Diskussion:Transformator

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Sternpunkt

Hallo

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

Merci.

Um eine bestimmte Netzform zu erreichen. Bei Niederspannungstrafos erdet man die Unterspannungsseite um zum beispiel ein T-N... Netz zu erreichen. So hat man ein erdbezogenes Potential um verschiedene Sicherheitseinrichtungen zu realisieren (Nullung, RCD...) und man hat verschiedene Spannungshöhen (230V~, die normale "haushaltsspannung", Aussenleiter gegen Null (Erde)). Im Hochspannungsnetz werden die Sternpunkte entweder NOSPE/KNOSPE geerdet, damit gleicht man kapazitive Ströme der Freileitungen oder/und Erdschluss(Fehlerströme) aus. --84.185.85.202 20:53, 27. Jan. 2007 (CET)

Ölgekühlter Transformator

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

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

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

Belasteter Transformator

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

Begründung grundlegender Kritik

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

Im Text steht:

Idealer Transformator

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

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

Daraus ergibt sich das Durchflutungsgleichgewicht des idealen Transformators:

$I_{1}n_{1}+I_{2}n_{2}=0$

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

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

Nun Punkt für Punkt:

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

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

• die elektrische Leitfähigkeit des Magnetwerkstoffes geht gegen Null $\rightarrow$ keine Wirbelströme

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

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

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

• die Permeabilität der Luft geht gegen Null $\rightarrow$ kein Streufeld

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

• die elektrische Leitfähigkeit der Wicklungen geht gegen Unendlich $\rightarrow$ keine Wicklungsverluste

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

'Daraus ergibt sich das Durchflutungsgleichgewicht des idealen Transformators:'

$I_{1}n_{1}+I_{2}n_{2}=0$

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

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

=Den Transformator ganz einfach verstehen =  

Ich bin erst seit Anfang Vovember 07 auf die Trafo Seite in Wikipedia gestoßen. Mir ist auch aufgefallen, daß der Trafo mit viel zu viel Formeln erklärt wird und über das Wirkprinzip, was da im Eisenkern abläuft nichts gesagt wird. Ich bin im Zuge meiner Suchen nach der Ursache des Trafo Einschaltstromstoßes und seiner Vermeidung auf sehr einfach zu verstehende Gesetzmäßigkeiten gekommen. Für das mit Spannungs und Stromm-messung nachprüfbare Verständnis darüber was im Eisenkern vorgeht, ist es am einfachsten wenn man einen Ringkern-Trafo mit nur der Primärspule benutzt.- Also ohne, daß er eine Sekundärwicklung besitzt.- Der Ringkerntrafo kommt einem idealen Trafo sehr nahe. Wichtig ist es sich die Hysteresekurve anzuschauen. Und zwar die vom Ringkerntrafo, die sich von der Kurve anderer Trafotypen deutlich unterscheidet. Aber auch der Vergleich mit Kurven anderen Trafos vertieft das Verständnis. --Ich werde in Kürze ein neues Kapitel schreiben zum Thema Transformator, weil ich hier keine Grafiken einfügen kann.-- Nur soviel vorab: die Hysteresekurve eines Ringkerntrafos ist fast senkrechtstehend, sehr schmal und zeigt eine hohe Remanenz, abhängig vom Abschaltpunkt. Ganz wichtig ist: Es sind die Spannungszeitflächen der Sinus Kurven Halbschwingung, ( "Halbwellen"), welche die Magnetisierung im Eisenkern verändern und im Takt der pos. u. neg. Sinusschwingung ständig ummagnetisiern. Von dieser Ummagnetisierung lebt der Trafo. Damit wird in der Sekundärspule die Sekundärspannung erzeugt. Anschauliches Beispiel: Man erhöhe mit einem Stelltrafo die Primärspannung eines solchen Ringkerntrafos stetig und messe dabei die Spannung an und den Strom in die Primärspule mit einem Oscilloscop. Anfangs ist kaum ein Strom messbar. Erst wenn die Primärnennspannung überschritten wird erhöht sich der Strom plötzlich stark überproportional. Der Strom tritt nur im Nulldurchgang der Spannung auf. Mit der Hysteresekurve ist das ganz leicht zu erklären. Diese wird nämlich durch die größer werdenen Spannungszeitflächen jeder Netzhalbwelle immer stärker ausgesteuert und weicht oben nach recht und unten nach links aus. Ds ist die beginnende Sättigung. Denn das Eisen lässt sich ab ca. 2 Tesla nicht weiter magnetisieren. Man kann durch eine geeignete Filterschaltung damit auch die Hystereskurve mit dem Oscilloscop schreiben und sieht parallel zur Spannungserhöhung dann genau, daß das oben beschiebene passiert. Man kann also den Trafo, zumindest als Elektroniker, der ja um die Trafos bisher immer "einen Bogen gemacht hat", sehr leicht verstehen. Dasselbe passiert auch wenn man den Trafo mit Nennspannung, aber immer kleiner werdender Frequenz als die üblichen 50 HZ betreibt. Die Spannungszeitflächen werden dann größer, damit vergrößert sich auch der Strom im Nulldurchgang und die Sättigung tritt genauso ein.- Und jetzt kommt die Erkenntnis die man verstehen und eben nachmessen kann: Die positive Sinushalbwelle transportiert die Magnetisierung im Eisen von dem negativen Wendepunkt auf der Hysteresekurve aus zum positiven Wendepunkt. --Der dazu nötige Strom ist sehr gering und kaum messbar.-- Die negative spannungshalbwelle tut das in umgekehrter Richtung. Wem das nicht klar wird, dem sende ich gerne per E-mail einen umfassenden und einfach zu verstehenden Fachartikel darüber. Mir ist klar, daß das manchem alten Remanenzverweigerer, Ersatzschaltbild und Streuinduktivitätsfan auch mit höchsten Hochschulabschlüssen und Titeln vor den Kopf stößt. Aber ich kann es wirklich jedem messtechnisch beweisen. Für heute ist es genug.

---Benutzer: EMEKO , 10:28, 11. November 2007.

Von „http://de.wikipedia.org/wiki/Diskussion:Transformator“

Verbesserungsvorschlag zum Abschnitt idealer Transformator

Der Abschnitt über den idealen Transformator muss unbedingt überarbeitet werden. (Ich bin extra Benutzer geworden, um auf diese Tatsache hinzuweisen, so wichtig ist es mir.) Meine Kritikpunkte am Abschnitt "idealer Transformator":

• der Abschnitt beschreibt eher die persönliche Vorstellung des Autors, was ein idealer Transformator ist
• der Abschnitt klingt an manchen stellen etwas holprig, zum Beispiel "böse Induktivität"
• es fehlt die Erklärung des Begriffes idealer Transformator und was diejenigen, die den Begriff eingeführt haben darunter verstehen
• der Abschnitt ließt sich eher wie eine Kritik an den Lehrmethoden, die vom idealen Transformator ausgehen

Der Begriff "idealer Transformator" wird von Lehrbüchern und Menschen verwendet, die sich mit elektrischen Maschinen beschäftigen, deswegen muss der Abschnitt in erster Linie sagen/darstellen, was dieser Begriff bedeutet. Das sähe dann so ähnlich aus, wie die Punkte zur Permeabilität, Leitfähigkeit etc. Man kann auf die einzelnen Punkte auch verzichten und schreiben:

In der Theorie der elektrischen Maschinen besteht ein "idealer Transformator" aus zwei widerstandslosen, ideal gekoppelten Spulen, deren (gemeinsames) Magnetfeld sich in einem verlustlosen, nicht elektrisch leitfähigem, magnetisch permeablem Material befindet.

Verlustloses magnetisch permeables Material bedeutet also keine Remanenz und Sättigung und daher auch kein inrush. Wenn das einmal (kurz) gesagt ist, kann man mit Hilfe von Stellenangaben gerne Leute benennen, die den idealen Transformator als ungeeignet für die Lehre in Schule/Uni sonstwo betrachten. Das wichtige am idealen Transformator ist, dass er das PRINZIP des Transformators ohne die ungewollten Nebeneffekte/Verluste beschreibt. Meiner Meinung nach kann man jemandem einen Transformator auch nicht auf diese Weise erklären, weshalb ich den kritischen Unterton des Abschnittes auch verstehe, aber es soll ja ein Lexikoneintrag werden. --Herbstwiesenweg 14:16, 18. Nov. 2007 (CET)

Hallo Herbstwiesenweg. Ich teile Deine Einschätzung; aktuell ist der Abschnitt zum idealen Transformator tatsächlich eher eine Kritik an Lehrbüchern und Lehre als eine Sachbeschreibung des Gegenstandes. Das gehört hier nicht hin und gehorcht auch nicht dem Grundsatz WP:NPOV. Was Du schreibst scheint mir sehr vernünftig, insbesondere Deine Formulierung zum idealen Transformator („In der Theorie der elektrischen Maschinen besteht ...“) scheint mir nahezu spruchreif. Also versuch Doch einfach Dein Glück und verbessere den Abschnitt. Tipps dazu habe ich Dir ja bereits auf Deine Benutzerdiskussionsseite geschrieben, Du kannst Dich bei fragen auch gerne direkt an mich wenden. Gruß, --norro 14:37, 18. Nov. 2007 (CET)

Ok, ich bin wohl schon mit der tür ins haus gefallen mit meinen ergänzungen zum idealen trafo. aber etwas davon hätte schon stehen bleiben können, zum beispiel daß ein ringkerntrafo dem idealen trafo ganz nahe kommt und daß er auch keinen einschaltstrom zu haben braucht wenn man ihn richtig einschaltet, usw. (Vormagnetisierung.) Auch der Elektrotechniker, der ins Lexikon schaut willdoch etwas für die praxis daraus mitnehmen. Was ihr in dem von mir neu eingefügten kapitel: "einschalten des Trafos" stehen lassen habt, ist zwar vollkommen richtig aber wirklich minimal und "sehr lexikalisch". Technisch ausnutzen kann das mit der beschreibung niemand, denn wie soll man wissen wie man einen trafo auf die millisekunde genau einschalten muß, weil man die remanenz ja weder in dem betrag noch in der polarität kennt. Das ist seit 15 jahren mein thema, das habt ihr vielleicht inzwischen bemerkt. eine millisekunde neben dem idealen punkt eingeschaltet und schon entsteht eine stromspitze beim einschalten (emeko.de) Immerhin habt ihr das kapitel wenigstens überhaupt stehen lassen. Danke speziell an "norro", für seinen vorschlag es mit meinen texten erst in wikibooks zu probieren. Ich habe dort schon damit angefangen, unter technik, elektrische Energietechnik usw. Das Buch könnte heißen: "vom umgang mit einphasentransformatoren", oder nur "vom umgang mit transformatoren". in den nächsten wochen werde ich die arbeiten damit weiterführen. Besonders informativ finde ich die Diskussionsbeiträge von "ELMIL" zum Thema Trafo, die ich in meinem buch gerne verwenden möchte. Er wäre ein guter Co autor dazu. Was ich in meinem buch besonders herausstellen möchte ist der widerspruch und die ewige frage, ob für die magnetisierung des Eisenkernes ein Strom in der primärspule nötig ist oder ob alles die spannungszeitfläche macht ohne daß ein strom fließt. Ich denke ich habe da durch meine messtechnische herangehensweise und durch den vergleich eckiger mit ringkerntrafo, und der diskussion mit euch zusammen neue möglichkeiten gesehen, um zu beweisen was nun stimmt. Das wäre für die lehre und die technik schon wichtig, finde ich. Gruß, --Benutzer:emeko 17:51, 23.nov. 2007 (CET)

Hi Emeko,

das soll jetzt keine Kritik an Deiner Arbeit sein, versuche es aber so zu sehen: Der "typisch" geneigte Leser dieses Artikels, so wie auch meinereiner, hat sich nicht die letzten 15 Jahre mit dem Einschaltstrom von Transformatoren beschäftigt. Es geht bei sowas wie der Wikipedia weniger darum ein spezielles Fachbuch zu ersetzen, sondern die *wesentliche* Information prägnant und verständlich darzustellen. Samt der berühmten OMA-Tauglichkeit und einigen anderen sinnvollen Kriterien. Vor allem gilt dies für eher allgemeine "Übersichtsartikel", wie es der Transformator-Artikel im elektrotechnischen Kontext sicher ist. Bedenke auch die bereits bestehende Länge des Artikels.

Für Details und Spezialwissen "und seitenlange Abhandlungen" gibt es dann weitere die Möglichkeiten: Weiter zu einem speziellen Artikel verlinken der sich dieses Spezialthemas ausführlicher widmet (wenn es denn so wesentlich ist). Oder auch Hinweise auf weitergehende Spezialliteratur. - Für jene die sich tiefer in diesen oder andere Punkte einarbeiten wollen sind solche Verweise hilfreich und jene können sich beispielsweise die empfohlenen Fachbücher zu Spezialthemen in einer Bibliothek ausleihen.

Aber für jemanden der sich "nur mal" darüber informieren will, warum beim einschalten seines Ringkerntrafos öfter die jeweilige Sicherung auslöst, braucht es keine seitenlange Texte mit inhaltlich grosser Redundanz. Und dieser jemand will auch mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit nur mit dem Wikipedia-Artikel ausgerüstet kein Einschaltgerät für seinen Trafo entwickeln und bauen. Motto: Auch in der Kürze kann eine Würze liegen. :) --wdwd 19:26, 23. Nov. 2007 (CET)

Hi Wdwd,

ok das von Dir geschriebene sehe ich ein. Obwohl ich den Text zum Transformator einschalten demnächst nochmal ergänzen möchte. Wie kann ich denn einen Link auf zum Beispiel meine Homepage einbauen? Ist das denn erlaubt, da heißt es doch gleich wieder ich würde Werbung in eigener Sache machen wollen. Oder kann ein Link auf das von mir angefangene Buch im WiKIBOOK eingesetzt werden? An welcher Stelle am besten? Gruß, --Benutzer:emeko 15:12, 24. nov. 2007 (CET)

Hi Emeko,

wenn Dein Link fachlich passt, also nicht nur "plumpe" Werbung oder gänzlich deplaziert ist, sollte es kein Problem sein. Siehe dazu auch Wikipedia:Weblinks. Eingefügt werden diese Links meist am Ende des Artikels in einen eigenen Abschnitt. Ich möchte Dir dazu generell die Seiten wie Wikipedia:Autorenportal empfehlen. --wdwd 15:50, 24. Nov. 2007 (CET)

Kernmaterial bei Trafos

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

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

Exzellenz-Diskusion

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

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

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

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

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

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

Lesenswert-Diskussion

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

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

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

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

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

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

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

ruhende elektrische Maschine

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

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

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

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

Realer Trafo

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

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

Lastbetrieb

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

Trafoverluste

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

Die Abschnitte zur Erklärung des Ummagnetisierungsverlustes (Hystereseverlust und Wirbelstromverlust) im Eisenkern gehören in eine eigene Seite, so dass hier ein Link genügt. Die Erklärungen sind allgemeingültig und auch für die Eisenkerne in Motoren, Generatoren, Drosseln, Schaltschützen usw. zutreffend. Die Nachwirkungsverluste aufgrund diffundierender Kohlenstoffatome sind ein Relikt aus längst vergangenen Zeiten, die ich in meiner nun über dreißigjährigen Berufstätigkeit auf diesem Gebiet noch nie gemessen habe. Zu hohe Kohlenstoffgehalte führen zur magnetischen Alterung durch Karbidausscheidungen, die den Hystereverlust erhöhen. --Hieronymus Blech 17:53, 2. Nov. 2007 (CET)

Noch einmal zurück zu den Grundlagen

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Systematik dringend verbesserungswürdidg

Der Beitrag zum Transformator erscheint mir ziemlich unsystematisch und daher schwer zu lesen. Meines Erachtens muß noch viel Arbeit reingesteckt werden, bis er wirklich gut wird. Ich möchte hier andeuten, was meines Erachtens zu tun ist und werde mich in nächster Zeit darum kümmern, soweit es die Zeit zuläßt und soweit die aus meiner Sicht wichtigen Änderungen nicht sofort wieder zurückgedreht werden.

- An den Anfang gehört eine kurze Erläuterung, um was es ganz grundlegend geht, evtl. ein geschichtlicher Abriß.

- Anschließend sollte der ideale Transformator diskutiert werden. Ein idealer Transformator transformiert nach dem Schema "Spannung hoch, Strom runter" (I1*U1=I2*U2) und wird motiviert durch den Energieerhaltungssatz. Außerdem trennt der ideale Transformator Primär- und Sekundärseite galvanisch. Mit diesem Modell kann man alle grundlegenden Dinge herleiten, die man mit dem Transformator erledigen kann: Spannungen transformieren, Ströme transformieren (als Konsequenz daraus: Widerstände transformieren) und galvanisch trennen.

- Der reale Transformator sollte unmittelbar nach dieser Einleitung behandelt werden. Zunächst sollte man Streuinduktivitäten und Leitungswiderstände weglassen und den Transformator als gekoppelte Spulen darstellen. Dabei sollten irgendwo die Begriffe "Selbstinduktivität" von Primär- und Sekundärspule und Gegeninduktivität inkl. Formel auftauchen. Die Formel über den Zusammenhang von Selbstinduktivitäten, Gegeninduktivität und Wicklungsverhältnis gehört hierher.

- Das schon jetzt im Text gezeigte Ersatzschaltbild sollte auf der Grundlage der gekoppelten Spulen weiterentwickelt werden. Man fängt mit dem idealen Transformator an und ergänzt die notwendigen Modellierungen für Haupt- und Streuinduktivitäten, die ohmschen Widerstände und die Eisenverluste. Hierbei sind Primär- und Sekundärseite zunächst noch durch einen idealen Transformator getrennt. Transformiert man jedoch alle sekundärseitigen Impedanzen mithilfe der Transformationsgleichungen des idealen Transformators auf die Primärseite, so erhält man schon im Text gezeigte Ersatzschaltbild. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß man in der Praxis häufig das im Artikel gezeigte Ersatzschaltbild verwendet, da dort die wichtigsten Verluste modelliert werden. (Evtl. sollte sogar ein Ersatzschaltbild gezeigt werden, das den Mittenabgriff berücksichtigt, aber das ist eher Kür als Pflicht.)

- Anschließend sollten weitere Randbedingungen, die im Betrieb zu beachten sind, genannt werden: Spannungsfestigkeit (Isolationswiderstände), Wärmeentwicklung (zu erläutern am Ersatzschaltbild und zu untergliedern in Eisenverluste und Kupferverluste, und die Eisenverluste weiter in Wirbelstromverluste und Hystereseverluste), Sättigung des Kerns (mit Hinweis, daß sie als nichtlineare Eigenschaft im Ersatzschaltbild nicht berücksichtigt wird), Hysterese (als nichtlineare Eigenschaft, die nicht im Ersatzschaltbild berücksichtigt wird, und mit dem Hinweis, daß die Hysterese nur bei Trafos mit Kern vorkommt), Stromverdrängung und Skineffekt mit Verweis auf spezielle Kabelanordnungen zu deren Unterdrückung (Stichwort: Leitergeflechte, HF-Litze)

- Der Lastbetrieb kann diskutiert werden, allerdings sollten die zuvor eingeführten Begriffe verwendet werden, beispielsweise aber nicht "Innenwiderstände", die nicht weiter erläutert werden. Nenngrößen sollten genau definiert werden.

- Es sollte der grundlegende Unterschied zwischen Trenntransformatoren und Spartransformatoren herausgearbeitet werden sowie zwischen Energietransport und Informationstransport. Anschließend können anwendungsbezogen alle möglichen Bauformen und Anwendungen erläutert werden (Kapitel 3 und 5 systematisch zusammengeführt).

