spulen bzw. Transformatoren irgendeine Form von wenigstens infinitesimaler Ladungsverschiebung in der Primärspule gar nicht nötig ist, um die resultierenden Felder samt Induktionswirkung in der Sekundärspule entstehen zu lassen. Dies war im Wesentlichen der Kern :-) des Diskussionsstrangs, an dem ich hier beteiligt war.
Noch einmal danke und Gruß, Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   08:37, 23. Mär. 2015 (CET)

Hallo MichaelLenz, ich bin hoch erfreut von Dir wieder mal etwas zu lesen nach langer Zeit. Du hattest Dich ja recht rar gemacht zu meinem großen Bedauern. Ich nehme an Du hast hier schon mitgelesen. Es gibt wieder mal Aktivitäten beim Trafo. Soweit ich es überhaupt verstanden habe, soll da so etwas wie ein Artikel "Trafo light" daraus gemacht werden. Ich halte davon gar nichts. Es scheint aber schierig zu sein, sich in diesem Sinn verständlich zu machen, weil, wie man hier lesen konnte, meine Bedenken hier "nicht weiterhelfen". Physik scheint nicht auf allzu fruchtbaren Boden zu fallen. Ich wäre Dir sehr dankbar, wenn Du hier etwas mithelfen könntest, die Hand drauf zu halten, dass da kein zu großer Schaden entsteht. Mit freundlichen Grüßen --Elmil (Diskussion) 11:39, 22. Mär. 2015 (CET)r teilweise gelesen hast

Elmil, ich will weder einen "Trafo light" schreiben noch das hier "größerer Schaden" entsteht. Du kennst meine Textvorschläge, hast aber nicht den Mumm zu konkreten Hinweisen. Du wirfst mit Behauptungen um dich, die zeigen, dass du die von dir zitierte Literatur nur teilweise gelesen, in der Summe aber nicht verstanden hast. Sonst hättest du sicher Stellung genommen zu den deinen Aussagen widersprechenden, wörtlich wiedergegebenen Textstellen aus der von dir genannten Quelle. Es tut mir leid, aber ich musste das mal so deutlich sagen. Trotzdem, ich wünsche dir einen angenehmen Tag. Freundliche Grüße --Striegistaler (Diskussion) 15:11, 22. Mär. 2015 (CET)

Hallo Elmil. Ich hab eigentlich nur den Link zu dem Artikel mit dem Poyntingvektor gesucht. Da ich den Link nicht gefunden habe, habe ich in die Kommentare geschaut und gesehen, dass Du wieder viel schreibst. Da war mir dann klar, dass ich mich wieder um den Artikel kümmern muss. Wir müssen in der Anfangsphase wahrscheinlich wieder mal viel Überzeugungsarbeit leisten, bis die immer wieder vorgebrachten Verständnisfehler zum Induktionsgesetz und zur Funktionsweise des Transformators aufgeräumt sind. Erst für danach können wir hoffen, dass der Artikel durch die Mitarbeit der neuen Kollegen verbessert wird. --Michael Lenz (Diskussion) 22:08, 22. Mär. 2015 (CET)

Grundprinzip

Liebe Mitautoren, derzeit ist die Erklärung des Grundprinzips wieder in einen bedauernswert schlechten Zustand. Sie lautet:

Eine Wechselspannung auf der Primärseite des Transformators bewirkt einen Wechselstrom in der Primärspule. Dadurch entsteht in dieser eine der Primärspannung entgegengesetzte Selbstinduktionsspannung. Deshalb fließt nur ein kleiner Primärstrom. Dieser erzeugt entsprechend des Durchflutungsgesetzes einen wechselnden magnetischen Fluss im Kern. Der magnetische Wechselfluss wiederum induziert auf der Sekundärseite des Transformators eine Spannung.

Beim Anschluss eines Verbrauchers fließt ein Wechselstrom in der Sekundärwicklung. Dieser wirkt nach demselben Prinzip auf die Primärseite zurück und erzeugt dort eine Wechselspannung, die der Selbstinduktionsspannung der Primärspule entgegenwirkt. Dadurch steigt der Primärstrom.

Aus der großen Zahl an Kritikpunkten möchte ich folgende besonders hervorheben:

1. Für die Erklärung der Spannungstransformation wird eine Erklärung mittels des Durchflutungsgesetzes gesucht, obwohl es gerade das Induktionsgesetz ist, das die hierfür relevanten Größen (B-Feld im Kern, E-Feld an den Klemmen und im Draht) in einen Zusammenhang bringt.
2. Für die Erklärung der Stromtransformation wird eine Erklärung mittels des Induktionsgesetzes gesucht, obwohl es gerade der Durchflutungssatz ist, der die hierfür relevanten Größen (H-Feld im Kern, Strom in den Leitungen) in einen Zusammenhang bringt.
3. Zentrale Erklärungsmuster basieren auf dem Begriff der Selbstinduktionsspannung. Diese soll der Klemmenspannung entgegengesetzt sein. Im Feldlinienbild ist eine solche Spannung aber nicht ersichtlich.