- Literatur- und Weblinks sollten natürlich bleiben. --Michael Lenz 03:15, 13. Feb. 2007 (CET)

Hallo Ihr Trafofreunde,

da hat sich jetzt jemand große Mühe gemacht und nochmal von vorne angefangen. Das ist lobenswert. Aber das Ergebnis kann noch nicht ganz zufriedenstellen. Ich vermisse immer noch die harten physikalischen Grundlagen, von denen alles andere abgeleitet werden kann. Die sollten eigentlich vor den div. Modellen stehen, denn vom Verständnis her leiten diese sich von den Grundlagen ab und nicht umgekehrt. Grundlage ist nun mal das Induktionsgesetz. Da kommt kein Strom vor. Sondern: Wechselspannung erzeugt einen magnetischen Wechselfluß und diese wieder induziert eine Wechselspannung. Fertig ist der unbelastete Trafo. Details bitte in meinem Beitrag zu den Grundlagen nachlesen. Laß doch zunächst, solange kein Laststrom fließt, den Strom einfach weg. Der Strom induziert keine Spannung, nur eine Flußänderung induziert eine solche. Der Magnetisierungsstrom ist nur eine durch die magnetischen Eigenschaften des Spulenkernes bedingte Notwendigkeit aber nicht ursächlich für den Induktionsvorgang. Dazu 2 Gedankenexperimente: 1. Hätte der Kern eine unendliche Permeabilität, gäbe es keinen Magnetisierungsstrom, der Trafo würde aber trotzdem als solcher funktionieren. 2. Ändere ich etwas am magnetischen Kreis z. B. Luftspalt, ändert sich zwar der Magnetisierungsstrom, aber nichts ändert sich an der Sekundärspannung. Ich bin da relativ hartnäckig, weil es nicht nur physikalisch falsch ist, es ist auch didaktisch falsch, weil es immer wieder zu falschen Schlüssen führt, wenn man das Übertragungsverhalten vom Magnetisierungsstrom ableitet. Also: Spannung wird über den gemeinsamen Fluß der Spulen als Spannung übertragen und zwar völlig linear und auch bez. Kurvenform identisch. Einzige Einschränkungen: Die Frequenz der Primärspannung und die max. Induktion (Flußdichte) darf für das Kernmaterial nicht zu hoch werden und der Spannunsabfall eines ggf. nicht linearen Magnetisierungsstroms (z. B. Sättigungspitzen) darf bezogen auf die Primäspannung keinen auffälligen Anteil einnehmen. Dies "verbiegt" dann die Sekundärspannung, genaugenommen aber auch nur deshalb, weil diese so verbogene Spannung auch am "Kern" (an Xh) schon so anliegt. Bei Netztrafos mit ganz kleiner Leistung ( 1VA oder so) kann man das wegen des hohen Widerstandes der Primärwicklung beobachten. Deswegen linearisiert ein Luftspalt das Übertragungsverhalten nicht, er linearisiert allenfalls den Magnetisierungsstrom und damit eben diesen gerade beschriebenen Effekt. Auch der Lufttrafo würde funktioniern, genau wie der mit Holzkern, nur der Magnetisierungsstrom wäre vermutlich nicht mehr zu bewältigen. Sein Vorteil besteht nebenbei gesagt nur darin, daß man sich nicht mit den ev. für den Kern zu hohen Frequenzen herumschlagen muß. Die Spannung überträgt auch ein Trafo mit Kern aus ferromagn. Material exakt und linear, solange die Freqenz nicht so groß ist, daß der Flußaufbau durch Wirbelströme behindert wird. Nun noch zum belasteten Trafo. Erklärungen von der Art, daß der Sekundärstrom im Kern ein Gegenfeld bewirkt, das dann den Hauptfluß schwächt.. .. usw. , kann ich nicht empfehlen. Das läuft zwar vom Ergebnis her in die richtige Richtung, läßt aber die Zwangsläufigkeit vermissen, warum dann Primär- u. Sekundärdurchflutungen schlußendlich immer gegengleich sind und sich zu Summe 0 aufheben. Wesentlich logischer ist, wenn man sich im Ersatzschaltbild den Knotenpunkt betrachtet, an dem Primär-, Sekundär- und Magnetisierungskreis sich treffen. Zusammen mit der Erkenntnis, daß der Magnetisierungsstrom bei vorgegebenem magnetischem Kreis nur vom Fluß und damit (siehe Induktionsgesetz) nur von der Spannung beeinflußt wird, folgt zwangsläufig, daß primärer Laststrom I1 und der auf die Primärseite umgerechnete sekundäre Strom I2´ sich in jedem Moment aufheben müssen, weil sonst die Knotenpunktregel nicht stimmt. Ströme, die um einen gemeinsamen Kern gehen, sich jedoch gegenseitig aufheben, können auf den Kern keine Wirkung haben und sie dürfen auf den Kern auch nicht magnetisieren, denn dafür ist allein die Spannung an der Primärspule zuständig. Deshalb die etwas provokante Feststellung: Der Kern weiß nichts vom Laststrom, dieser fließt am Kern vorbei. Daraus folgt : Der Trafo besteht aus 2 "Baustellen": Der Magnetisierungspfad (Xh) dient rein der Spannungsübertragung, die Vorgänge dort sind nur spannungsabhängig und haben nichts mit dem Laststrom zu tun. Die Stromübertragung findet über 2 gekoppelte, d. h. um einen gemeinsamen Kern gewickelte Spulen statt. Die Vorgänge dort (z. B. Streufluß) sind rein stromabhängig, spielen sich zwischen den Spulen ab und haben nichts mit den Vorgängen im Kern zu tun. So darf man beim Streufluß auch nicht sagen: "Durch den Laststrom wird Fluß aus dem Kern herausgedrückt". So was gibt es nicht.

Aus diesem Prinzip folgt u. a.: Auch wenn die Permeabilität des Kernes gegen unendlich geht, wird es Streufluß zwischen den Spulen geben, denn dieser ist allein vom Laststrom und von der Spulenanordnung bestimmt. Streufluß ist beim üblichen Trafo ein reiner Luftfluß.

Was sonst noch aufgefallen ist:

Luftspalte (im Kern?) vergrößern nicht den Streufluß (mindestens nicht den zwischen den Spulen, nur diesen bezeichnet man als Streufluß). Vielleicht war aber auch nur die Austreuung am Luftspalt gemeint, dann wäre die Aussage über Zusatzverluste im Kessel richtig.

Die Aussage über das lineare Magnetisierungsverhalten des Eisens und den daraus folgenden sinusförmigen Magnetisierunsstrom ist nur bedingt richtig. Es stimmt nur, wenn genügend Luftspalt mit im Magnetkreis liegt. Entweder gezielt eingebaut (macht bei einem normalen Trafo keinen Sinn) oder über die bei einer Blechschichtung sich ergebenden parasitären Luftspalte. Bei einem Ringkern aus Texturblech mit annähernd rechteckförmiger Hystereseschleife ist der Magnetisierungsstrom stark trapezförmig, d. h. rechteckähnlich und mit der Spannung weitgehend in Phase (fast reiner Wirkstrom). Nebenbei: bei so einer Spule darf man eigentlich gar nicht von Induktivität sprechen. Solch eine Anordnung speichert nämlich praktisch keine magnet. Energie. sie verhält sich eher wie ein nicht linearer Widerstand. Es ist so, auch wenn es provokant klingt.

Die hohen Einschaltstöme bei Ring- u. Schittbandkernen haben nichts mit der hohen Kernausnutzung zu tun, sondern mit der hohen Remanenzinduktion dieser Kerne. Das bedeutet, daß beim Ausschalten je nach Ausschaltzeitpunkt der Kern bei einer hohen Remanenzinduktion hängen bleiben kann. Ist nun beim Wiedereinschalten die erste Netzhalbwelle gleichpolig wie die letzte vor dem Ausschalten, so führt das zu einem Flußhub, der nicht in die Schleife hinein gerichtet ist, sondern noch weiter aus ihr heraus. und das bedeutet Sättigung mit sehr hohem Magnetisierungsstrom. Der Strom wird dabei so groß, daß sich die Spannung, die nicht mehr vom Kern als Flußhub aufgenommen werden kann, als Spannungsabfall in der Wicklung abbaut. Die Summe aus der vom Kern aufgenommenen Spannung ("in Fluß verwandelt") und Spannungsabfall in der Wicklung (Ohmisch und induktiv als Streufluß) muß immer die Klemmenspannung ergeben.

Die Hysterese-Kennlinie bildet nicht den Zusammenhang zwischen Magnetfelstärke und Erregerfeld, sondern zwischen Induktion B (Flußdichte) und Feldstärke H.

Einen grundsätzlichen Unterschied zwischen Isoliertrafo und Spartrafo kann ich nicht erkennen. Hier werden eben Primär- u. Sekundärwicklung z. T. zusammengelegt. Die galvanische Trennuung geht dabei verloren. Bei gegebener Durchgangsleistung ND kann dafür ein Trafo verwendet werden, dessen Typenleistung NT (= Leistung, den dieser Trafo als normaler Isoliertrafo hätte) um den Anteil NDxUnterspannung/Oberspannung zu vermindern ist. Man sieht, daß sich bei sehr kleinem Verhältnis Untersp./Obersp. der Spartrafo nicht mehr lohnt.

--Elmil 12:58, 7. Mär. 2007 (CET)

Lieber Trafofreund Elmil,

ich freue mich, daß Du meine Änderungen aufmerksam liest und kommentierst. Da Du anscheinend viel Erfahrung mit Transformatoren hast, würde ich mich über ein Korrekturlesen und die notwendigen Änderungen sehr freuen.

Das Modell des idealen Transformators habe ich bewußt an den Anfang der Ausführungen gestellt, um ihn in der anschließenden (mehr physikalisch orientierten) Modellierung des verlustlosten Transformators und später des verlustbehafteten Transformators zu verwenden. Mir ging es in erster Linie darum zu zeigen, was man prinzipiell mit Transformatoren machen kann und erst in zweiter Linie darum, wie sie physikalisch funktionieren. Man hätte das auch andersrum machen können - das ist sicherlich Geschmackssache. Einen direkten didaktischen Fehler kann ich darin nicht erkennen. Vielleicht schaust Du jetzt noch einmal drüber. Ich denke, ein Teil Deiner Kritik löst sich dabei in Wohlgefallen auf.

Einen Punkt Deiner Ausführungen möchte ich nicht ganz unkommentiert lassen. Dein Text suggeriert in gewisser Weise, dass beim Transformator der Spulenstrom keine Bewandnis hätte. Es käme nur auf die Spannungen an:

Es ist doch tatsächlich so, daß der Spulenstrom über den Durchflutungssatz zunächst das Magnetfeld, und damit den magnetischen Fluß, erzeugt, ehe das Induktionsgesetz zur Geltung kommen kann. Insofern kann man doch nicht sagen, dass dem Strom gar keine Bedeutung beikommt. Man braucht ihn - genauso wie die Spannung - da man sowohl das Induktionsgesetz als auch den Durchflutungssatz anwenden muß. Natürlich ist es so, daß insbesondere die Ableitung des Stromes wichtig ist. Das wird insbesondere bei den Differentialgleichungen des verlustlosen Transformators klar. Insofern kann der Strom sehr klein sein, und der Transformator funktioniert trotzdem noch. Ich möchte mich auch gar nicht darum streiten, inwiefern der Grenzübergang ${\underline {I}}_{1}\rightarrow 0$ praktisch relevant ist. Trotzdem gilt für einen identisch verschwindenden Primärstrom ($i_{1}(t)=0$ für alle t), daß auch die Sekundärspannung identisch null ist. Der Grund ist das völlige Fehlen des magnetischen Flusses.

Ich sehe derzeit noch Handlungsbedarf hinsichtlich der Vorzeichen, da an vielen Stellen nicht klar ist, welches Zählpfeilsystem zur Geltung kommt. Diese Ungenauigkeit ist in der Wikipedia in elektrotechnischen Artikeln leider weit verbreitet; ich vermute aus Unkenntnis, da auch viele Physiker mitschreiben, deren Anschauung weniger systemtheoretisch orientiert ist. Vielleicht könntest helfen, den Artikel daraufhin nochmal durchzulesen (gerne auch meinen Teil, da ich die Zählpfeile geändert habe). (Eigentlich müßte es auch reichen darauf hinzuweisen, daß die Effektivwerte gemeint sind - dann sind die Zählpfeile ohnehin egal.)

Ich möchte selbst noch Ergänzungen zum Bau von Transformatoren einfügen, ich befürchte aber, daß das ein Faß ohne Boden wird.

Der untere Teil des Artikels sollte m. E. entrümpelt oder ergänzt oder systematischer angeordnet werden. Manche Teile sind nicht sehr exakt, andere sind redundant und müßten zusammengeführt werden. Ich schaue diesbezüglich noch einmal drüber.

Schön wäre es außerdem, einen Bezug zu Schaltnetzteilen herzustellen. Diese werden in Zukunft an vielen Stellen den Transformatoren den Rang ablaufen bzw. (wenn galvanische Trennung notwendig ist) diese ergänzen.

Als nächsten Punkt werde ich die Betriebszustände überarbeiten. Dabei kann ich wohl einen Großteil des Textes übernehmen, ich will jedoch einen direkten Bezug zum Ersatzschaltbild herstellen. --Michael Lenz 01:24, 5. Mär. 2007 (CET)

Hallo Michael,

Natürlich ist es nicht von Bedeutung, ob man nun mit Modellen beginnt oder mit der Pysik, wichtig ist nur, daß letztere dabei nicht zu kurz kommt. Dazu ist es schon auch gut, wenn man mit Modellen nicht übertreibt. Aber von mir aus können wir das im Sinne Deiner Festellung dazu abhaken. Was die Physik anbelangt, da bin ich immer noch nicht ganz verstanden worden, liegt aber sicher an mir. Also noch einmal: Das Induktionsgesetz liefert einen unmittelbaren Zusammenhang zwischen der an einer Spule liegenden Spannung und dem im Kern der Spule vorhandenem Magnetfluß. Strom kommt zunächst dabei nicht vor. Das beweist allein schon die auch von dir zitierte Formel für sinusförmige Spannungen w= 50*45*Ueff/(f*A*B) [Fluß=A*B, A [m²]!]. Spannung, die eine bestimmte Zeit auf eine Spule einwirkt, erzeugt einen, bzw. ist identisch mit einem Magnetfluß(hub). Diese über eine Zeit andauernde Spannungseinwirkung entspricht dem Spannungszeitintegral, man nennt es deswegen auch Spannungszeitfläche. Beispiel: Eine Halbwelle mit 1 Volteff einer Sinusspannung mit einer Frequenz von 50 Hz (Dauer 10 ms) hat bei 1 Windung eine Spannungszeitfläche von 0,0045 Vs und das ist identisch mit einem Flußhub von 0,0045 Vs. Hat die Spule einen Kern mit einem Querschnitt von z. B. 45 cm², so führt das zu einer Flußdichte B, auch Induktion genannt, von 1 Vs/m², also 1 Tesla . Das ganze gilt immer für die Windungsspannung (U/w) [w=Windungszahl]. Hat man 2 Windungen, so braucht man für den gleichen Flußhub eben 2 V usw. Das ganze gilt, solange die Spannung eine eingeprägte Größe ist, einfach ausgedrückt, sie darf bei dem Vorgang nicht in die Knie gehen, es sei denn, man berücksichtigt dieses und hat dann eben nicht mehr die volle Spannungszeitfläche . Für die innere Spannung (auch EMK genannt), sozusagen nach Abzug der äußeren Spannungsabfälle, gilt es immer. Wie kommt nun der Strom mit ins Spiel? Das geht so: Eine dem Kern von einer Spannungszeitfläche eingeprägten Flußdichte von 1 Tesla benötigt ein dazu erforderliches Magnetfeld H {A/cm] und dazu braucht man den Magnetisierungsstrom. Die Höhe der Feldstärke ist nun materialabhängig. Nimmt man ein Texturblech, so kommt dies mit z. B. H=0,2 A/cm aus. Das bedeutet bei einer gesamten Kernlänge von angenommen 50 cm, daß in der einen Windung, von der wir ausgegangen sind, ein Magnetisierungsstrom von 50cmx0,2=10 Aw(w=1) = 10A benötigt wird. Bei 2 Windungen und 2 V wäre er nur noch 5 A, bei 100 V und 100 Windungenwären es noch 100 mA (10A/100). Wäre der Kern aus Holz (=Luft), so bräuchte man pro cm Flußweglänge bei 1 Tesla ca. 8000 A. Bei solchen Magnetisierungsströmen wird natürlich die Spannungsquelle in die Knie gehen und die Spannung wird lange bevor die 8000 A erreicht sind, sich in Spannungsabfällen verloren haben. D. h. das Tesla stellt sich gar nicht ein und deswegen funktioniert es so nur auf dem Papier, aber nur so war es auch gedacht. Wichtig ist, daß sich der Magnetisierungskreis immer den durch den aufgezwungenen Fluß notwendigen Magnetisierungsstrom aus der flußbestimmenden Spannungsquelle entnimmt. Was kann man daraus nun schließen: Es gibt auf der Grundlage des Induktionsgesetzes einen sehr einfachen kausalen Zusammenhang zwischen anliegender Spannung bzw. Spannungszeitfläche an einer Spule und einer Flußänderung im Kern. Natürlich gilt der gleiche kausale Zusammenhang auch zwischen einer Flußänderung und der Spannung an einer 2. Spule, die um den gleichen Kern geht, weil das Induktionsgesetz in beiden Richtungen gilt. Darauf und nur darauf beruht die Spannungsübertragung in einem Trafo von Primär nach Sekundär. Der Magnetisierungsstrom ist eine aus dem Fluß, den geometrischen Abmessungen des Kernes und dessen Stoffeigenschaften abgeleitete, ich hätte jetzt fast gesagt parasitäre Größe. Sie ist vom Fluß und damit vom Induktionsvorgang abhängig, aber nicht ursächlich für diesen. Der Strom ist eine Folge des Magnetflusses, der Magnetfluß ist (bei einer Spannungseinprägung) nicht die Folge des Magnetisierungsstromes. Ich muß hier noch einmal auf mein Gedankenspiel zurückkommen. Ginge z. B. die Permeabilität durch irgend einen Superwerkstoff, den es natürlich nicht gibt, gegen Unendlich, so ginge der Magnetisierunsstrom ganz selbstverständlich gegen 0, ohne daß sich weder am Fluß noch an der gesamten Trafofunktion etwas ändert. Das wäre dann der Trafo ohne Magnetisierungsstrom.

Ich hoffe, ich habe mich zu diesem Punkt jetzt verständlich genug ausgedrückt. Zu dem Thema ließe sich natürlich noch einiges ergänzen, wie z. B.: Was passiert bei der Speisung einer Spule mit eingeprägtem Strom. usw. Einiges dazu findet man auch in meinen beiden letzten Diskussionsbeiträgen. Nur dieses Grundverständnis führt zu einer dann allerdings recht einfachen und logischen Betrachtung der Vorgänge rund um den Trafo. Genau so wichtig für das Grundverständnis ist aber auch die Einsicht, daß die Vorgänge um den Laststrom mit den Vorgängen im Magnetisierungskreis nur ganz entfernt etwas um nicht zu sagen gar nichts zu tun haben.

Zu Zählpfeilsystemen kann ich nicht viel beitragen. Ich kann mich an die zwar schwach erinnern, in meiner Berufszeit bin ich aber meist ohne sie ausgekommen. Beim Trafo mit "umgekehrtem Wickelsinn" würde ich erwarten, daß dann auch die Pfeile auf der sek. Seite umgedreht sein müßten. Ich würde diese Variante aber ganz weg lassen, es ist nichts anderes als Spulen-Anfang mit -Ende vertauscht. Das ein wenig nützlicher Formalismus.

Zu Schaltnetzteiltrafos gäbe es sicher einiges zu sagen. Das ist aber m. E. nur in Verbindung mit der Erklärung von Schaltnetzteilen selbst sinnvoll, weil z. B. abhängig vom Prinzip (Sperrwandler oder Flusswandler) die Trafos ganz unterschiedliche Funktion haben.

--Elmil 13:07, 7. Mär. 2007 (CET)

Hallo Elmil,

ich glaube, wir haben hier eine Situation, in der beide Recht haben.

Du gehst davon aus, daß die Primärspannung am Transformator eingeprägt ist. Damit betrachtest Du sie automatisch als ursächlich, und Du folgerst aus dem Induktionsgesetz $U=N\cdot d\Phi /dt$, daß dort, wo eine Wechselspannung ist, auch ein sich ändernder magnetischer Fluß B*A sein muß. Daß über den Durchflutungssatz $\int {\vec {H}}d{\vec {s}}=\int {\vec {B}}/\mu d{\vec {s}}=I$ dann ein Strom fließen muß, siehst Du als parasitär an (ich lasse in der Formel den Verschiebestrom weg).

Mit dieser Sichtweise bin ich vollkommen einverstanden. Sie ist sehr didaktisch und erklärt den Transformator gut.

Ich nehme jedoch mit gleicher Berechtigung an, daß der Wechselstrom I auf der Primärseite eingeprägt ist. Damit betrachte ich den Strom als ursächlich. Mit dem Durchflutungssatz $\int {\vec {H}}d{\vec {s}}=\int {\vec {B}}/\mu d{\vec {s}}=I$ folgere ich, daß dort, wo ein Wechselstrom ist, ein magnetisches Wechselfeld $B=\mu H$ sein muß. Den Durchflutungssatz kann man auch in beide Richtungen lesen. Das zu H gehörige B-Wechselfeld induziert nach dem Induktionsgesetz die Spannungen auf Primär- und Sekundärseite. Der Strom ist Ursache, die Spannungen sind "parasitäre" Folgerungen.

Du führst zum Beweis der "Überlegenheit" Deiner Sichtweise den Fall $\mu \rightarrow \infty$ an. In allen anderen Fällen sind wir uns ja soweit ich das verstehe einig, daß die Maxwellgleichungen keine Sichtweise bevorzugen.

Der Superwerkstoff mit $\mu \rightarrow \infty$ ist tatsächlich interessant - so genau habe ich mir das vorher auch noch nie überlegt:

1. Im Falle eines endlich großen eingeprägten Stroms habe ich laut Durchflutungssatz $\int {\vec {H}}d{\vec {s}}=I$ ein endliches H und wegen $\mu \rightarrow \infty$ ein unendlich großes B=µH. Damit ergibt sich eine unendliche Energiedichte im Magnetkern. Der Transformator kann also nicht mit einen eingeprägten Strom betrieben werden, da man dazu eine unendliche Energie benötigen würde.
2. Im Falle einer eingeprägten Spannung zeigt sich dasselbe Problem, nur von einer anderen Seite. Da die Spannung eingeprägt ist, liegt laut Induktionsgesetz $u=N\cdot d(B\cdot A)/dt$ein endlich großes B vor und somit ein H=B/µ, das im Grenzfall zu Null wird. Wenn jedoch H identisch Null ist, kann dem Durchflutungssatz entsprechend kein Sekundärstrom (oder allenfalls in homöopathischen Dosen :-) fließen.

Fazit für mich, sofern Du keinen gedanklichen Fehler findest:

1. Stromspeisung des Supertrafos funktioniert nicht, weil eine unendliche Energie aufgewendet werden muß.
2. Spannungsspeisung des Supertrafos geht zwar, nutzt aber nichts. Die Sekundärseite kann keinen Strom abgeben. Eine Spannung, die nur da ist, wenn man sie gerade nicht messen kann, ist physikalisch ebenso unsinnig wie ein Strom, den man mangels Energie nicht erzeugen kann.
3. Man kann die Maxwellgleichungen in beiden Richtungen lesen. Die Physik bevorzugt keine der beiden Lesarten.

Gruß --Michael Lenz 02:39, 8. Mär. 2007 (CET)

Hallo Michael,

Du hast Dich mindestens zum Teil meiner Sichtweise angeschlossen. Finde ich gut.

Zu Deiner Sichtweise gibt es schon noch einiges zu kommentieren.

1. Klärungsbedürftig scheint der Begriff "eingeprägte Spannung" bzw. "eingeprägter Strom" zu sein.

Die Begriffe beschreiben die Charakteristik einer elektrischen "Quelle".

Eine eingeprägte Spannung liegt vor, wenn die angeschlossene Last keine (oder vernachlässigbar kleine) Rückwirkung auf die speisende Spannung hat. Die Spannung ist "bocksteif", kein Strom kann sie aus der Fassung bringen. Je nach Lastwiderstand kann sich hier der Strom in weitem Bereich frei einstellen. Der Innnenwiderstand Ri so einer Quelle muß klein sein im Vergleich zum Lastwiderstand. Bei einer idealen Quelle eingeprägter Spannung ist Ri=0. Typisches Beispiel so einer Quelle ist unsere Netzspannung oder ein Akku. Angeschlossene Stromkreise, wenn sie unabhängig sein sollen, müssen parallel geschaltet werden, Abschalten geschieht durch unterbrechen. Leerlauf bedeutet Stromkreis offen. Bei kurzgeschlossener Quelle geht der Strom gegen unendlich bzw. ist bestimmt von Ri.. Als Sicherung dient ein Schmelzdraht.

Ein eingeprägter Strom liegt vor, wenn eine angeschlosene Last keine Rückwirkung auf diesen Strom hat. Je nach Lastwiderstand stellt sich hier die Spannung frei ein. Der Innenwiderstand einer Stromquelle muß sehr groß sein im Vergleich zum Lastwiderstand. Bei einer idealen Stromquelle ist Ri unendlich. Angeschlossene Stromkreise müssen in Reihe geschaltet sein, wenn sie unabhängig sein sollen, die Stromquelle muß immer abgeschlossen sein, Abschalten geschieht durch Kurzschließen, Leerlauf bedeutet Stromkreis kurzgeschlossen (Spannung ist 0), bei offener Quelle geht die Spannung gegen unendlich. Als Sicherung dient eine Funkenstrecke, die einen kontrollierten Überschlag gewährleistet. Typisches Beispiel ist eine atmosphärische Blitzentladung (funktioniert nur ganz kurz) oder ein stromgeregeltes Netzgerät, hier aber nur im Rahmen einer maximal möglichen Spannung, die durch das Netzgerät vorgegeben ist. Bei einer Stromquelle ist alles invers im Vergleich zur Spannungsquelle.

2. Ein Trafo hängt eben nun mal an einer eingeprägten Spannung, diese prägt den Fluß ein und der Kern holt sich den dazu erforderlichen Magnetisierungsstrom aus der Spannungsquelle. Die Erklärung seiner Funktion ist zweckmäßigerweise an die Voraussetzungen bzw. an die realen Einsatzbedingungen zu knüpfen. Um das gleich noch dranzuhängen: Auch für µ gegen unendlich wird der Trafo astrein funktioniern. Auch mit Laststrom. Ich wiederhole mich: Die Vorgänge im Magnetisierungskreis dienen nur der Spannungsübertragung. Die Lastströme sind davon unabhängig. Ihre Durchflutungen summieren sich zu 0 (Null!) und damit bleiben sie für den Kern unsichtbar und ohne Einwirkung auf diesen. Populär könnte man auch sagen: Weil der Kern von den Lastströmen gar nichts wissen will oder darf (er ist nämlich nur mit dem ihm eingeprägten Fluß beschäftigt, er will nur den Magnetisierungsstrom sehen, den er dafür braucht), deshalb müssen sich die Lastströme jederzeit zu 0 ergänzen. Jeder andere oder zusätzliche Strom im Kern würde den Fluß verändern. Das geht aber nicht, weil sich dann auch die Spannung ändern müßte. Die ist aber vom Netz her eingeprägt. Das Magnetfeld im Kern wird nicht gebraucht zur Stromübertragung, es dient nur dem Fluß und damit der Spannungsübertragung. Dies ist so.

3. Es ist natürlich nicht uninteressant der Frage nachzugehen, was passiert, wenn man den Trafo mit einem eingeprägten Strom speist. Zum Verständnis sollte man dazu mehrere Fälle unterscheiden:

a) Der Strom entspricht etwa dem, der sich als Magnetisierungsstrom einstellen würde, wen es ein "normaler" Trafo wäre. Hierfür ist die Antwort von Dir schon gegeben. Der eingeprägte Strom führt zu einer eingeprägten Feldstärke und diese zieht einen Fluß nach sich und der induziert eine Spannung primär und auch sekundär. Änderungen des Stromes ändern die Spannung, auch jede Änderung am Kern hat diese Auswirkung. Die Magnetisierung ist jetzt stromgeführt (bei eingeprägter Spannung ist sie flußgeführt). Die Spannung muß sich frei einstellen können, die Stromquelle muß das zulassen. Dies gilt auch bezüglich der zeitlichen Verlaufs. Vom Sinus wird da nicht viel übrig sein. Die Verhältnisse drehen sich genau um. Aber auch hier wird die Spannung von der Flußänderung induziert (nicht vom Magnetfeld, wie man bei Dir immer wieder einmal lesen kann. Diese Begriffe müssen strikt getrennt werden). Versucht man den Trafo zu belasten, so wird man feststellen, daß die Spannung zusammnbricht. Der Grund: der Trafo wird nur mit seinem Magnetisierungsstrom (eingeprägt) gespeist. Zieht man den sekundärseitig ab (man beachte dazu das Ersatzschaltbid), fehlt die Magnetisierung und damit auch die Spannung bzw. ein wesentlicher Teil davon.

b) Der Strom ist kleiner als der unter a) angenommene. Der Fall ist trivial. Er läuft ab wie bei a) beschrieben, nur der Fluß und damit auch die Spannung werden kleiner.

c) Man vergrößert den eingepr. Strom wesentlich über den in a) genannten Wert hinaus, z. B. auf den 10-fachen Wert. Der Trafo sei auf der Sekundärseite offen (Leerlauf). Der Strom sei sinusförmig. Frequenz z. B. 50 Hz. An der Wirkungskette Wechselstrom >>> Wechselfeldfeld >>> Wechselfluß >>> Wechselspannung ändert sich nichts, aber bereits nach etwa 1/30 der Halbwellendauer (sin 6°= 0,1) d. h. nach ca. 0,3 ms ist der Stromwert erreicht, der den Kern voll durchmagnetisiert , d. h. nach dieser Zeit ist auch bereits der volle Flußhub durchlaufen. Das heißt aber auch, daß die dabei induzierte Spannung den etwa 30-fachen Wert der erwarteten Spannung haben wird, da die Spannungszeitflächen (=Flußhub) gleich sein müssen, die zur Verfügung stehende Zeit aber nur noch 1/30 beträgt. (Zahlenwerte bitte nicht auf die Goldwaage legen). Der Trafo wird deshalb zu Beginn jeder Stromhalbwelle eine riesige Spannungsspitze abgeben, den Rest der Zeit wird der Kern in Sättigung getrieben. Je nach Kernmaterial wird auch dabei noch mehr oder weniger Flußhub möglich sein und damit noch Spannung induziert, aber wenig gegen die, die entsteht, solange die Magnetisierung den ungesättigten Teil der Schleife durchläuft. Man müßte den Verlauf aufzeichnen, mir fehlen dazu die Möglichkeiten. Von Sinusspannung ist da nichts mehr übrig geblieben und vom von dem, was man sonst von einem Trafo erwartet auch nicht. Verwenden könnte man so ein Ding vieleicht gerade noch für ein Weidezaungerät, aber das wars dann auch.

Wie man sieht, hat das keinen wesentlichen praktischen Wert außer der Erkenntnis, daß das Verhalten eines Trafos recht heftig reagiert, wenn man so mal schnell eingeprägte Spannung mit dto. Strom vertauscht.

Durch eine Maßnahme kann man der Stromspeisung noch Sinn geben. Es ist nämlich nicht korrekt bezüglch des Umgangs mit einer Stromquelle den Trafo auf der Sekundärseite nicht abzuschließen mit einem Widerstand oder durch Kurzschluß. Deswegen sei zuletzt auch noch dieser Fall diskutiert.

Wenn der Trafo am Ausgang belastet oder kurzgeschlossen wird, muß der eingeprägte Strom, getrieben von der Ausgangsspannung, sich im Sekundärkreis wieder finden und zwar in gleicher Größe (bezogen auf die zugehörenden Durchflutungen) wie auf der Primärseite eingeprägt wegen der schon oft zitierten Knotenpunktregel ( Ersatzschaltbild beachten!). Soweit der Sekundärstrom dabei ohmsche Widerstände zu überwinden hat (was bei einem realen Trafo so ist), liegt die dazu benötigte Spannung ausgangsseitig am Kern und erzwingt im Kern einen dazu passenden Flußhub. Den dazu erforderlichen Magnetisierungsstrom holt sich der Kern dazu aus dem Primästrom, zwackt ihn sozusagen von diesem ab. Dieser Mag.-Strom wird umsogrößer sein, je größer die benötigte Ausgangsspannung ist, weil dann der Flußhub auch größer sein muß. Man sollte dabei beachten, daß auch hier, wie bei dem Betrieb an eingeprägter Spannung eine flußgeführte Magnetisierung vorliegt, obwohl der Trafo selbst stromgespeist ist. Das ist möglich, weil der eingeprägte Strom im Lastwiderstand zu einer quasi eingeprägten Spannung wird ( der Lastwiderstand muß natürlich konstant sein).

Was hier beschrieben wurde ist nichts anderes als die Funktion eines Stromtrafos oder Stromwandlers. Damit ist auch gleich der Grund erklärt, warum ein Stromwandler nie mit offenen Klemmen betrieben werden darf. Er würde zum Hochspannungstrafo (siehe c)) bzw. an Überspannung sterben. Die Stromübersetzung ist im Prinzip wegen des stets zwanghaften Durchflutungsgleichgewichts fehlerfrei, nur der Magnetisierungsstrom geht sozusagen daneben vorbei, was sich als Fehler bemerkbar macht. Im Kurzschlußbetrieb ist der Mag.-Strom am kleinsten, deshalb ist da der Fehler auch am kleinsten. je größer der Lastwiderstand (beim Meßwandler spricht man von Bürde), umso größer der Fehler. Wird die Bürde so groß, daß der Kern die benötigte Spannung nicht mehr aufbringen kann, weil der damit verbundene Flußhub zur Sättigung führt, so steigt der dazu notwendige Magnetisierungsstrom überproportional an, der Meßfehler eskaliert. Damit ein Wandler auch bei Überstrom noch ausreichend genau ist, nützt man die Hystereseschleife im Nennbetrieb nie voll aus. Der Fehler ist natürlich auch zu minimieren, wenn Magnetwerstoffe mit minimalen Magnetisierungsfeldstärken zum Einsatz kommen. Typische Materialien sind Ringkerne aus Mumetall oder Ultraperm 10 (VAC). Die Koerzitivfeldstärken liegen hier unter 30 mA/cm.

Der ideale Kernwerstoff für Wandler wäre unser Superwerkstoff mit H=0 und µ gegen unendlich, natürlich bei einer ausreichend hohen Sättigungsinduktion. Da würden die Wandlerbauer jubeln. Die Wandler hätten keinen Fehler mehr. Sie würden auch funktionieren, wir brauchen nämlich keine Feldstärke bei einer flußgeführten Magnetisierung, wir brauchen nur Fluß und wenn der sich mit H=0 machen ließe, soll es doch recht sein.

Und jetzt noch zu Deinen/meinen Schlußfolgerungen:

1. Die Stromspeisung eines Trafos funktioniert nur, bzw. macht nur Sinn, wenn man ihn mit einer Bürde abschließt, bzw. kurzschließt. So wird der Trafo zum Stromwandler. Der funktioniert auch mit einem "Superkernwerkstoff" wie oben zitiert. Der unbelastete stromgespeiste Trafo gehört eher in ein Kuriositätenkabinett, ist aber als Denksportaufgabe nicht uninteressant.

2. Die Spannungsspeisung eines Trafos entspricht der normalen Anwendung. Deshalb muß er auch darauf basierend erklärt werden. Auch der Trafo mit dem "Superkernwerkstoff" überträgt Strom. Hier scheint immer noch ein gedanklicher Fehler vorzuliegen. Alles weitere siehe oben im Text.

3. Es ist richtig, daß das Induktionsgesetz in beiden Richtungen gelesen werden kann. Das heißt aber nicht, daß man in der Wahl der Richtung frei ist. Da hat man sich schon an die jeweilige Anwendung zu halten, d. h. man bewege sich immer von der vorgegebenen (eingeprägten) zur gesuchten (abhängigen) Größe und nicht umgekehrt, sonst gehts rückwärts durch die Brust ins Auge.

PS. Was immer wieder auffällt ist, daß die Begriffe Strom, Durchflutung, Feldstärke, Induktion und Fluß nicht klar verstanden sind oder falsch angewendet werden. Hier besteht Klärungsbedarf, nicht hoch mathematisch sondern anschaulich und mit einfachen Worten.

Mit freundlichem Gruß Elmil

--Elmil 16:00, 9. Mär. 2007 (CET)

Hallo Elmil,

im Magnetmaterial gibt es zwei magnetische Größen: B und H.

1.) B ist an die elektrische Spannung u geknüpft. Steht u(t) fest, so kennt man B(t) und umgekehrt. Zusammenhang: $u={d(B\cdot A) \over dt}$

2.) H ist an den elektrischen Strom i geknüpft. Steht i(t) fest, so steht auch H(t) fest und umgekehrt. Zusammenhang: $\int Hds=I$ (Verschiebeströme inbegriffen)

3.) B und H hängen über Materialgesetze zusammen: $B=\mu H$

Eine endliche sinusförmige Spannung u, die Du einprägst, führt zu einem endlichen sinusförmigen B. (Gleichung 1)

Ein endliches sinusförmiges B führt für $\mu <\infty$ zu einem endlichen sinusförmigen H. (Gleichung 3)

Und ein endliches sinusförmiges H ist mit einem endlichen sinusförmigen Strom i verknüpft (Gleichung 2).

i ist immer da, wenn Du den Trafo irgendwie verwendest. Daß das i da ist, ist ein Grundprinzip der Natur (Maxwellgleichungen).

Den Fall $\mu =\infty$ zu diskutieren, ist sinnlos. Er führt im Falle einer Last zu Widersprüchen, weil H=0 sein muß und bei Last gleichzeitig I>0, was mit den Maxwellgleichungen unvereinbar ist. Das wollte ich in unserem Gedankenexperiment einmal zeigen.

Der Fall $\mu \rightarrow \infty$ bedeutet $\mu <\infty$. Dann funktioniert der Transformator, und zwar umso idealer und mit umso weniger i, je größer $\mu$ ist.

Wenn Du sagst, Trafos würden mit (idealen) Spannungsquellen betrieben und in diesem Zusammenhang komme es nur auf die Spannung an, stimme ich Dir zur Hälfte zu. Ein Kraftwerkstrafo arbeitet so, und es ist sicherlich sinnvoll zu betonen, daß der reale Trafo unter diesen Bedingungen eher die Spannungen ideal transformiert als die Ströme - darauf möchtest Du ja irgendwo hinaus.

Im Nachrichtentechnikbereich (z. B. Antennenverstärker im Amateurfunk) betreibst Du die Trafos jedoch meist mit weniger idealen Quellen. Häufig ist eine Transformation von bzw. auf 50 Ohm / 75 Ohm Wellenwiderstand gewünscht. Bei derartigen realen Quellen ist die Frage, ob eine Spannungsquelle oder eine Stromquelle vorliegt, müßig, da sie ineinander überführbar sind.

Es gibt auch Anwendungen, bei denen Du ausdrücklich Ströme durch die Hauptinduktivität wünschst:

1. Das einfachste Beispiel ist, wenn Du den Trafo als Hochpass nutzt. Die Hauptinduktivität schließt dabei die niedrigen Frequenzen kurz, so dass diese nicht übertragen werden. In diesem Fall wünschst Du Dir je nach Grenzfrequenz geradezu eine geringe Induktivität.
2. Ein anderes Beispiel kenne ich aus dem Ultraschallbereich mit Piezowandlern. Ein Piezowandler läßt sich elektrisch als C_p parallel (R + jwL + 1/(jwC)) modellieren. Den Wandler koppelt man häufig über einen Trafo an den Sender bzw. Empfänger an,. Dabei nutzt man die "parasitäre" Induktivität dazu, um das parallele C_p des Piezos zu kompensieren. Man hat damit Blindleistungskompensation und Potentialtrennung mit einem einzigen Bauelement gelöst.

Zugegebenermaßen möchtest Du in diesen Fällen keine Übertragung der betreffenden Größen erreichen, sondern im Falle des Hochpasses das genaue Gegenteil. Worauf ich hinaus will ist, daß diese Trafos eingesetzt werden WEGEN der Magnetiierungströme (und nicht 'trotz', wie Du annimmst).

Letztlich hast Du mich aber schon überzeugt, daß der Herleitung über die Spannungstransformation eine gewisse Sonderrolle zukommt - wenn auch nicht in der Absolutheit, die Du gerne betonst (siehe Beispiele aus der Nachrichtentechnik). Daher befürworte ich ausdrücklich eine zusätzliche Herleitung ohne Ströme, gerne auch vor der anderen Herleitung.

Ich denke, wir mißverstehen uns, weil ich über Naturgesetze spreche und betone, daß mit der eingeprägten (Wechsel-)Spannung untrennbar ein (Wechsel-)Strom verbunden ist, während Du über die Erfindung des Trafos sprichst und betonst, daß der Transformator daraufhin konzipiert wurde, daß der Magnetisierungsstrom möglichst klein ist.

Eventuell sinnvoll ist auch die Herleitung mithilfe des Modells des Magnetkreises, wobei ich jedoch die Mühe scheue, die Größen magnetischer Fluß $\Phi$, magnetische Durchflutung $\Theta$ und magnetischer Widerstand $R_{magn}$ sauber einzuführen.

Gruß, --Michael Lenz 03:00, 10. Mär. 2007 (CET)

Fehler in Formel?