Ich werde den Abschnitt daher in Kürze auf eine Version revertieren, die als Verbesserung des "lesenswert"-Zustandes lange Zeit akzeptiert wurde. Viele Grüße, --Michael Lenz (Diskussion) 12:37, 23. Mär. 2015 (CET)

Hallo ML: Diese besagte Änderung ist schon etwas älter und hat auch mich geärgert. Ich hatte das auch nicht gleich mitgekriegt und dann aus der Versionsgeschichte entnommen, Kollege M. Hammer-Kruse war der Täter am 26. Jan. 15. Gemeldet hatte er sich hier auf der Disk. Seite dafür nicht. Ich hätte das auch wieder zurükgesetzt, wollte das nur im Konsens mit den Diskutanten hier machen, der sich aber dann nicht auf einfache Weise herstellen ließ. Mit Deinen Kritikpunkten gehe ich einig bis auf die von Dir beanstandete Selbstinduktionsspannung. Sie ist eben formal notwendig, um ein induktives Gebilde wie z. B. eine Spule in einem Stromkreis so zu beschreiben, dass die Kirchhoffschen Maschenbeziehungen erfüllt sind, ohne dass die Notwendigkeit besteht einen Integrationsweg durch die Induktionsschleife zu nehmen zu müssen. Mindestens in meiner älteren Ausgabe von Küpfmüller wird auch zu diesem Kunstgriff gegriffen und deswegen halte ich ihn auch für legitim. MfG. --Elmil (Diskussion) 13:21, 23. Mär. 2015 (CET)

@Elmil: Das, was Küpfmüller macht, ist eben genau das – ein Kunstgriff. Küpfmüller stellt (wie du selbst hier drüber zitierst) „Näherungsbetrachtungen“ an, die unter idealisierenden Annahmen eine ausreichend präzise Berechnung gestatten, aber nicht die physikalische Realität erklären.
Im Übrigen fordere ich dich auf, die Bezeichnung von anderen hier Mitarbeitenden als „Täter“ und all die anderen für dich so typischen despektierlichen Formulierungen mit sofortiger Wirkung und gegenüber jedermann ausnahmslos zu unterlassen. Ich werde sonst administrativ klären lassen, ob diese Form von Mitarbeit hier weiter geduldet werden kann.
Troubled @sset  ^{Work  •  Talk  •  Mail}   14:30, 23. Mär. 2015 (CET)

Hallo Elmil, die Kirchhoffschen Maschengleichungen besagen etwas über u/i-Zusammenhänge in Netzwerken aus. Sie gelten in realen elektrischen Netzwerken nur dann, wenn die zugehörigen E-Felder keinen Wirbelanteil haben. Das Induktionsgesetz trifft aber Aussagen zum Wirbelanteil von E-Feldern. Also taugen die Kirchhoffschen Maschengleichungen nicht dazu, Induktion zu erklären. Ich nehme doch auch nicht den Schaltplan meines Toasters, um den Kühlschrank zu reparieren.

Es ist aber durchaus legitim und sinnvoll, die u/i-Zusammenhänge einer Schaltung mit Spulen und Transformatoren als Netzwerkmodell abzubilden. Aber eben nur die u/i-Zusammenhänge, nicht die Felder.

Fazit: Felder werden mit Feldtheorie erklärt. Reine u/i-Zusammenhänge können gerne auch mit Netzwerktheorie erklärt werden.

--Michael Lenz (Diskussion) 19:36, 23. Mär. 2015 (CET)

Ja genau so ist es. Nur beim Trafo brauchen wir eben beides. Für die Funktion, sozusagen für das Innenleben die Feldtheorie und für den Trafo am elektrischen Netz die Netzwerktheorie. So war es auch gemeint. Darüber waren wir uns auch früher schon mal völlig einig. MfG --Elmil (Diskussion) 20:36, 23. Mär. 2015 (CET)

@troubled@sset: Nochmal zur Klarstellung: Was ich hier als Kunstgriff bezeichnet habe, ist die Einführung des Begriffes "Selbstinduktionsspannung" als eine formale Notwendigkeit, um eine Induktivität in einem elektrischen Netzwerk mit der Kirchhoffschen Maschenregel behandeln zu können. Ich kann auch weder erkennen, wo Küpfmüller zum Trafoprinzip eine Näherungsbetrachtung verwendet noch habe ich "selbst hier drüber" eine solche "zitiert".

Noch ein Satz zum "Täter". Jeder, der eine Tat volbringt, ist ein Täter. Der Begriff ist völlig wertfrei. Damit wird nichts über die Tat ausgesagt. Das kann eine gute Tat sein, eine böse, eine sinnvolle, eine sinnlose, eine nützliche oder auch eine nutzlose und jeder hat die Freiheit und das Recht die Tat so zu sehen, wie er sie gerne sehen will. Despektierlich wird es erst, wenn beim "Täter" jemand nur noch "Tatort" im Kopf hat. Ich gehöre da jedenfalls nicht dazu. MfG --Elmil (Diskussion) 20:36, 23. Mär. 2015 (CET)