Guten Abend, ich glaube es ist ein Tippfehler in der Formel für 3.2.2 "Der verlustlose Transformator" Dort steht: $u_{2}(t)=N_{2}\cdot {\frac {d\Phi _{22}(t)}{dt}}+N_{1}\cdot {\frac {d\Phi _{21}(t)}{dt}}$

Ich denke aber es müsste lauten: $u_{2}(t)=N_{2}\cdot {\frac {d\Phi _{22}(t)}{dt}}+N_{2}\cdot {\frac {d\Phi _{21}(t)}{dt}}$

Bitte schaut mal, ob ich mich irre, oder es sich tatsächlich um einen Tippfehler handelt.

Viele Grüße Simon

Hallo Simon,

danke für den Hinweis. Ich habe die Formel geändert.

Gruss, --Michael Lenz 04:39, 15. Mär. 2007 (CET)

Hallo Michael,

die Definition der magnetischen Grundgrößen war wichtig und natürlich auch richtig. Da würde ich nur noch eine Kleinigkeit ergänzen, nämlich bei der Definition $\int Hds=I$. Der Strom ist eigentlich I*w. Sinnvoller wäre es hier von Durchflutung zu sprechen und den Buchstaben Θ dafür einzuführen. Anderweitig könnte das zu Verwechslungen mit dem Spulenstrom führen.

Was noch fehlt ist ein Versuch einer Veranschaulichung der magnetischen Größen indem man die Analogie zu elektrischen Größen herstellt. Das sieht dann nämlich so aus:

Die Durchflutung Θ wirkt als "magnetische Spannung", wurde deswegen früher auch als "magnetomotorische Kraft" bezeichnet, abgk. MMK, das Analogon auf der elektrischen Seite wäre die EMK (eingeprägte Spannung).

Die auf die zu magnetisierende Wegstrecke bezogene Durchflutung ist die magnetische Feldstärke H mit Dimension A/cm, das Analogon auf der elektrischen Seite wäre die elktrische Feldstärke E [V/m].

Die Feldstärke H ist über den magnetischen Leitwert µ mit dem magnetischen Flußdichte (auch Induktion genannt) B verbunden ( das "ohmsche Gesetz des magnetischen Kreises"): B=µ*H, (µ=spez. magn. Leitwert). Das Pendant dazu auf der elektrischen Seite heißt s=k*E (s=Stromdichte, k=spez. elektr. Leitwert)

Über den Querschnitt A ist die Flußdichte mit dem Fluß verbunden. B*A=Φ. Auf der elektrischen Seite ist die Stromdichte s über den Querschnitt mit dem Strom I verbunden. s*q=I

Demnach ist das Analogon zum magnet. Fluß Φ der elektrische Strom I.

Interessanter Weise ist aber pysikalisch der elektrische Strom I mit der magnetischen Spannung verknüpft und der magnetische Fluß ("Strom") mit der elektrischen Spannung.

Was man noch erkennen kann ist der Umstand, daß der magnetische Kreis sich verhält wie der elektrische Stromkreis, auch da gibt es "Spannung", "Strom", und Leitwert oder den Kehrwert davon, den Widerstand.

In der Elektrotechnik ist es eine Selbstverständlichkeit Strom und Spannung strikt auseinanderzuhalten (den etwas unverbindlichen Begriff der "Stromspannung" überlassen wir gern den Zeitungsschreiblehrlingen), obwohl man auch da mit Recht sagen könnte, daß es gleichgültig ist ob Strom und Spannung, weil die ja über den Widerstand ohnehin verknüpft sind.

Bei der Beschreibung des magnetischen Kreises ist diese Disziplin noch viel wichtiger, weil man es hier überwiegend mit Leitwerten zu tun hat, die nicht konstant sind, sondern stark abhängig von der jeweiligen Flußdichte. Das gilt für alle mir bekannten ferromagnetischen Materialien und mit denen hat man es meistens zu tun. Deswegen führt ein sinusförmiges B nur in Luft oder magnetisch gleichwertigem Medium zu einem sinusförmigen H, nur hier ist µ konstant über den ges. B-Bereich. In den meisten Magnetwerkstoffen ändert sich µ meist über mehr als eine Zehnerpotenz allein innerhalb der Hystereseschleife, mit Einbeziehung des Sättigungsbereichs sogar mehrere Zehnerpotenzen. Deswegen arbeitet man in der Praxis, wenn ist um ferromagn. Materialien geht, auch nicht mit µ, sondern mit Magnetisierungskennlinien B=f(H) und diese Abhängigkeit von der Flußdichte ist auch einer der Gründe, warum ich so penetrant zwischen Magnetisierung mit eingeprägter Spannung und eingeprägtem Strom unterscheide. Da kommen nämlich ganz unterschiedliche Dinge heraus, wie ich in meinem letzten Beitrag ausführlich erläutert habe. Natürlich kann man immer das eine in das andere überführen, letztlich hat alles einer einheitlichen Pysik zu gehorchen. Aber man macht es sich verdammt schwer und erzeugt damit meist mehr Durcheinander als Klarheit

Mit dem Verhalten bei µ gegen unendlich wollte ich ursprünglich nur aufzeigen (es war ja nur ein Gedankenspiel), welch nachrangige Bedeutung der Magnetisierungsstrom für die Funktion des Trafos bei einer flußgeführten Magnetisierung hat. Durch die Verwendung des Wortes "parasitär" ist wahrscheinlich ein Mißverständnis entstanden, das ich gerne ausräumen würde. Der Magnetisierungsstrom stört, solange er sich in einem akzeptabelen Rahmen bewegt in keiner Weise. Er gehört sogar mit dazu und das mit dem H=0 war auch nie so zu verstehen.

Der Fall ist zwar sinnlos, wie Du festgestellt hast, , weil es den Werkstoff ohnehin nicht gibt. Ganz so sinnlos ist er aberdoch wieder nicht, weil man an Deiner Reaktion darüber erkennt, daß etwas ganz wesentliches von Dir noch nicht verstanden oder akzeptiert ist. Es gibt nämlich keinen Widerspruch, wie von Dir angenommen. H=0 im Kern ist ganz selbstverständlch vereinbar mit einem beliebig großen Laststrom in den Spulen. Die Summe der Laststromdurchflutungen in den Spulen magnetisieren den Kern nicht (weil sie sich zu 0 aufheben). Diese Erkenntnis ist fundamental wichtig, ohne dies erkannt und akzeptiert zu haben muß man jedes Trafoverständnis schlicht vergessen, ganz gleich ob man nun über einen Netztrafo spricht, über einen Stromwandler oder über einen Übertrager. Diesen Punkt sollten wir vorrangig ausdiskutieren. Ich habe ihn in all meinen Beitägen bisher angesprochen, ich habe von Dir bisher weder Widerspruch noch Einverständnis vernommen. Ich erkenne aber auch jetzt wieder einmal, daß Du dies noch nicht verinnerlicht hast.

Im übrigen transformiert ein Trafo auch die Ströme ideal, gerade weil eben die Summe der von den Lastströmen verursachten Durchflutungen jederzeit 0 sein muß.

Was das Verständnis anbelangt, sozusagen aus didaktischen Gründen, halte ich es für zweckmäßig, zunächst die "reinen" Betriebszustände, z. B. die Speisung mit engeprägter Spannung zu erklären. Immerhin wird damit auch ein riesiger Anwendungsbereich, vom Steckernetzteil (soweit dort überhaupt noch ein Netztrafo drin ist) bis zum Kraftwerkstrafo, d. h. die ganze klassische Stromversorgungstechnik abgedeckt. Darüberhinaus ist dies auch wichtig für das Verständnis anderer Betriebszustände wie z. B. Stromtrafos und Mischformen. Weil sich die relevanten Grundprinzipien auch dort wiederfinden lassen. Um einen Übertrager zu verstehen, muß man einen Trafo verstanden haben.

Der Umstand, daß man Hauptfeldinduktivitäten oder auch Streuinduktivitäten in Schaltungen mitbenutzt, um diesen noch anderweitig bestimmte Eigenschaften zu geben, entbindet auch nicht davon verstanden zu haben, wie diese Dinge zustande kommen. Im übrigen sollte man ev. eine Trennung herbeiführen zwischen Trafos und Übertrager, wobei der Unterschied diskrete Frequenz bzw. Frequenzbereich das Kriterium für die Unterscheidung sein könnte. Beim Übertrager gelten wg. der meist größeren Frequenzbereiche, in denen er funktionieren muß Zusatzkriterien, wie Luftspalt im Kern und dergl., die beim Netztrafo keinen sinn machen oder gar kontraproduktiv sind. Die Grundlagen des Trafos gelten natürlich auch für den Übertrager. Um das an Deinem Beispiel gleich zu zeigen: Es ist trivial, daß bei kleinen Frequenzen Magnetisierungsströme zwangsläufig größer sind, weil zu den kleinen Freqzenzen (siehe Induktionsgesetz) eben der größere Flußhub gehört und das läßt sich für einen Hochpass gut gebrauchen, ebenso wie hohe Frequenzen an den Streuinduktivitäten zu hohen Spannungsabfällen führen, was für einen Tiefpass hilfreich sein kann.

Auch ich spreche nur über Naturgesetze, aber ich versuche diese immer möglichst nahe an die jeweilige Anwendung zu bringen und das so anschaulich wie möglich. In Wikipediabeiträgen sollte man versuchen mit einem Minimum an höherer Mathematik auszukommen und wenn nicht vermeidbar, so sollte erklärt werden, was das bedeutet.

Mit freundlichem Gruß Elmil

--Elmil 16:38, 12. Mär. 2007 (CET)

Hallo Elmil,

gegeben sei ein primärseitig spannungsgespeister Transformator, der sekundärseitig mit dem elektrischen Widerstand R abgeschlossen sei. $\mu _{r}$ sei sehr groß, aber endlich.

Spannungsgespeister belasteter Transformator

Zugehöriger Magnetkreis

Die Spannungsquelle $u_{1}$ prägt einen magnetischen Fluß $\Phi _{1}$ in die Primärspule ein. Dieser Fluß kommt, da der Magnetkreis unverzweigt ist, vollständig in der Sekundärspule an und induziert dort die Sekundärspannung $u_{2}$, die exakt die gleiche Kurvenform aufweist wie $u_{1}$.

Die Kurvenformen sind vollkommen unabhängig davon, ob $R_{mag}$ linear ist oder eine Hysterese aufweist, da $\Phi _{1}$ eingeprägt ist und im gesamten Kreis identisch ist.

Der Widerstand R erzeugt aus der Spannung $u_{2}$ einen Strom $-i_{2}=u_{2}/R$ in den Spulenwicklungen. Dieser Strom muß im Modell des Magnetkreises als eine gesteuerte Durchflutungsquelle ($\Theta$-Quelle, Quelle des H-Feldes) aufgefaßt werden.

Nach der Maschenregel ergibt sich in Verbindung mit dem Bauelementegesetz von $R_{mag}$: $\Theta _{1}=\Theta _{Rmag}+\Theta _{2}=R_{mag}\cdot \Phi _{1}+\Theta _{2}$

Für $R_{mag}$ gegen Null fällt über dem magnetischen Widerstand, der den Kern darstellt, kein H ab. Die gesamte (abhängig) eingespeiste Durchflutung fällt über der Magnetflußquelle ab. Das ist letztlich Deine Aussage, und sie ist vollkommen richtig.

Ich habe bei meiner Betrachtung an den Teil des Spulenkerns gedacht, der von den Wicklungen umgeben ist. Ganz konkret habe ich mich in Gedanken in eine Fläche A versetzt, die von einem Leiterstück der Sekundärspule senkrecht durchstoßen wird. Die Strecke s soll einen geschlossenen Weg um A darstellen. Da laut Voraussetzung innerhalb und außerhalb des Kerns überall H=0 gilt, ergibt sich im Leiter

$I=\int {\vec {H}}d{\vec {s}}=\int 0d{\vec {s}}=0$

im Widerspruch zu einem beliebig großen Laststrom. Also muß bei den Spulenwicklungen ein H > 0 auftreten. Da sich H bei nicht allzu pathologischen Kernen parallel zu B bewegt, habe ich gesagt, daß es ein H > 0 auch im Kern geben muß, was ebenfalls vollkommen richtig ist. H wird ja nicht kleiner, nur weil es sich von den Spulenwicklungen entfernt.

Die Auflösung des Widerspruchs ist, daß Du im Modell des Magnetkreises argumentiert hast, während ich über Elektrodynamik gesprochen habe. Beide haben in den jeweiligen Modellen recht, und beide Modelle haben ihre Berechtigung.

Was wir dabei festgestellt haben ist, daß $H=0$ bei Vorhandensein von Strom in der Elektrodynamik zu Widersprüchen führt, sich jedoch im Magnetkreis bei großem $\mu$ damit verträgt. Das H-Feld, auf das ich so entschieden bestanden habe, findet sich im Magnetkreis übrigens auch wieder - allerdings nur in den Bauelementen, insbesondere der Durchflutungsquelle.

>>Mit dem Verhalten bei µ gegen unendlich wollte ich ursprünglich nur aufzeigen (es war ja nur ein Gedankenspiel), welch nachrangige Bedeutung der Magnetisierungsstrom für die Funktion des Trafos bei einer flußgeführten Magnetisierung hat. [...] Im übrigen transformiert ein Trafo auch die Ströme ideal, gerade weil eben die Summe der von den Lastströmen verursachten Durchflutungen jederzeit 0 sein muß.

Ok, hier stimme ich Dir vollkommen zu, wenn Du „gerade weil“ durch „wenn“ ersetzt. Wenn nämlich $R_{mag}$ als größer Null und nichtlinear (z. B. mit Hysterese) angenommen wird, verhält sich $\Theta _{1}$ der Gleichung

$\Theta _{1}=\Theta _{Rmag}+\Theta _{2}=R_{mag}\cdot \Phi _{1}+\Theta _{2}$

entsprechend nichtlinear zu $u_{1}$.

Die elektrischen Spannungen behalten also zusammengefaßt ihre Verlaufsform, während die Ströme durch das nichtlineare Verhalten des Magnetkerns beeinflußt werden.

An diesem Beispiel wird interessanterweise klar, daß bei Einprägung eines primärseitigen Flusses die Durchflutung sekundärseitig eingeprägt wird. Die Einprägung einer Durchflutung ist demnach eher die Regel als die Ausnahme, wenn die zugehörige Quelle auch eine gesteuerte Quelle ist. Da die Durchflutung eine Differenzgröße ist, liegt sie (im Modell des Magnetkreises) auch nicht überall gleich vor. Vielmehr ist das Potential der Durchflutung an jedem Knotenpunkt anders. Durchflutung findet sich dort nur innerhalb der Bauelemente.

Was mich angeht, so sind die Unklarheiten geklärt. Ich danke Dir für die interessante Diskussion, in der ich einige Dinge über Transformatoren dazulernen durfte. Jetzt können wir denke ich darangehen, den Artikel aufzuwerten. Natürlich können wir weiterhin interessante Themen diskutieren.

Gruß, --Michael Lenz 04:36, 15. Mär. 2007 (CET)

Hallo Michael,

bis zu dem Satz "Die gesamte (abhängig) eingespeiste Durchflutung fällt über der Magnetflußquelle (was ist das?) ab." ist alles ok. Diesen Satz aber verstehe ich nicht. Die Beziehung $\Theta _{1}=\Theta _{Rmag}+\Theta _{2}=R_{mag}\cdot \Phi _{1}+\Theta _{2}$ sagt ja nichts anderes aus, als daß die Primärdurchflutung die Summe aus Magnetisierungsdurchflutung und der Sekundärdurchflutung ist, wobei das positive Vorzeichen von Θ2 besagt, daß der Strompfeil vom Sekundärstrom gegenüber dem im Ersatzschaltbild üblichen bereits umgedreht ist. Wenn beide Strompfeile, wie üblich, in den Trafo hinein zeigen, müßte Θ2 negativ eingesetzt werden.

Nachdem das mit den Vorzeichen und den Zählpfeilen nicht so anschaulich ist, zumindest wenn man nicht immer gleich ein Bildchen dazu malen kann, will ich es an Hand Deiner dann folgenden Betrachtung erklären:

Wenn Du, wie Du sagst, einen Integrationsweg wählst, der einige Leiter der Sekundärspule oder die ganze Spule umschließt, dann bekommst Du ein Feld H, das von der Sekundärdurchflutung erzeugt wird. Richtig. Wähle ich nun aber einen Weg, der z. B. dem Trafokern folgt, so geht dieser Weg um beide Spulen, primär und sekundär und da bekommst Du ein Feld, das wirklich nur von der Magnetisierungsdurchflutung erzeugt wird, weil sich der Anteil des Laststroms in Θ1last und Θ2 in der gesamten umschlossenen Fläche aufheben. I n einem Schnittbild durch den Trafo (Kern und Spulen) stellt sich das so dar, daß in der Primärspule der Laststrom so zu sagen in die Zeichenebene hineinfließt, während er bei der Sek. Spule aus der Zeichenebene herauskommt. Eine Integration um beide Spulen ergibt ein H=0 weil Θ1last und Θ2 gegengleich sind (Θmag mal vernachlässigt). H=0 ist also durchaus kein Widerspruch zu einem beliebig großen Laststrom, das hat auch nichts mit der Entfernung von der Spule zu tun (wobei H durchaus mit der Entfernung kleiner wird, weil der Integrationsweg länger wird, spielt aber hier keine Rolle), sondern damit, daß Du außer dem Magnetisierungsstrom keinen magnetfeldtreibenden Strom mehr hast. Um 2 gegensinnig gleich große Durchflutungen gibt es kein Magnetfeld! Da gibt es auch keinen Widerspruch zwischen Magnetfeldbetrachtung und Elektrodynamik. Wenn das so wäre, müßte man die Physikbücher umschreiben.

Natürlich haben die einzelnen Felder um die beiden einzelnen Spulen auch ihre Bedeutung. Sie gehen im wesentlichen nur durch Luft, entlang den Spulen und durch die Spulen. Am stärksten ist dieses Feld in dem Ringspalt zwischen den Spulen. Es ist das Feld, das den Streufluß verursacht. Deswegen ist der Streufluß auch ein reiner Luftfluß. Siehe auch mein erster Beitrag "Zurück zu den Grundlagen".

Was die Transformation der Ströme anbelangt, so bin ich vielleicht mißverstanden worden. Ich verstehe das immer nur so, daß dies für den Laststromanteil (steht auch so da!) im Primärstrom gilt. Daß der ges. Primärstrom immer die Summe aus Magnetisierungsstrom und transformiertem Laststrom ist, wird dabei vorausgesetzt und nicht immer extra erwähnt. Der Magnetisierungsstrom ist bei nicht konstantem µ oberwellenhaltig und entsprechend dann auch der ges. Primärstrom.

Deine Aussagen über die "sek. eingeprägte Durchflutung" kann ich nicht nachvollziehen. Nach meinem Verständnis ergeben sich folgende Kausalketten etwa so:

1. Für den Kern bzw. für die Spannungstransformation gilt: Eingeprägte primäre Spannung ergibt eingeprägten Fluß im Kern, dieser induziert gleichförmige Spannung wie primär in Sekundärspule. Eingeprägter Fluß im Kern zieht Magnetisierungsstrom nach sich, Kurvenform abhängig von µ.

2. Für die Spulen bzw. für die Stromtransformation gilt: Sekundäre Spannung und Lastwiderstand am Ausgang ergibt Sekundärstrom. Dessen Durchflutung zieht eine gegengleich große Primärdurchflutung nach sich nach dem dafür bestimmenden Kriterium: Magnetisierungsbedingungen im Kern dürfen von diesen Durchflutungen nicht gestört bzw. beeinflusst werden. (Θ1last + Θ2 =0) ansonsten Kollision im Kern mit primärer Flußeinprägung. Mit "Kollision im Kern" meine ich, um das an einem Analogon in der Elektrotechnik zu erklären: Du kannst einen Widerstand von z. B. 1 kOhm nicht an eine Spannung von 100 V legen und ihm gleichzeitig einen Strom von 0,2 A einprägen. Da muß einer nachgeben.

Der ges. Primärstrom ist die Summe aus Magnetisierungsstrom und transformiertem Laststrom.

Die Spannungs- u. die Stromtransformation dürfen, sie müssen sogar strikt getrennt betrachtet werden. Falls meine pädagogischen Fähigkeiten nun doch zu mangelhaft waren, ich befürchte es fast, kann ich noch auf einschlägige Literatur verweisen: Karl Küpfmüller, Einführung in die theoretische Elektrotechnik, Springer Verlag.

Der ganze Artikel über den Trafo gehört gründlich entrümpelt. Den Grundsätzen von Wikipedia folgend sollten am Anfang nur die einfachsten Prinzipien, wie oben zusammengefaßt, erklärt werden. Dazu ein einfaches Modell. Spannungs-, Strom- u. Widerstandstransformation mit 1 Beispiel. Differentiale und Integrale sollte man dabei vermeiden, wo immer geht. Wenn nicht möglich, dann immer auch mit Worten erklären, was das bedeutet. Dann Hinzunahme von Einfluß von Wicklungswiderständen und Streufluß. Dieser sollte aber nur bezüglich seiner pysikalischen Bedeutung (Luftfluß, der induktiven Spannungsabfall verursacht) und bezüglich der wichtigsten Einflußgrößen (Spulenform, Anordnung und Abstand etc.) erklärt werden. Was dann noch käme wären Ausführungsformen, aber da kann man auch eine Menge streichen (z. B. 400Hz Trafo etc.). Was hineingehört ist der Spartrafo mit der Formel für den Gewinn an Durchgangsleistung abhängig vom Übersetzungsverhältnis.(NT=ND - ND*Unterspannung/Oberspannung), auch der Ringkerntrafo (aber ohne das Gerücht, daß es da keinen Streufluß gibt) und die div. gängigen Kernformen. Den Übertrager würde ich ganz herausnehmen oder separat als Spezialfall betrachten. Dazu gehören dann die Gleichungen mit Gegeninduktivität und Koppelfaktor etc. Sie gelten allesamt nur für lineare Systeme (µ const) und beinhalten auch die Streuinduktivitäten, was aber m. E. für einen Wikipedia Artikel schon zu weit führt. Es würde reichen, wenn man die Linearisierung über Luftspalt und den Grund dafür (Vermeidung eines verzerrten Magnetisierungsstroms wegen seiner Rückwirkung auf die speisende Quelle) besprechen würde.

Was dazu noch fehlt, ist ein separater Artikel, der den magnetischen Kreis mit all seinen Größen (magnetische Spannung, Feld, Induktion, Fluß, magne#t. Widerstand bzw. Leitwert) mit den dazu gehörenden Ableitungen aus den korrespondierenden elektrischen Größen Spannung und Strom im Zusmmenhang beschreibt. So etwa wie wir das in einem der letzten Diskussionsbeiträge schon mal kurz runtergebrochen haben. Hier scheint auch bei Fachleuten ein großes Defizit vorzuliegen. Es ist nicht nachvollziehbar, daß dies jetzt lauter eigene Artikel sind, die die wichtigen Zusammenhänge vermissen lassen. (siehe Stichwort "Fluß" und "Induktion")

Mit freundlichem Gruß

--Elmil 21:34, 18. Mär. 2007 (CET)

Hallo Elmil,

zum Magnetfeld schlage ich vor, daß wir die Zusammenhänge anhand der ideal gekoppelten idealen Spulen inhaltlich etwa so beschreiben:

1. Die Primärspannung ist bei großem $\mu$ proportional zum B-Feld. Für konstantes $\mu$ ist die Primärspannung auch zum H-Feld proportional.
2. Der Primärstrom ist nur in Ausnahmefällen (nämlich bei Leerlauf und gutmütigem Material) proportional zum B-Feld. Wenn man über die Ströme auf das Magnetfeld kommen will, so muss man Primär- und Sekundärströme zugleich einrechnen. Die Wirkungen von Primär- und Sekundärströmen heben sich hinsichtlich des H-Feldes weitgehend auf. Darin besteht der Clou der Signal- und Energieübertragung.
3. Die funktionale Beziehung $B=f(U1)$ ist der Beziehung $B=f(I1,I2,\mu )$ wegen ihrer Unmittelbarkeit und Einfachheit in der einleitenden Beschreibung vorzuziehen.

Die Gleichungen

${u_{1}(t)}=N_{1}\cdot {{d\Phi } \over {dt}}\,$

${u_{2}(t)}=N_{2}\cdot {{d\Phi } \over {dt}}\,$

sind die Grundlage für die erste Darstellung. Die (etwas genaueren) Gleichungen

$u_{1}(t)=L_{1}\cdot {\frac {di_{1}(t)}{dt}}+M_{12}\cdot {\frac {di_{2}(t)}{dt}}\,$

$u_{2}(t)=L_{2}\cdot {\frac {di_{2}(t)}{dt}}+M_{21}\cdot {\frac {di_{1}(t)}{dt}}\,$

sind Grundlage der zweiten Darstellung bzw. Interpretation.

Ob ein primärseitig eingeprägter Trafostrom eine Wirkung auf das H-Feld hat, hängt davon ab, ob auf der Sekundärseite ein Strom fließen kann:

+ Wenn die Primärseite einen Strom führt und die Sekundärseite offen oder hochohmig ist, führt eine Erhöhung des Primärstroms zu einer Erhöhung von H. + Wenn die Primärseite einen Strom führt, und die sekundärseite kurzgeschlossen ist, führt eine Erhöhung des Primärstroms nicht zu einer Erhöhung von H, weil der Sekundärstrom die Wirkung des Primärstromes kompensiert.

Diese Begebenheit kann man leicht im Ersatzschaltbild nachvollziehen. Bei offener Sekundärseite fließt der gesamte Primärstrom I1 durch die Hauptinduktiviät. Bei kurzgeschlossener Sekundärseite fließt der meiste Strom über die Sekundärseite ab. Er hat somit keinen Einfluß auf die felderzeugende Hauptinduktivität.

---

Meine Aussage über die sekundärseitig (abhängig) eingeprägte Durchflutung, die Du nicht verstehst, ist dieselbe Aussage, die Du selbst machst - bloß anders formuliert. Du sprichst von einem "magnetischen Widerstand" auf der Sekundärseite, ich hingegen von einer "gesteuerten magnetischen Spannungsquelle".

Der magnetische Widerstand auf der Sekundärseite macht genau das, was ich beschreibe: Er schaut sich an "Wie groß ist der magnetische Strom?" und prägt abhängig davon sekundärseitig eine magnetische Spannung ein. (Bei eingeprägtem Strom kann jeder Widerstand als eine gesteuerte Spannungsquelle aufgefaßt werden.)

Ich habe die Formulierung "abhängig eingeprägte Durchflutung" gewählt, um zu betonen, wo die Durchflutungsquelle sitzt (nämlich auf der Sekundärseite) und um allgemeine Bauelemente (z. B. eine el. Diode) sekundärseitig zuzulassen.

Ich komme ansonsten - dem Modell des Magnetkreises folgend und unter Anwendung des Maschensatzes - zu genau den Schlußfolgerungen, auf die Du so großen Wert legst: Für $R_{mag}\rightarrow 0$ gilt: An Primär- und Sekundärseite herrscht die gleiche magnetische Spannung. (Du formulierst das mit "Dessen Durchflutung zieht eine gegengleich große Primärdurchflutung nach sich").

Was die "Entrümpelung" angeht, so stimme ich Dir weitgehend zu. Vieles ist unnötig, und manches noch falsch.

Die Streuflüsse sind relativ schlecht beschrieben. Der mathematisch Trick $\mu _{r}\rightarrow \infty$ im Kern und $\mu _{r}\rightarrow 0$ im Kupfer und in der Luft, um Luftschlüsse zu verhindern, geht an der Sache vorbei. Dort gehört hin, wie man Streuflüsse vermindern kann, nicht, wie man sich mathematisch selbst austricksen kann.

Meiner Anschauung nach kann ich Streuflüsse insbesondere durch eng anliegende Wicklungen (z. B. dünne straff gezogene Drähte) verhindern. Der Luftspalt im Kern trägt nicht zu den Streuinduktivitäten bei, da die Feldlinien, die dort "auf Abwege" geraten, in der Regel trotzdem durch beide Wicklungen (Primär- und Sekundärseite) hindurchtreten und somit zur Kopplung beitragen. Daß die Feldlinien nicht immer auf dem direkten Weg wieder in den Kern stoßen, erhöht allenfalls den magnetischen Widerstand.

Der Magnetkreis gehört zur Beschreibung dazu, aber man sollte immer wissen, daß er z. T. stark vereinfacht. Es gibt schon einen Wiki-Beitrag "magnetischer Widerstand", der allerdings sehr kurz ist.

Die mathematische Beschreibung des Transformators inkl. Differentialgleichungen und Ersatzschaltbild sollte bleiben. Bei komplizierten Themen braucht Wikipedia nicht zu vereinfachen. Es lesen hier auch Studenten, teilweise Professoren. Die Beschreibung kann jedoch meinetwegen ziemlich weit unten kommen. Die Einleitung sollte etwas treffender formulieren, aber die Kenntnis des Magnetkreises nicht voraussetzen.

Gruß, --Michael Lenz 03:10, 23. Mär. 2007 (CET)

Vorschalttrafo

Könnte jemand diesen Begriff hier einarbeiten?--Belitrix 10:30, 26. Jul. 2007 (CEST)

Artikel ist zu theorielastig

Diesen Artikel versteht kaum ein berufsausgebildeter Facharbeiter, Techniker oder Meister, sondern - wenn überhaupt - Fachakademiker. Man nehme sich einmal ein Beispiel an dem excellenten Artikel Kondensator (Elektrotechnik). Verglichen damit ist der Transformator Artikel Lichtjahre davon entfernt, den Wikipedia:Oma-Test zu bestehen. Ich würde vorschlagen, die gesamte akademische Theorie in einen getrennten Artikel Theorie des Transformators zu verschieben. Im übrigen ist der Artikel sehr Eisenkern-lastig. Viele Formulierungen setzen einen solchen stillschweigend voraus. -- 84.132.90.237 23:35, 4. Aug. 2007 (CEST)

Kern: Eisen vs Ferrit

Der Artikel könnte noch einen Abschnit zum Kernmaterial vertragen. Wann ist eher Eisen, wann Ferrit und wann Luft angesagt. -- 84.132.109.128 01:56, 7. Aug. 2007 (CEST)

Kernformen

Was ich vermisse, ist eine klare Auflistung der verschiedenen Kernformen. Ringkerne sind erwähnt, andere Formen tauchen in Bildern auf, sind aber nirgends systematisch mit ihren spezifischen Eigenschaften erläutert. Bei Kernen aus Blechpaketen gibt es ja wohl (Doppel-)E-Kerne und Viereckkerne (oder wie die heißen). Ich bin da kein großer Experte, kann deshalb auch nichts selbst schreiben. --PeterFrankfurt 01:20, 8. Aug. 2007 (CEST)

Lesenswert-Wiederwahl 5.-12. August 2007 (Artikel bleibt Lesenswert)

kontra lesenswert Der Artikel ist viel zu theorielastig. Ihn versteht kaum ein berufsausgebildeter Facharbeiter, Techniker oder Meister im Elektronikbereich, sondern - wenn überhaupt - Fachakademiker. Es kann doch nicht angehen, dass ein Wikipedia Artikel nur für eine solch kleine Menge potentieller Leser geschrieben ist und dann auch noch das Lesenswert Icon dafür bekommt. Man nehme sich einmal ein Beispiel an dem excellenten Artikel Kondensator (Elektrotechnik). Verglichen damit ist der Transformator Artikel Lichtjahre davon entfernt, den Wikipedia:Oma-Test zu bestehen. Ich würde vorschlagen, die gesamte akademische Theorie in einen getrennten Artikel Theorie des Transformators zu verschieben. Im übrigen ist der Artikel sehr Eisenkern-lastig. Viele Formulierungen setzen einen solchen stillschweigend voraus und übersehen geflissentlich, dass es auch solche aus Ferrit gibt. Hier ist auf eine wesentlich bessere Abgrenzung hinzuarbeiten. -- 84.132.124.193 00:06, 5. Aug. 2007 (CEST)

• neutral Da wurde tatsächlich eine Vorlesung nachgearbeitet. Gibt es dafür nicht Fachbücher? So etwas muss doch nicht sein. --Zahnstein 00:45, 5. Aug. 2007 (CEST) Jetzt ist es besser. --Zahnstein 03:02, 7. Aug. 2007 (CEST)

Teilweise auch widersprüchlich - in der Einleitung wird der Trafo als Gerät mit Eisen- oder Ferritkern definiert, weiter unten der kernlose Lufttrafo als Sonderfall besprochen. Wegen der unlesbaren Theorietextwüste unbedingt überarbeiten - eine Aufteilung ist nicht die schlechteste Idee, alternativ könnte man auch eine klare Trennung innerhalb des Artikels ins Auge fassen - Theorie nach ganz unten, für den, der den Formelkram benötigt. Unter lesenswert verstehe ich jedenfalls etwas anderes als den derzeitigen Zustand. -- Smial 11:24, 5. Aug. 2007 (CEST)

Eigentlich pro lesenswert. Was hier an Material zusammengetragen ist, ist absolut beeindruckend. Allerdings sehe auch ich die Theorielastigkeit (vielleicht später davorgeklemmt?). Bei genauerem Hinsehen gibt es die aber überwiegend nur am Anfang, die folgenden Teile sind viel eher Oma-kompatibel. Wenn man also die Einleitung etwas allgemeinverständlicher formulieren würde und die harte Theorie vielleicht weiter nach unten in den Artikel verlegen würde, könnte das wieder ein allgemeinheitstauglicher Artikel werden, bei dem sich ein Nichtfachmann erst spät, nachdem er viel Interessantes mitbekommen hat, ausklinken würde. --PeterFrankfurt 01:26, 6. Aug. 2007 (CEST)

Ich hab das einfach mal umgesetzt und die Theorie nach hinten verlegt. Besser? --PeterFrankfurt 18:39, 6. Aug. 2007 (CEST)

Meiner Meinung nach eine Verbesserung. Eventuell wäre Auslagern in eigenen Artikel eine Überlegung? -- wdwd 20:18, 6. Aug. 2007 (CEST)

Es wurde kein Review versucht, kein Autor angeschrieben (zugegeben, das gestaltet sich als schwierig, aber Benutzer:Ulfbastel wäre wohl ein geeigneter Ansprechpartner), nicht die Physik-Portal-QS konsultiert, erst einen Tag vor dem Abwahlantrag auf der Diskussionsseite des Artikels was geschrieben und nicht im mindesten versucht selbst Hand anzulegen.

Obwohl ich die Kritikpunkte sehr nachvollziehbar finde:  Pro Lesenswert. Stattdessen Review und/oder Portal-QS sowie WP:SM zur Anwendung bringen. Erst wenn sich der Antragsteller selbst keine Verbesserung mehr zutraut und die QS/Review-Versuche gescheitert sind, kann der Artikel wiederkommen. -- 217.232.44.230 18:09, 6. Aug. 2007 (CEST)

Das Lesenswert Icon gibt den derzeitigen Zustand eines Artikels und nicht einen womöglich zukünftig erreichbaren an. Daher war der Antrag unabhängig von jeglichen anderen Bemühungen gerechtfertigt. Ein Antragsteller muss also nicht die oben genannten Wikipedia-internen Vorgänge kennen, noch in der Lage sein, den Artikel selbst verbessern zu können, um als ein solcher auftreten zu können. Im Gegenteil: Wikipedia ist in erster Linie für die Lesenden und (sorry) nicht für die Schreiber da, denn diese brauchen die Inhalte im Prinzip nicht. Folglich kann der lesende Nichtwisser mitunter die schreibenden Wissenden besser auf Mängel hinweisen, als ein anderer Wissender. -- 84.132.74.219 20:29, 11. Aug. 2007 (CEST)

Tendenz eher Richtung  Pro, weil:

1. Theorielastigkeit kein Grund ist nicht mehr lesenswert zu sein. Formelfriedhof ist tlw. etwas zu lehrbuchartig, das kann durch entsprechende Über-/Einarbeitung gelöst werden, wie es dankenswerterweise schon begonnen wurde. In einzelnen Abschnitten ist da aber sicher noch Feilarbeit nötig.
2. Auch das möglicherweise nicht-verstehen des Inhaltes von bestimmten Lesergruppen rechtfertigt keine Abwahl. Mit jener Argumentation könnte jeder LW-Artikel abgewählt werden, da es zu jedem Thema irgendjemanden geben wird, der der dargestellten Inhalt ohne entsprechende Einarbeitung in die Thematik und ggf. (allgemeinen) Vorwissen nicht verstehen wird.

Wikipedia ist kein Fachlexikon. Wenn ein Artikel nicht einmal von Fachleuten, die "nur" eine Berufsausbildung genossen haben und im Fach erfolgreich arbeiten, nicht gelesen werden kann, ist er eindeutig nicht lesenwert. -- 84.132.74.219 20:29, 11. Aug. 2007 (CEST)

1. Meinen Vorschreiber muss ich insofern recht geben: Es wurde von dem Auslöser des Abwahlverfahrens keinerlei Versuch unternommen eventuelle Misstände im Artikel zu beheben bzw. mit Rieview/QS auf den div. einschlägigen Portalen konstruktiv zu einer Verbesserung zu gelangen.

siehe oben -- 84.132.74.219 20:29, 11. Aug. 2007 (CEST)

1. Es finden sich, nur meiner persönlichen, eher kurzen und subjektiven Beobachtung/Beurteilung, im Artikel keine gravierenden inhaltliche Fehler, überlange und einnehmende Listen, und dgl. mehr.

Die Länge des Artikel ist allerdings schon etwas grenzlastig. Da macht der Vorschlag durchaus Sinn, die theorielastigen Abschnitte in eigenen Artikel auszulagern.--wdwd 20:18, 6. Aug. 2007 (CEST)

OLAW: Abwartend IMHO würde eine OMA-freundliche Überarbeitung der Einleitung der Sache Genüge tun. Die ist tatsächlich nicht optimal. --KnightMove 20:22, 6. Aug. 2007 (CEST)

•  Pro Lesenswert immer noch, seit seiner Exzellenzzeit sind zwar einige verschlimmbesserungen gelaufen, aber auch wenn zur weiteren Exzellenz jetzt etwas fehlt, bleibt er doch informativ, ziemlich vollständig und Diskussionsträger für themennahe Informationen. Für Oma muß wieder etwas getan werden. Die mir bekannten Quellen zum Trafo tauchen hier gar nicht auf - finde ich etwas merkwürdig - ich werd mal nachforschen, wie die Geschichte der Meinungsänderungen verläuft, von dogmatischen Lehrmeinungen, die andere ausschließen - wie das in anderen Fächern häufig ist - ist mir im Umfeld der E-Technik eigentlich nichts bekannt. Aber das ist eher Archäologie in einer relativ jungen Forschungsrichtung. --SonniWP 10:42, 7. Aug. 2007 (CEST)

• Pro. Durch die Bearbeitungen der letzten Woche hat der Artikel meiner Meinung nach weiter an Qualität gewonnen. Die im Antrag geäusserte Kritik an der mangelnden Lesbarkeit besonders für Nichtfachleute war berechtigt. Uhr 11:45, 11. Aug. 2007 (CEST)

Artikel bleibt Lesenswert. --Bodenseemann 00:31, 12. Aug. 2007 (CEST)

Dem Leser nicht verschweigen

Diese Formel kommt mehrfach (ähnlich) vor. Der Artikel ist so ausführlich. Im Text die Bedeutung von 50 bzw. 45 erläutern. $N={\frac {50\cdot 45\cdot U}{f\cdot A_{Fe}\cdot \Delta B}}\,$ --Kölscher Pitter 17:10, 15. Sep. 2007 (CEST)

Aufbau

Ich vermisse in diesem Artikel Informationen darüber, wie die verschiedenen Transformatortypen (mechanisch) aufgebaut sind. Auch die Ölkühlung, Ölzwangsumlauf usw. für größere Transformatoren sollten kurz beschrieben werden. 130.83.30.182 10:04, 8. Okt. 2007 (CEST)

Nichts wird verschwiegen

Erläuterung der Formel

$N={\frac {50\cdot 45\cdot U}{f\cdot A_{Fe}\cdot \Delta B}}\,$

Hinter 50 und 45 verbergen sich Faktoren, deren Verwendung hier wesentlich sinvoller wäre, weil sie dann auch physikalisch deutbar und damit auch verständlicher sind.

$50\cdot 45=2250\approx {\frac {\sqrt {2}}{2\cdot \pi }}\cdot 10^{4}.$

Der letzte Ausdruck ist der mathematisch exakte, der Rundungsfehler zu 2250 ist jedoch minimal.

${\sqrt {2}}$ ergibt sich aus dem Umstand, daß die magnetischen Größen (hier die Induktion) immer mit ihren Scheitelwerten angegeben werden, elektrische Größen, wie hier die Spannung, jedoch als Effektivwert.

$2\cdot \pi$ entsteht bei der Umrechnung von $\omega$ in f (Hz). $\omega =2\cdot \pi \cdot f$

$\omega$ entsteht beim Differenzieren von $sin\omega \cdot t$.

$10^{4}$ ist notwendig, weil der Kernquerschnitt hier in cm² eingesetzt wird anstatt in m².

Übrigens, je nachdem, nach welcher Größe die Formel aufgelöst ist, findet man auch manchmal den Kehrwert von 0,225, nämlich 4,44.

--Elmil 21:39, 21. Okt. 2007 (CEST)

Überarbeiten Abschnitt Modellbetrachtungen

Der Abschnitt unter Modellbetrachtung, zumindest der Anfang, wurde offensichtlich in den letzten Tagen/Wochen inhaltlich ziemlich stark und falchlich unpassend umeditiert.

Daher mal Überarbeiten reingesetzt. Formulierungen wie "böse Induktivität" und das laufende Abrutschen in ein POV (Motto: Theorie vs Praxis) entspricht keinesfalls der Qualität dieses Artikels bzw. der Wikipedia. Von der Art dert Formulierung, Layout, Links, ganz zu schweigen.

Meine Bitten bzw. Vorschläge dazu:

1. Sich über ein Kapitel oder Abschnitt nur dann inhaltlich in grösseren Umfang darüber wagen, wenn man auch inhaltlich etwas dazu betragen kann. Wenn offensichtlich nicht verstanden ist was eine Modellbildung ist, dann bitte doch nicht gerade ein Kapitel wie die Modellbildung des Transformators in so grossen Umfang angehen. Auch wenn es mit besten Absichten erfolgt: das ist sonst nur mehrfache oder gar überflüssige Arbeit. Sowohl für den/die Autor/en als auch jene die das irgendwie "aufräumen".
2. Natürlich bedient sich die Modellbildung auch mathematischer Beschreibungen und Darstellungen. Das ist kein Nachteil. Auch um allgemeine Zusammenhänge möglichst kompakt und, so möglich, allgemein darzustellen. Eine Theorie ist nicht das Gegenteil von Praxis sondern stellt die kompakte und verallgemeinerte Form des Wissens, gewonnen und verifiziert aus und in der Praxis, dar. Daher Bitte auch keine POVs wie das laufende "Gehacke" um schlechte-Theorie und gute-Praxis einbauen. Das ist ein sehr schlechter Stil.
3. Der Abschnitt bzw. der Artikel ist schon sehr lange. Eventuell ist es sinnvoll, die Modellbetrachtung des idealen Transformators als eigenen Artikel auszulagern. (?)

Ich bin mal mutig und habe den ganzen, und meiner Meinung, völlig unpassenden neuen Inhalt unter Modellbildung herausgenommen. Ich bin mir bewusst, dass dahinter auch einiges Arbeits steckte. Aber das "aufzuräumen" bedeutet nochmal mehr Aufwand, grossteils sogar redundant. Sollte ich aber zuviel rausgenommen haben oder etwas daraus in anderen Abschnitte passen, bitte ich das gezielt aus der Versionsgeschichte zu entnehmen.--wdwd 18:49, 18. Nov. 2007 (CET)

Ich habe nicht den gesamten Teil, der von wdwd herausgenommen wurde gelesen, aber das, was ich gelesen habe war kein Text für ein Lexikon. Inhaltlich mag die Sache richtig sein, ist aber für den Wikipedia-Normalbenutzer nicht verständlich (und für einen Elektrotechniker auch nur, wenn er hier und da mal ein Auge zudrückt). --Herbstwiesenweg 20:19, 18. Nov. 2007 (CET)

Hallo an alle Diskussionsteilnehmer und Kritiker mit den letzten Kommentaren. Besonders an "WDWD, Herbstwiesenweg und Elmi". Ich finde Eure Kritik ist berechtigt. Bitte entschuldigt meine ersten Versuche im Wikipedia. Ich werde den Artikel neu schreiben und vielleicht unter 2. Phys. Grundlagen unter 2.1 " Physikalische Erkenntnisse an an einem fast idealen Transformator, einfach erklärt" einstellen. Ich weiß momentan nicht wie ich das Kapitel 2.1 im Inhaltsverzeichnis erstellen kann. Kann mir jemand sagen wo der Artikel besser hin passt?

(Unter)Kapitel fangen mit einer Überschrift an, die in Gleichheitszeichen eingeschlossen ist, siehe den Quelltext dieser Diskussionsseite hier. Die Numerierung erfolgt automatisch, Du kannst sie nicht vorgeben. Alles das steht in den Hilfeseiten, lies die bitte, bitte, bitte endlich. --PeterFrankfurt 18:55, 20. Nov. 2007 (CET)

Die ganze Thematik beschäftigt mich deshalb, weil auch gerade von Fachleuten immer wieder behauptet wird, daß "man einen Einphasentrafo am besten im Scheitel der Netzspannung einschalten sollte." Dies gilt jedoch nur für den idealen Trafo, wie ich auch euren Kommentaren entnommen habe, der immer mit der Remanenz null gestartet wird. Und da ist eben die halbe Spannungszeitfläche nötig zum Erreichen des Wendepunktes auf der Hysteresekurve und nicht mehr oder weniger. Ich spreche hier immer nur vom leerlaufenden Trafo. Durch meine Untersuchungen zum richtigen Einschalten für die verschiedenen Trafotypen bin ich hauptsächlich durch Messungen mit dem Oszilloskop am Trafo, auf die Zusammenhänge gestoßen.

Ich vertrete ähnlich wie "Elmi" in seinen Beiträgen die Meinung, daß es nur die Spannungszeitflächen sind welche die Magnetisierung im Eisenkern auf der Hysteresekurve transportieren. ( 7.3.07), Seiten 22-27 in dieser Diskussion.

Bist Du Dir sicher, dass es die Spannungsflächen und nicht Stromflächen sind? Bei mir hat ein Magnetfeld in erster Linie mit dem Strom durch die Induktivität zu tun und nur sehr viel indirekter mit der Spannung. --PeterFrankfurt 18:55, 20. Nov. 2007 (CET)

Obwohl ich mir sehr wohl bewusst bin, daß zum Aufbau eines Magnetfeldes durchaus ein Strom benötigt wird. Siehe der Vergleich mit einem DC Elektromagneten, der an Spannung gelegt wird. Zuerst fließt kein Strom, dann aber einer der immer größer wird bis I = U / R spule wird. Die Kraft des Elektro-Magneten ist außerdem stromproportional. Wieso soll das für einen Trafo der mit AC betrieben wird nicht gelten? Es kann gelten wenn man das R als über die Zeit eines Hysteresenkurven durchlaufs sehr variabel ansieht. Es ist in der Tat sehr nichtlinear. Am Anfang, also in der Mitte der Kurve, also im senkrechten Teil der Hysteresekurve ist das R sehr groß und am Ende der Hysteresekurve, Richtung Sättigung, ist das R sehr klein. Natürlich meine ich das komplexe R für den Blindwiderstand.

Damit kann man auch den Streit auflösen, der auf Seite 24 dieser Diskussion beschrieben ist. "Hallo Michael, ... Strom kommt zunächst dabei nicht vor. -- Induktionsgesetz.--- Magnet-Fluß = B * A." Der Magnetfluß hat ja auch die Dimension: Vsec. Also eigentlich darf nach der Formel gar kein Strom fließen zum Magnetisieren des Eisenkernes. Aber ohne Strom geht es, siehe oben, eben doch nicht. Anschaulich wird das wenn man einen Ringkerntrafo mit einem Trafo mit geschweißten EI Kern vergleicht. Der Ringkerntrafo hat einen 100 mal kleineren Strom als der EI Trafo. Der Strom tritt also schon auf, nur ist er erstens bauformabhängig sehr unterschiedlich groß und zweitens ist er in seiner Höhe abhängig vom Punkt der Magnetisierungsposition auf der Hysteresekurve. Meine These ist: "Der Trafo sagt über den momentanen Zeitwert des Stromes, wo sich seine Magnetisierung gerade befindet auf der Hysteresekurve." Beim Ringkerntrafo ist der Strom kaum messbar, zum Punkt der Magnetisierung in der Mitte der Hysteresekurve. Der Strom tritt erst am Ende der Kurve in Erscheinung. Das ist wiederum sehr anschaulich und auch für Laien verständlich. " herbstwiesenweg" würde hier vielleicht wieder sagen, daß man dabei ein Auge zudrücken muß. Das finde ich aber nicht. Ich halte das für sehr anschaulich, weil es nachmessbar ist. Er sollte doch mal meine Messkurven anschauen. Also wenn ich weiß wohin, kommt der neue, überarbeitete Artikel. --Benutzer:emeko, 11:14, 20.11.2007.

Meiner Meinung nach ist die "von Fachleuten vertretene Meinung", dass man einen Transformator im Spannungsmaximum einschalten sollte, dem Missverständnis geschuldet, dass eine Induktivität immer den Strom um 90° nacheilen ließe, also im Spannungsmaximum der Strom Null sei. Dies gilt aber nur für den idealen Transformator im stationären Fall (f=const.)! Im Einschaltmoment gilt diese Annahme nicht. Der reale Phasenwinkel stellt sich im stationären Fall in Abhängigkeit von den Verlusten und im instationären Fall als Funktion der Frequenz ein (d.h. es gibt eigentlich keinen echten "Phasenwinkel"). Die Ummagnetisierungsfreqenz ist beim Einschalten ungleich der elektrischen Frequenz, der Trafo hat Schlupf, so wie eine Asychronmaschine. Je flacher die B/H-Beziehung ist, desto länger kann dieser Zustand dauern. Bei einem Energietrafo ist es normalerweise nur 1/4 Welle. -- Janka 15:14, 21. Nov. 2007 (CET)

Hallo "Janka", ich bin weitgehend einverstanden mit deinen Ausführungen, aber schau dir bitte trotzdem mal die flach verlaufende Hysteresekurve eines geschweißten EI Trafos an und vergleiche sie mit der senkrecht verlaufenden Hystereskurve eines Ringkerntrafos. Was auffällt ist die unterschiedliche maximal mögliche Remanenz, die auch davon abhängt wann ausgeschaltet wurde. (Zum Erreichen der Max. Remanenz muß immer zum Ende einer Spannungshalbwelle ausgeschaltet werden.) Beim EI Trafo ist die max. Remanenz nahe dem Nullpunkt und bei Ringkerntrafos ist sie fast so hoch wie die am Ende der Hysterese Kurve erreichbare Betriebsinduktion. Schau bitte mal unter www.emeko.de/wissenswertes.. nach, dort wird es genau erklärt, weshalb ein Einschaltstrom entsteht.

Deine Erklärung mit dem Schlupf ist mir zu unscharf. Man kann die Ursachen des Einschaltstromes ganz genau benennen. Es liegt nur an der Remanenz und am Einschaltwinkel ob ein Einschaltstrom entsteht oder nicht. Beim idealen Trafo, der immer eine Nullremanenz hat, ist das EInschalten im Scheitel wirklich der beste Punkt, egal in welche Polaritätsrichtung. Denn zum Durchlaufen der Halben Hysteresekurve ist auch nur die halbe Spannungszeitfläche nötig und die beginnt im Scheitel der Spannung. Es ist meiner Meinung nach und auch der von "ELMIL", wirklich nur die Spannungszeitfläche, welche die Magnetisierung auf der Hysteresekurve transportiert. In Wikibooks unter technik, elektrotechnik, transformatoren habe ich ein Buch zum Thema angefangen, wo man auch Infos dazu findet. Deine Auffassung, daß es bei einem Energietrafo nur eine 1/4 Welle dauert bis der EInschaltstrom abgeklungen ist, teile ich nicht. Es dauert genau : Tau = L / R bis die Hysteresekurve symmetrisch durchlaufen wird und damit der Leerlauf-Strom rund läuft. Das kann bei Großen Energietrafos dann schon Minuten dauern. Ich schlage vor mehr Messtechnik zu betreiben oder zu berücksichtigen und nachzumessen was der Trafo tut, der Leerlauf-Strom sagt alles über die Magnetisierung in seinem Kern. Von wegen 90 Grad Nacheilen des Stromes. Wenn man sich die Leerlauf-Stromkurve im stationären Betrieb anschaut, die alles andere als ein Sinus ist, kann man eigentlich auch nicht vom 90 Grad nacheilen sprechen, denn dazu müsste es ein Sinus sein was da nacheilt. Viel besser erlärt kann man es zum Beispiel beim guten und fast idealen Ringkerntrafo damit, daß der Strom erst dann auftritt, wenn die Magnetisierung am Ende der Hysteresekurve angekommen ist und dort einen kleine Stromspitze verursacht.

Zum Beitrag von "PeterFranfurt" vom 20.11.07 möchte ich, verspätet, antworten, daß es grob gesagt, und anschaulich betrachtet, nur die Spannungszeitflächen sind und zwar unabhängig vom Trafotyp, welche die Magnetisierung im Eisenkern transportieren. - Jede gleich große Spannungszeitfläche verursacht an jedem Trafo, egal welche Magnetisierungskurve, -Hysteresekurve,- dazugehört, ein gleich weites Verfahren auf der Hysteresekurve.- Diese Erkenntnis ist nachmessbar und eigentlich sehr Charmant, deckt sie doch die Theorie für alle Hysteresekurven und Trafotypen ab. Gerade die Studien und die vielen Messungen von mir zum Thema "Einschaltstrom vermeiden" haben das eindeutig bewiesen.

Also das mit den Spannungszeitflächen kaufe ich immer noch nicht. Wir haben es zunächst in der Primärwicklung mit einem durch Stromfluss erzeugten Magnetfeld zu tun. Da geht einzig nur der Strom ein, die Spannung überhaupt nicht. Erst in der Sekundärwicklung, wo etwas induziert wird, bekommen wir eine Spannung. Natürlich wird auch in der Primärspule durch Selbstinduktion eine Gegenspannung induziert, wodurch es zur Nacheilung des Stroms gegenüber der Spannung kommt, aber das ist halt der sekundäre Effekt. Auch die momentan in einer Spule gespeicherte Energie geht nur mit dem Strom, nicht mit der Spannung. --PeterFrankfurt 01:49, 25. Nov. 2007 (CET)

Zum Thema Strom: Natürlich fliesst am Ende der Hysteresekurve, wo sie flacher wird ein größerer Strom. Ein ganz kleiner Strom fließt sicher auch gleich beim Anlegen der Spannung, wenn zum Beispiel ein Ringkerntrafo mit Neu- Remanenz = Null, das geht nur das erste Mal dann niemehr, im Scheitel der Netzspannung eingeschaltet wird. Weil die Permeabilität des Eisens an dieser Stelle der Hysteresekurve so fast unendlich gut ist, ist dieser Strom am Anfang eben fast unmessbar klein, im Vergleich zum Strom der am Ende der Hysteresekurve fließt. Damit aber für alle Trafotypen die gleiche Betrachtungsweise gilt, sollte man sagen, daß es immer die Spannungszeitflächen sind welche dann den vom Verlauf auf den unterschiedlichen Hysteresekurven abhängigen, unterschiedlich großen Strom erzeugen. Siehe Ohmsches Gesetz. Da muß auch erst die Spannung da sein, damit ein Strom fließt. Nur wie groß der Strom ist hängt eben vom dazugehörigen Punkt auf der Hysteresekurve und vom Verlauf der Hysteresekurve ab. Siehe Vergleich Ringkern mit EI Trafo. Mit der Messtechnik und dem Einschalten von Trafos lässt sich das eindeutig beweisen. Deshalb hatte ich ja auch versucht, meinen zugegeben an dieser Stelle und in der Form unpassenden Bericht im Wikipedia zu veröffentlichen. Aber ich denke ich bin jetzt auf der Diskussionsseite dazu, ganz richtig angekommen und lerne es in der Diskussion mit euch so zu formulieren, daß es von Fachleuten akzeptiert wird. Ich freue mich auf weitere Diskussions-Beiträge zu dem Thema oder habe ich hiermit schon alle überzeugt?

--emeko 12:35, 24. Nov. 2007 (CET)

Wenn ich dich richtig verstanden habe, willst du darauf hinaus, dass während der ersten Halbwelle im normalen Betrieb ja das Magnetfeld einmal von - nach +, und während der zweiten Halbwelle zurück von + nach - durchlaufen wird. Beim Einschalten eines unmagnetisierten Trafos muss man jedoch nur von 0 nach + (oder -), und deshalb müsste man dann auch beim 2. Viertel der ersten Halbwelle beginnen. Damit soll vermieden werden, dass der Kern in die Sättigung geht. Dies sei wichtiger als ein geringerer Einschaltstrom im ersten Moment. Richtig?

Wenn ja, dann gilt diese Betrachtungsweise zumindest schon nicht mehr für den Lufttrafo, denn dort gibt es die Sättigungsproblematik nicht. -- Janka 16:00, 25. Nov. 2007 (CET)

Ja so meine ich das. Aber wo bitte gibt es in der Technik Lufttrafos für die 50 Hz Technik? Sättigung heißt immer Einschaltstrom oder beim Dauerbetrieb Stromspitzen, wenn die Hysteresekurve zu weit ausgesteuert wird, z.B. durch eine zu große Primärspannung am Trafo. So was soll es geben. Die Formulierung, daß das Vermeiden der Sättigung wichtiger ist als ein geringerer Einschaltstrom geht demnach an der Definition vorbei. Je mehr Sättigung, das heißt je früher sie eintritt während einer Spannungszeitfläche der Netzhalbwelle, wenn diese z.B. im Nulldurchgang beginnt, beim Einschalten, desto größer ist der Einschaltstrom, weil die Netzhalbwelle dann bis zu ihrem Ende Zeit hat einen Strom zu verursachen, der nur vom Kupferwiderstand der Primärspule begrenzt wird.

Benutzer:emeko 17:34, 25. Nov. 2007 (CET)

Der Artikel heißt Transformator, und der Abschnitt von dem wir reden heißt nicht Trafos in der 50Hz-Energietechnik, sondern Modellbetrachtungen->Einschaltvorgang. Also muss dieser Abschnitt allgemeingültig für alle Trafos gelten und vor allem muss er eine Modellbetrachtung des Einschaltvorganges abgeben! Beides tut er nicht bzw. nur unzureichend.

Mein Vorschlag dazu, der beide Punkte beachtet: Herausstellen, dass beim Einschalten eines Transformators ein höherer Strom fließen kann als im Dauerbetrieb. Begründen über Ui ~ wL als Gegeninduktionsspannung, wobei beim Einschaltvorgang zunächst w=0 (mein Argument), und später dann wegen der Sättigung (das aber nur beim Trafo mit Eisenkern) L->0 (dein Argument). Dadurch ist Ui jeweils geringer als im Dauerbetrieb, und damit fließt dann auch ein viel größerer Strom als im Dauerbetrieb. Daher muss man eine träge Sicherung auswählen oder man muss tatsächlich (deine Schaltung) gleich auch noch die Remanenz des Kerns messen und jeweils berechnen, wann der beste Einschaltzeitpunkt ist.

Die pauschale Aussage "im Spannungsmaximum" hat dagegen keinen Wert, da sie für den Lufttrafo prinzipiell falsch ist und für den Trafo mit Eisenkern keinen technischen Anwendungsfall hat, weil man die immer vorhandene Remanenz nicht einfach außer Acht lassen kann, wenn man sich mit dem "besten" Einschaltzeitpunkt beschäftigen will. -- Janka 22:59, 25. Nov. 2007 (CET)

Beim Lufttrafo gilt das Scheiteleinschalten genauso, denn auch er fährt mit der Magnetitsierung auf einer Hysteresekurve, die dem Material Luft entspricht und beim Start ist vom Nullpunkt der Magnetisiserung aus eben immer der Scheitel der beste Einschaltfall. Das gilt für alle Trafos. Einen Trafo mit Eisenkern, den man mit dem Scheiteleinschalten ohne Einschaltstromstoß einschalten kann, gibt es sehr wohl. Das ist ein Luftspalt Trafo, dessen Kern nicht wechelseitig geschachtelt ist, sondern zum Beispiel 3 Luftspalte am Übergang vom E zum I besitzt. Er hat eine Remanenz von nahe Null. Ein Trafo mit absichtlich noch größeren Luftspalt, so was gibt es auch, hat eine Remanenz gleich Null und da ist der Scheitel genau die richtige Stelle zum Einschalten. (So ein Trafo kann aber auch mit meinem Verfahren eingeschaltet werden. Die Spannungszeitflächen zum Transportieren der Magnetisierung zum Wendepunkt der Hysteresekurve sind da dann einfach größer.) Es gibt auch Ferritkerne mit im Kernmaterial verteilten Luftspalten. Sie verhalten sich ähnlich wie ein Kern mit einem definierten Luftspalt, haben aber ein geringeres Streufeld.

Die Begründung zum hohen Einschaltstrom mit der fehlenden Gegeninduktionsspannung ist auch eine Erklärung. Die Gegenspannung kommt erst wenn sich eine Feldänderung ergibt, aber wenn der Trafo schon in Sättigung ist kommt sie nicht, weil sich das Feld nicht mehr ändert. Aber direkter ist die Betrachtung, daß der Strom in die PRIMÄRSPULE streng feldstärkeproportional ist, und man auf der Hysteresekurve leicht sieht, wie die Feldstärke sehr groß wird im Sättigungsfall. Die Betrachtung der Hysteresekurve ist da erstrangig und anschaulich. Meine Schaltung misst übrigens nicht die Remanenz, das geht zwar ist aber zu aufwändig, sondern transportiert die Magnetisierung auf den max. rem. punkt und dann vor dem Einschalten an einen Wendepunkt der Hysteresekurve und schaltet dann gegenphasig voll ein. Der Trafo geht dann mit dem reinen Leerlaufstrom ans Netz. Da braucht man keine Gegeninduktionsspannung als Erlärung usw., sondern nur die Hyteresekurve anzuschauen, bzw. die Spannungs und Strommesssungen der verschiedenenen Einschaltfälle. Das beweist ja, siehe die hier weiter oben immer wieder geführte Behauptung, daß es nur die Spannungszeitflächen sind, welche die Magnetisierung entlang der Hysteresekurve transportieren, was ich eben mit meinen Messungen voll beweisen kann. Das motiviert mich ja überhaupt in dieser Diskussion mitzumachen. Schau doch bitte mal auf meiner Homepage nach wie es funktioniert. Wenn du mir deine mail Adresse gibst, sende ich dir direkt eine ausführliche Beschreibung. Ich kann hier leider keine Grafiken einfügen, es währe auch zu aufwändig. Es gibt ein Verfahren aus der Schweiz, wo die Remanenz tatsächlich nach dem Ausschalten berechnet wird und was dann Werte zum richtigen Einschalten liefert. Nur das erste Mal einschalten geht damit auch nicht.--- emeko 12:52, 26. Nov. 2007.

Die Wahrheit läßt sich nicht verbergen.

Mit Interesse habe ich die Diskussion verfolgt,die durch die div. Beiträge von emeko entfacht wurde.

Was Form und Darstellung anbelangt, muß ich seinen Kritikern voll beipflichten. Ich habe die Versionsgeschichte so diagonal gelesen, es war teilweise schon grausam. Man sollte emeko auch noch darauf hinweisen, daß es eine Spielwiese gibt, auf der man einen Beitrag uneingesehen von anderen voll ausarbeiten kann und ihn dann erst in den eigentlichen Text einkopiert. Ich mach das oft so.

Dem technischen Inhalt und seinen Kernaussagen, z. B. zum Einschaltvorgang jedoch muß man trotz der auch hier viel zu langatmigen Darstellung voll zustimmen,

Es ist eben so und es führt auch kein Weg daran vorbei:

Die Spannungszeitfläche generiert (ist identisch mit dem) Magnetfluß, nicht der Strom. Als Folge ergibt sich aus dem Fluß, zusammen mit den magnetischen Eigenschaften des Kernes ein Magnetfeld und daraus ein Magnetisierungsstrom!! Punkt.

Der Magnetisierungsstrom ist beim Trafo eine Folgeerscheinung,eine abgeleitete Größe, keine verursachende!

Wer sich das nicht verinnerlicht, wird den Trafo nie verstehen. Der ganze Artikel beginnt schon bei den Grundlagen mit dem Satz "...ein Strom erzeugt ein Magnetfeld..." und dieser Unfug zieht sich wie ein roter Faden durch die ganze Abhandlung samt Diskussion. Zu erkennen jeweils aus den diversen Fehlinterpretationen, die sich daraus ableiten. Natürlich kann man das Pferd auch von hinten aufzäumen und mit dem Strom anfangen. Aber immer wenn ein Vorgang kompliziert wird, gehts in die Hose. Es ist kein Zufall, daß da einer den recht komplexen Einschaltvorgang fast perfekt erklären kann indem er eben die Vorgänge von der Spannungszeitfläche und den Flußbewegungen ausgehend über die Vorgänge im Kern mit ihren Auswirkungen auf den Strom herunter bricht. Da kommen die Stromapostel nie drauf oder es hakt an allen Ecken und Enden. Lieber Janka, lieber Peterfrankfurt, diese Wahrheit läßt sich nicht verbergen. --Elmil 23:08, 28. Nov. 2007 (CET)

Wer will denn hier etwas verbergen? Du weißt, dass du deine Meinung durch Ad hominem-Argumente wertlos machst? Emeko könnte mit seiner Schlußfolgerung recht haben, ich kann das aber im Moment weder widerlegen noch bestätigen -- und das ist schlecht, denn es bedeutet, dass die Aussage nicht unabhängig verifiziert ist. Es dürfte klar sein, dass solche Aussagen weiterhin anfechtbar sind, kein guter Zustand für ein Lexikon. -- Janka 09:37, 29. Nov. 2007 (CET)

Ich habe nicht gesagt, daß jemand etwas verbergen will. Nur: Die ständigen Versuche den Magnetisierungssstrom als verursachende Größe darzustellen, führen zwangsläufig zu einer Vernebelung und damit zum Verbergen von Fakten und zu völlig falschen Schlußfolgerungen. Im übrigen darf ich schon für mich in Abspruch nehmen stets hart genug argumentiert zu haben. Auch wollte ich - und habe ich auch nicht - Euch angegriffen sondern nur angesprochen stellvertretend für die ganze Fraktion der Stromapostel. Ich habe es mehr als Herausforderung verstanden. Wenn das schon zu viel war, dann bitte ich um Verzeihung. Also von wegen hier wären Ad hominem-Argumente gefallen, die sehe ich nicht.

Was die von Dir angesprochene "unabhängige Verifizierung" betrifft so muß ich schon fragen, ob man in einem Fachbeitrag lieber die fachlich richtige Darstellung finden will oder das was einer Mehrheit bequem ist. --Elmil 14:45, 29. Nov. 2007 (CET)

Lieber Elmil. Nach wie vor bestehen Deine Diskussionsbeiträge ausschließlich aus Behauptungen. Diese als gottgegeben und richtig zu konstatieren, ist wenig hilfreich. Falls Dir diese Sache tatsächlich ein Anliegen ist, solltest Du

1. Klar ausformulieren, was Deiner Meinung nach im Artikel falsch ist und was stattdessen richtig wäre sowie
2. dies (z. B. anhand von Fachliteratur) belegen.

Gruß, --norro 15:15, 29. Nov. 2007 (CET)

die von EMEKO eingesetzten Artikel

sind bis auf die Rubrik Einschalten des Trafos doch alle wieder von euch, (mit Recht,) gelöscht worden. emeko wird in den nächsten Monaten im WKIBOOKS die Artikel neu geordnet niederschreiben. Ihr könnt euch dort ja beteiligen. Unter Technik, Elektrotechnik usw. Bis jetzt steht dort nur die Kapiteleinteilung.

Ich bin selber nicht im Reinen mit mir, Elmil und den anderen ob es wirklich nur die Spannungszeitflächen sind, welche die Magnetisisierung hervorrufen oder ob doch der Strom schuld ist. Wenn man sich vorstellt, daß bei einer sehr sehr guten Permeabilität des Kerns, der Strom in der Mitte der Hysteresekurve eben nur ganz klein ist, kann man ihn doch zulassen, was dann mit dem Elektromagnetismus wieder vereinbar ist. ( Zum Beispiel für die Analogie beim DC Elektromagneten.) Der Leerlauf-Strom im Trafoprimärkreis ist eben extrem nichtlinear, wie die Hysteresekurve es auch ist. Ich sage "als Brücke für alle", die Stromhöhe hängt stark vom Ort auf der Hysteresekurve und vom Eisenkerntyp im Trafo ab, was ich ja auch messtechnisch beweisen kann.

Was sicher als anschauliche Regel für alle gelten kann, ist: Zum Vereinheitlichenden und einfachen Beschreiben der Vorgänge die im Trafo ablaufen, gilt unabhängig vom Trafo Kerntyp, daß es die Spannungszeitflächen sind, welche die Magnetisisierung auf der Hysteresekurve transportieren und zwar für jeden Trafo egal welchen Typs, im Dauerbetrieb, mit einer Halbwelle vom negativen zum positiven Wendepunkt auf der Hysteresekurve und mit der nächsten Halbwelle wieder zurück. Alles andere kann man daraus ableiten, zum Beispiel wenn man auch versteht, daß die Weitermagnetisierung, beim erneuten Einschalten, immer von der Remanenz aus startet und, daß dann die Magnetisierung nach dem Einschalten eben die Hysteresekurve nicht verlassen sollte, wegen dem sonst entstehenden Einschaltstrom.

Ich sage es nochmal: Erst durch das Lernen wie man einen Trafo richtig einschaltet habe ich den Trafo richtig kapiert. Nicht durch zum Teil falsche irreführende Formeln. Beispiel: Ich habe gerade erst vor 5 Tagen eine schöne Powerpoint Demo der Uni Tübingen im Internet gesehen, über die Vorgänge im und am Trafo. Dort eilt der Leerlaufstrom als Sinus mit der selben Breite wie die Spannung, dieser brav um 90 Grad hinterher. Die Formeln geben eben nur das her. Aber die Messung sieht ganz anders aus. Dort entsteht der Strom zwar schon 90 Grad nach der Spannung in deren Nulldurchgang, aber nur als schmale Spitze mit Beginn ca. 1 -2 msec. vor dem Nulldurchgang und nicht als voller Sinus. Siehe meine Messungen. Ich sage nochmal: die Studenten lernen leider zum Teil falsche Regeln.

Übrigends könnte Janka meine Erkenntnisse bestätigen, wenn er oder einer der sich damit auskennt, sich einen Trafo vornimmt und meine durchgeführten Messungen wiederholt. Alleine die Tatsache, daß mein Lizenznehmer, - die Einschaltverfahren sind patentiert-, im Jahr mehr als 4000 Trafoschaltrelais, auch in sensible Märkte wie z.B. Medizintechnik und Verkehrs-Signalanlagen, verkauft, beweist doch auch das "es" so funktioniert. Das Patent beruht auf der Trafovormagnetisierung mittels unipolarer Spannungszeitflächen und arbeitet absolut lastunabhängig. Die Vormagnetisier-Spannungszeitflächen müssen einmalig an die unterschiedlichen Hysteresekurven der Trafotypen angepasst werden. --emeko 10:13, 29. Nov. 2007 (CET)

Das mach ich sogar. Messtechnik und Trafos vieler Coleur sind vorhanden. Wie gesagt, ich glaube dir ja, dass sich über das Aufhängen des Modells an der von außen aufgebrachten Größe Primärspannung viele Aussagen einfach so ergeben. Ich bin allerdings skeptisch, ob die Aussage "Nur die Spannungszeitflächen sind entscheidend" sich nicht nur aus dieser Modellbildung nährt.

Das selbst an der Uni natürlich nicht mit dem kompliziertesten aller möglichen Modelle umgegangen wird, wenn es andere Modelle auch tun -- stationärer Zustand reicht ja meistens --, ist auch klar. Maxwells Gleichungen nichtlinear zu lösen ist ebenfalls kein Vergnügen. -- Janka 13:28, 29. Nov. 2007 (CET)

Dann solltest du dazu ein TSRL benutzen, damit du das Einschalten mit verschieden großer Vormagnetisierung bei den unterschiedlichen Trafos auch richtig prüfen kannst. Ich kann dir eines schenken wenn du mir deine Adresse gibst und sagst für wieviel Volt und Ampere es sein soll. --emeko 20:28, 29. Nov. 2007 (CET) (nicht signierter Beitrag von 84.159.201.98 (Diskussion) 20:30, 29. Nov. 2007)

Artikel aufspalten

Hallo, der Artikel hat selbst bei DSL mehr als 10s Ladezeit. Der Artikel ließe sich denke ich bedenkenlos in 3 Teile zerlegen. 1. Trafo allgemein, 2. Modellbetrachtung, 3. Betriebszustände

--mik81 16:31, 2. Dez. 2007 (CET)

Verändert sich die Induktivität durch Stromentnahme aus einem Trafo?

Nein. Es verändern sich nur die Kupfer-Wirk-Verluste. Der Leerlaufstrom bleibt auch erhalten, er verschwindet nur eben hinter dem Wirkstrom, wenn man ihn mit dem Oscilloscop anschauen will. Lese bitte die lange, vorangegangene Diskussion, dann wird es klar weshalb die Induktivität sich nicht verändert. ---emeko 03. dezember 2008, 18:03

Was sagen uns die Spannungszeitflächen?

In einem schon etwas älteren Diskussionsbeitrag habe ich schon einmal darauf hingewiesen, daß das Induktionsgesetz auch in der integralen Schreibweise gilt:

$\Phi =\int _{0}^{T}U(t)\,dt;$

Diese Beziehung ist in der Weise zu interpretieren, daß der Fluß, z. B. in einer Trafospule dem Spannungs/Zeit-Integral und damit der Fläche zwischen 2 Grenzen unter dem Graph U(t) entspricht. Mit anderen Worten, die Beziehung liefert den Wert einer Magnetflußänderung in einer Spule unter dem Einfluß einer Spannungszeitfläche. Bei einem Trafo, der an einer sinusförmigen Wechselspannung hängt, ist der Fluß nichts anderes, als die Fläche unter einer Spannungshalbwelle. Dies erklärt bzw. bestätigt auch die Dimension des Flusses, nämlich Vsek. Als relevante Spannung ist stets die "innere" Spannung zu verwenden, d. h. Klemmenspannung korrigiert um die ohmschen Spannungsabfälle, die von etwaigen Strömen verursacht sind.

Entgegen der herkömmlichen Vorstellung, daß ein Magnetfluß nur von einem Magnetfeld und damit von einem Strom ausgehen kann, bietet diese Beziehung die Möglichkeit auf direktem Weg von einer Spannungszeitfläche auf einen Magnetfluß zu schließen und diesen zu bestimmen. Der besondere Reiz liegt darin, daß die Eigenschaften des magnetischen Kreises hierfür zunächst ohne jeden Einfluß sind, die Beziehung zwischen Spannungszeitfläche und Fluß ist davon unabhängig. Die praktische Bedeutung liegt darin, daß in vielen Fällen Strom und Eigenschaften des Magnetkreises zunächst unbekannt sind, die angelegte Spannung jedoch bekannt ist.

Einen Widerspruch zur herkömmlichen Betrachtung gibt es dabei nicht, denn auch dieser Magnetfluß verursacht im Kern eine magnetische Spannung, die dann als Magnetisierungsstrom in der Spule zu finden ist, jetzt jedoch nicht mehr als verursachende, sondern als abgeleitete Größe. Die Kausalkette wir in entgegen gesetzter Richtung durchlaufen oder: Es gibt eben auch einen direkten Weg ,der nach Rom führt.

Diese Deutung des Induktionsgesetzes ist von wesentlicher Bedeutung für Beurteilung und Verständnis komplexer elektromagnetischer Prozesse ( z. B. Wie funktioniert ein Trafo, was passiert beim Einschalten eines Trafos?), weil hierduch auf einfache Art unmittelbar von einer angelegten Spannung auf einen Flußverlauf geschlossen wird und von diesem dann erst via Magnetisierungskennlinie auf einen Strom, so man sich für diesen interessiert. Die Spannung in der Sekundärspule wird übrigens direkt von diesem Fluß induziert, nicht vom Magnetisierungsstrom. Den braucht man nicht, der verkommt dabei zu einem Nebeneffekt, er hat eher eine parasitäre Bedeutung.

Übrigens auch in der Magnetmeßtechnik findet diese Erkenntnis schon lange Anwendung: So beruht darauf eines der gängigsten Magnetometer-Prinzipien: Eine Suchpule in einen Magnetfluß gebracht (oder herausgezogen oder einen Dauermagnet in der Spule einfach umgedreht), die Spannung an der Spule auf einen Integrator gegeben, liefert dieser eine direkte Anzeige des Flusses.

Einen ähnlichen Diskussionsbeitag habe ich auch beim Artikel über das Induktionsgesetz platziert, denn auch dort sollte man einen diesbezüglichen Hinweis finden.

--Elmil 11:49, 5. Dez. 2007 (CET)

Beispiel Elektromagnetspule an Gleichspannung gelegt.

Hier diente bisher immer die Vorstellung, der Strom ruft das Magnetfeld hervor, als Maß der Dinge. Auch bei einem Gleichspannungsmagneten ohne Eisenkern, also nur einer Spule, fliesst der Strom nicht sofort nach dem Anlegen der Spannung in voller Höhe.

Er steigt von Null an bis zum Endwert I = U/R, nach der Funktion der Zeit Tau = L/R. Die Spannung ist also zuerst da, dann kommt der Strom. Auch hier wird die Magnetisierung durch die Spannungszeitflächen getrieben, wenn man die Spannungszeitfläche als ein Rechteck ansieht, dessen schmale Höhe durch die Spannung und dessen Breite durch die Zeit bestimmt wird.

Ab dem Erreichen des Stromendwertes nützt die längere Zeit nichts mehr, weil der Strom durch den elektrischen Widerstand der Spule begrenzt wird.

So ist es. Nur den letzten Satz würde ich anders formulieren. Aufmagnetisierend wirkt immer die innere Spannung also U-I*R. Wenn I soweit angestiegen, daß I*R=U, (also stationärer Zustand erreicht), ist die innere Spannung 0, d. h. keine Aufmagnetisierung mehr möglich. --Elmil 20:38, 5. Dez. 2007 (CET)

Achtung dazu habe ich eine andere Meinung die vielleicht ohne die innere Spannung auskommt und dann kann man den Satz so stehen lassen. Siehe weiter unten definiert.--emeko 17:45, 8.Dez. 2007 (CET)

Beispiel Elektromagnetspule an Wechselspannung gelegt.

Solange der Stromendwert durch die Spule nicht erreicht wird, die Spule also spannungseingeprägt läuft, kann man sagen, daß beim Anlegen von Wechselspannung an eine Spule, es die Spannungszeitflächen sind, welche die Magnetisierung in der Spule hin und her treiben. Der Strom ist die Projektion der Magnetisierung auf die waagerechte Achse der Hysteresekurve und eine Reaktion auf die Spannungs-Zeitflächen.

Man darf es noch klarer sagen: Ob man will oder nicht, es sind immer Spannungszeitflächen und nur die, welche die Magnetisierung bewirken. Auch im Sättigungsast kann B noch ansteigen, notfalls auch durch die Luft. Der Stromendwert wird erreicht, wenn die Spannungszeitfläche nicht mehr zunimmt, d. h. wenn die innere Spannung 0 ist. Wie bei der Gleichstromspule, wenn U=I*R. Diese Bemerkung gilt sinngemäß auch für den nächsten Absatz. --Elmil 20:53, 5. Dez. 2007 (CET)

Das ist mir zu allgemein ausgedrückt. Ich würde es so ausdrücken, dann braucht man die innere Spannung nicht und man versteht es trotzdem. "Ob man will oder nicht, es sind immer die Spannungszeitflächen und nur die, welche die Änderung der Magnetisierung bewirken. Auch im Sättigungsast des Eisenkernes kann B noch ansteigen, notfalls auch durch die Luft, solange die äußere Spannung noch größer (oder kleiner) ist als die R * I Spannung. Der Stromendwert bei DC Betrieb wird zum Beispiel erreicht, wenn die zum Magnetisieren nötige Spannungszeitfläche zu Null wird, d. h. wenn die Spannung am Ohmschen Spulenwiderstand gleich der äußeren Spannung ist. Wie bei der Gleichstromspule, wenn U=I*R. Dann ist die für die Magnetisierungsänderung nötige Spannung nämlich gleich null und die Zeit kann dann unendlich groß sein ohne daß sich die Magnetisiserung ändert. Es herrscht ein Gleichgewichtszustand der erst wieder verlassen wird wenn die äußere Spannung erhöht oder verringert wird." --emeko 17:57, 8.Dez. 2007 (CET)

Ursache und Wirkung in der Spule.

• B läuft proportional der Spannungszeitfläche U * t . Aber das tut sie nur im linearen Teil der Kurve, danach kann B nicht höher steigen.
• Beispiel Elektromagnetspule: Hier wird der Strom begrenzt durch den Widerstand R der Spule. • H läuft weiter proportional zu den Spannungszeitflächen und ist nur begrenzt durch die Stromhöhe I = U / R an der Primärspule. Die Feldstärke H ist immer proportional zum Strom I und umgekehrt.

Wer treibt die Magnetisierung? Ist es der Strom oder ist es die Spannungszeitfläche?

--Theorie zur Unterstützung der Messergebnisse--. • Die Hysteresekurve zeigt die Abhängigkeit B von den Spannungszeitflächen und die Abhängigkeit H von den Spannungszeitflächen.
• Solange der Stromendwert nicht erreicht wird, die Spule also spannungseingeprägt läuft, kann man sagen, daß beim Anlegen von Wechselspannung an eine Spule, es die Spannungszeitflächen sind, welche die Magnetisierung in der Spule hin und her treiben.
• Der Strom ist die Projektion der Magnetisierung auf die waagerechte Achse der Hysteresekurve und eine Reaktion auf die Spannungs-Zeitflächen.

Wer erzeugt den Magnetfluß in der Spule? Induktionsgesetz.

• Auf den Diskussionsseiten von http://de.Wikipedia.org/Transformator kann man verfolgen welche unterschiedlichen Theorien und Ansichten herrschen zum Thema: „Wer magnetisiert eine Spule? Die Spannungszeitflächen an der Spule oder der Strom durch die Spule?“
• Das Induktionsgesetz sagt:
• Der Fluß Phi = B * A. B ist die Flussdichte, A die Querschnittsfläche des Flusses.
• Die Flußänderung ergibt sich aus der Integration der Spannung über die Zeit.
• Der Fluß hat die Dimension: V*sek.
• Die Flußänderung induziert in einer zweiten Spule, die über der erregten Spule liegt, eine Spannung. Die Höhe Spannungen der Spulen verhalten sich zueinander wie deren Windungszahlen.
• Der Strom kommt also im Induktionsgesetz nicht vor und ist nur der Leerlaufstrom, der aber gar nicht vom Trafo übertragen wird.

Wer erzeugt den Magnetfluß in der Spule? Durchflutungssatz.

• Magnet. Durchflutung Theta = I * N hat die Dimension [A].
• Oder Theta = H * l, Feldstärke mal länge der Feldlinien.
• Vorsicht vor Verwechslung: Es ist beim Trafo hier nicht der zu übertragende Strom sondern „nur“ der Leerlaufstrom gemeint.
• Sonst müsste sich beim Trafo der plötzlich belastet wird, die Feldstärke H drastisch ändern gegenüber dem Leerlauf, was aber nicht der Fall ist, was man leicht nachmessen kann.
• Die Magnetisierung läuft bei Belastung immer noch auf der gleichen Hysteresekurve wie im Leerlauf.

Fazit: Wer hat Recht?

• Ich denke der Induktionssatz gilt als ursächlich für die Physik im Trafo, wenn man den Sonderfall: Eingeprägter Strom beiseite lässt, der nur für Stromwandler gilt.
• Wenn man beim Durchflutungssatz den Leerlaufstrom einsetzt, dann passt das Ergebnis auch zum Induktionssatz, läßt aber zu, daß der Induktionssatz ursächlich ist.
• Ganz einfach: Wie auch sonst in der Elektrotechnik: Der Strom ist immer eine Wirkung der Spannung.
--emeko 18:18, 05. Dez. 2007, (CET)

Also ich bin hin und her gerissen. Einerseits sehe ich das Induktionsgesetz Uind prop. dPhi/dt und dass man das durch Integration umkehren können muss. Andererseits ist das ja nach dem, was ich gelernt habe, die Gegenspannung, die bei Stromeinschaltung diesem entgegenwirkt. Sie ist also irgendwie nicht identisch mit der außen anliegenden/angelegten Spannung. Oder? Hmm. Zweites andererseits: Wenn man eine reale Spule mit Verlustwiderstand R betrachtet, fällt die Spannung nach Einstellung des endgültigen Stroms nicht auf 0 zusammen, sondern bleibt auf einem Endwert U=I*R stehen. Wenn ich diesen endlichen Wert aufintegriere, steigt Dein Fluss bis ins Unendliche. Irgendwie nicht realistisch. - Ich fürchte immer noch, dass bei dieser Betrachtung Spannung und Strom durcheinander gekommen sind und nur deswegen halbwegs realistische Resultate rauskommen, weil man es eben nicht mit eingeschalteten Gleichspannungen/-strömen (Sprungantworten), sondern Wechselspannungen zu tun hat, die sich nie bis in den statischen Grenzfall bewegen. Aber wie gesagt, das ist mir mittlerweile alles arg unheimlich und ich wage nicht, das hier als endgültige Weisheit zu verkünden. --PeterFrankfurt 20:19, 5. Dez. 2007 (CET)

Wenn ein Phänomen A (die primärseitige Spannung an einem Trafe) einem Naturgesetz entsprechend immer mit einem Phänomen B (dem primärseitigen Magnetisierungsstrom) zusammen auftritt - welches Phänomen ist dann bloß die für ein Phänomen C, das aus beiden gleichermaßen folgt? Die Diskussion ist doch offenbar müßig. Michael Lenz

Nur die innere Spannung wird aufintegriert:

Die Spannung U=R*I darf nicht aufintegriert werden, nur die Differenz zwischen U angelegt und U = R * I darf auf integriert werden. Wenn U angelegt gleich R * I dann wird Null aufintegriert und da kommt Null heraus, was bedeutet, daß der Magnetfluß nicht weiter wächst.--emeko 18:06, 8.Dez.2007 (CET)

Na bravo, Emeko. Genau diese Differenz wird in der Spule durch den Flußanstieg induziert und liegt als Gegenspannung im Primärstromkreis. Denk immer an die Kirchhofsche Regel. Die Summe aller Spannungen in einem Stromkreis (=Masche) muß zu jedem Zeitpunkt 0 (in Worten: null) sein. Weitere Stellungnahme dann weiter unten. --Elmil 19:14, 9. Dez. 2007 (CET)

Zum 1. Einwand: Wenn man Spannung an eine Spule legt, steigt mit der wachsenden Spannungszeitfläche der Fluß und dieser induziert auch in der erregenden Spule (so wie auch in einer Sekundärspule) eine "Gegenspannung", lieber würde ich sagen eine Spannung, die der Speisespannung entgegensteht und die ist identisch mit der speisenden Spannung abzüglich I*R. Dieser Vorgang ist ja gerade dafür verantwortlich, daß im Erregerkreis der Strom nicht dem ohmschen Widerstand entsprechend steigt, sondern gerade mal auf den Wert des Magnetisierungsstromes begrenzt bleibt. Induktion und Selbstinduktion ist eigentlch der gleiche Vorgang, ich würde das auch nicht so unterscheiden, wie das in Lehrbüchern oft geschieht. Noch eine Bemerkung: Einen Strom durch eine Spule einschalten wie eine Sprungfunktion, geht gar nicht. da müßtest Du eine unendlich hohe Spannung anlegen, damit Du in der Zeit 0 auch eine entsprechende Spannungszeitfläche bekommst.

Ich redete hier von einer angelegten Gleichspannung in Sprungform, das kann ich auf jeden Fall. Und warum ich Gegenspannung sage, ist, dass sie eben schon in der Primärspule (oder der einzigen Spule, wenn gar keine sekundäre da ist) wirkt, und die induzierte Spannung in der Sekundärspule nochmal ein eigenes Kapitel ist. --PeterFrankfurt 23:45, 5. Dez. 2007 (CET)

Da habe ich den Begriff "Stromeinschaltung" falsch gedeutet. Wenn Du damit Spannung gemeint hast, ist alles ok.

Der Flußanstieg induziert in allen Spulen die gleiche Spannung, wie Du sie nennst, ist egal. Wir sprechen hier übrigens immer von der Windungsspannung, sozusagen alles normiert auf 1 Windung. --Elmil 10:44, 6. Dez. 2007 (CET)

Zu den Bedenken 2. Art: Da ist noch ein kleiner Denkfehler. Aufmagnetisieren kann nur eine Spannungszeitfläche, die von der inneren Spannung gebildet wird und die ist beim Aufmagnetisieren immer U-I*R. Im stationären Zustand ist U=I*R, die innere Spannung also 0 und deswegen ist der Flußanstieg zu Ende. Ich bin gern bereit, alles auch noch genauer zu erklären. Nur will ich mich jetzt auch immer kurz fassen, lange Würmer werden nicht so gern gefr...Nix für ungut:--Elmil 21:39, 5. Dez. 2007 (CET)

Also das mit der "inneren Spannung" ist ein mutiges Konzept. Ich unterscheide ja auch zwischen angelegter Spannung und gegeninduzierter Spannung, aber in den Lehrbüchern habe ich diese innere Spannung noch nicht gesehen. Wenn die wirklich Deine "Entdeckung" sein sollte, dann kann ich Dir nur von meinen Erfahrungen berichten, wie man mir in der WP verbotene "Theoriefindung" vorwarf und das alles gleich wieder gelöscht hat. --PeterFrankfurt 23:45, 5. Dez. 2007 (CET)

Eine Antwort darauf mit weiterführenden Erläuterungen findest Du etwas weiter unten. Gruß --Elmil 22:21, 6. Dez. 2007 (CET)

A propos hin und hergerissen: (Laß Dich doch mal hinreißen mir zu mailen.) Der Fluß kann nicht bis ins unendliche steigen, auch wenn die Spannung ewig lange ansteht an der Spule, weil die Strom-Sättigung wegen dem Spulenwiderstand eintritt, erkennbar am sich nicht mehr ändernden Strom. Auch bei angelegter Gleichspannung kann man das so sehen, sobald die Gegenspannung gleich null ist, weil der Fluß sich nicht mehr ändert. Auch hier wird wohl Ursache und Wirkung verwechselt. Das ist bei einer Spule mit oder ohne Eisenkern dann dasselbe. Sättigung ist Sättigung und bedeutet beim AC Betrieb, daß sich das Magnetfeld, durch die Spannungszeitflächen getrieben, nicht mehr ändern kann. Es bedeutet beim DC Betrieb, daß nun der Strom gesättigt ist, weil er durch den Widerstand begrenzt ist.

Einen Strom in eine Spule einprägen, mit sehr hoher Bürdenspannung macht man übrigens durchaus in der Technik, wenn man ganz schnell ein hohes Magnetfeld braucht, zum Beispiel bei Schrittmotoren für hohe Schrittfrequenzen.

Zu den Bedenken zweiter Art: Ich denke hier ist Elmil aus Versehen an das Ufer der Stromlobby gewechselt. Die Gegenspannung ist doch erst die Reaktion auf die von außen angelegte Spannung und nicht deren Ursache. Die Gegenspannung tritt zwar quasi gleichzeitig auf, ist aber ohne die von außen angelegte Spannung nicht vorhanden. Die Gegenspannung entsteht nur durch das Ändern der Magnetisierung und lebt auch nur solange sich die Magnetisierung ändert, ist aber eigenlich ein Konstrukt. Hat eigentlich schon mal jemand die Gegenspannung gemessen??? Ich kenne keinen und weiß auch nicht wie man diese messen oder indirekt nachweisen könnte. Brauchen wir deshalb überhaupt die Gegenspannung?

Also nochmal: Wenn die "Sättigung" berücksichtigt wird, ist es verständlich, daß eine unendlich große Spannungszeitfläche keinen unendlich großen Magnetfluß verursachen kann. Dann kann man beide Fälle, die Spule bei DC und bei Ac-Betrieb gleich behandeln und kann sehen, daß der Strom immer die Wirkung und nicht die Ursache ist. Aber Achtung die Luft ist nicht sättigbar. Hier ist es der Strom der gesättigt ist oder sättigend wirkt, bei der mit DC betriebenen Spule durch deren Widerstand. Man kann das aber auch immer noch so ansehen, daß der Strom eine Wirkung der Spannungszeitflächen ist. Auch eine Spule mit Eisenkern die bei einer viel zu kleinen Frequenz betrieben wird zeigt dann die Sättigung des Stromes, nachdem das Eisen in Sättigung gegangen ist steigt der Strom bis auf einen Wert U/R. Siehe auch der Einschaltvorgang, der dann genauso daraus abgeleitet werden kann.

Die unterschiedlich hohen Magnetisierungsströme bei verschiedenen Spulenkernen, mit Luftspalt oder ohne, als Reaktion auf die von außen angelegte SPANNUNG, im Dauerlauf und beim Einschalten und deren Einwirkungszeit sagen doch genug aus um die Zusammenhänge zu verstehen.

Durch diese Diskussion und das lesen eurer wertvollen Argumente in Zusammenhang mit meinen Erkenntnissen, bin ich jetzt scheinbar "plötzlich " zu dieser Einsicht gekommen. Man denkt über alles nach und bekommt wieder eine neue Sicht.

Messt doch endlich mal die verschiedenen Spulen durch, wie ich es vorschlage in meinen Aufsätzen. Gerne sende ich euch diese zu, nur brauche ich dazu eure mail adresse. Meine lautet: info@emeko.de. Ich will aber weiterhin mit Euch nur öffentlich diskutieren. Wenn es nicht soviel Arbeit machen würde, würde ich meine Messkurven hier in die Diskussion stellen oder geht das überhaupt?--

emeko 12:44, 06. Dez. 2007 (CET)

Hallo PeterFrankfurt, hallo Emeko, vielleicht ist der Begriff innere Spannung nicht üblich. Gemeint ist die induzierte Spannung, manchmal spricht man auch von der EMK. Bezeichnet wird sie oft mit U mit Index i. Mag das i induziert heißen, ich habe halt "innere" daraus gemacht, entsprechend der Vorstellung, daß sie in der Spule entsteht im Gegensatz zu der außen angelegten Spannung. Sie ist übrigens unabdingbar, weil ohne sie die Maschenbedingung (Summe aller Spannungen in einer Masche =0) nicht erfüllt wäre und was ihre Existenz anbelangt, so kann es keine Zweifel geben. Sie wird induziert, weil sich auch in dieser Spule eben der Fluß ändert (U=dphi/dt).

Wichtig ist, daß es in diesem Magnetisierungsstromkreis 3 Spannungen gibt.

1. Die (äußere) Klemmenspannung, meßbar an den Klemmen.

2. Die innere (induzierte) Spannung, die der äußeren entgegensteht, deshalb auch Gegenspannung genannt. Sie ist nur indirekt meßbar, z. B. über eine Parallelwicklung, die vom gleichen Fluß durchsetzt ist.

3. Den ohmschen Spannungsabfall, ebenfalls meßbar.

Für diese 3 Spannungen gilt:

1. Die Summe dieser 3 Spannungen muß zu jedem Zeitpnkt 0 sein (Maschenregel).

2. Der Fluß entspricht der Spannungszeitfläche der induzierten Spannung.

Daraus läßt sich nun ableiten:

1. Der Fluß steigt an, solange die Spannungszeitfl. steigt. Das ist so, Emeko. Daran ändert auch Deine Beschwörung der Sättigung nichts. Zum einen gibt es die Sättigung in dieser Absolutheit nicht, da jeder Magnetwerkstoff auch im Sättigungsast noch einen Restinduktionshub hat, wenn auch mit stark progressiv wachsendem Mag. Strombedarf und zum zweiten, selbst wenn dem nicht so wäre, geht der Fluß eben durch die Luft und steigt dort weiter an, dann eben auch mit hohen mag. Strom (in Luft gilt ca. 8000 A/cm für 1 Tesla).

Welche Polarität hat die innere Spannung?

Da ist mir was aufgefallen: Wenn die innere Spannung gleich groß und gleich gepolt währe wie die Spannung die an der Parallelwicklung messbar ist, siehe oben, zum Beispiel an einer gleich großen Sekundärwicklung, dann müsste diese Spannung der angelegten Spannung an der Primärwicklung, dann um 180 Grad entgegen stehen. Das ist aber nicht der Fall, denn die Primär und Sekundär Spannungen sind gleichphasig bei gleichem Wicklungssinn und wenn vom gleichen Fluß durchsetzt. Das kann man nachmessen. Da die innere Spannung also gleich gepolt ist wie die angelegte Spannung kann sie Ihr nicht entgegenstehen und würde sich dazu addieren, was ja auch nicht der Fall sein kann. Also ist die innere Spannung für mich nur ein Konstrukt das gleich null ist, das ich gerne vermeiden möchte, wenn es auch ohne sie geht. SIe ist für mich ein unnötiger Platzhalter, der seit "100 Jahren" in den Büchern steht.

Ich habe weiter oben schon am Beipiel der Gleichspannungsspule erklärt: Wenn die R * I Spannung gleich der äußeren Spannung ist, dann ändert sich die in der Spule wirkende Spannung nicht mehr, sie ist dann gleich null und es wird auch bei langer Zeit keine höhere Magnetisierung mehr erzeugt. Dazu brauche ich keine innere Spannung um das zu definieren. Ich sage: Die Differenz zwischen der äußeren Spannung und der R * I Spannung mal der Zeit treibt die Magnetisierung. (Das ist eigentlich die innere oder besser die "wirkende Spannung" die aber nicht der angelegten Spannung entgegensteht wie Elmil und die Lehrbücher es behaupten.) Ist die Differenz gleich Null, spielt die Zeit keine Rolle mehr. Das wird auch PeterFranfurt versöhnen.--emeko 18:14, 8.Dez. 2007 (CET)

Ist die innere Spannung die Differenz der angelegten minus der R * I Spannung oder ist es die Selbstinduzierte Spannung?

den Absatz oben würde ich ändern in: Der Fluß steigt an, solange das Produkt aus der Differenz zwischen der angelegten Spannung und der R * I Spannung und der Zeit(fläche stand hier, ist aber falsch), steigt. Das sagst du ja auch so im nächsten Satz, wobei du die innere Spannung dann gar nicht mehr brauchst. (Die innere, oder selbst induzierte Spannung ist etwas, das sich Lernende nur schwer vorstellen können. Das war schon im Physikunterricht für alle eine unüberwindliche Hürde. Man muß es auswendig lernen und dagegen hab ich was. Ich stelle mir lieber vor was passiert oder messe es gerne nach.) Den nächsten Absatz unterschreibe ich voll und ganz.--emeko 18:24, 8.Dez. 2007 (CET).--emeko 10:52, 10. Dez. 2007 (CET)

2. Zu Ende ist die Aufmagnetisierung regelmäßig dann, wenn die Spannungszeitfläche nicht mehr wächst. Dies ist bei Wechselspannung der Fall, wenn die Halbwelle zu Ende ist oder vorher, wenn der ohmsche Spannungsabfall den Augenblickswert der äußeren Spannung erreicht (was bei Sättigungsvorgängen schnell der Fall sein kann). Dann ist die induzierte Spannung 0, was auch bedeutet, daß die Sp. zeitfl. nicht mehr wächst. Bei Speisung mit Gleichspannung gilt immmer der letztgenannte Fall. Mit anderen Worten: Der Spannungsabfall am ohmschen Widerstand sorgt dafür, daß der Flußanstieg immer einen stabilen Endzustand findet.--(Das hat Elmil geschrieben.)

So müßte das jetzt passen, für weiteren Diskussionsbedarf stehe ich gerne zur Verfügung.

Vielleicht darf ich noch bemerken, daß es sich hier zunächst um kein mutiges Konzept handelt, sondern um ein sehr bewährtes. Es ist auch nicht von mir erfunden. Für Insider gehört es zum Einmaleins der Elektrotechnik. Ich weiß aber auch, daß man damit zuweilen ein ganzes Semester Pysikstudenten flachlegen kann, manchmal sogar einschließlich Professor. So gesehen ist es dann doch mutig, damit unter die Menschheit zu treten und ich bin mir dessen wohl bewußt.

Der "unerlaubten Theoriefindung" kann ich noch die "unabhängige Verifizierung" hinzufügen, ich sähe beidem mit Gelassenheit entgegen.

Noch ein Wort zu Dir Emeko. So sehr ich mich freue in Dir einen Mitstreiter gefunden zu haben, der in wesentlichen Ansätzen auf der gleichen Wellenlänge sendet, so gemischt sind dann doch auch die Gefühle, wenn ich Deine spontanen Gedankeneruptionen (bitte dies nicht übel nehmen)zu lesen bekomme. Auch Dir sind noch nicht alle Feinheiten geläufig und in Anbetracht des großen Kreises von Skeptikern, die uns umgeben, kann da so manches unüberlegt dahin gesagte recht schnell kontraproduktiv für unsere Sache sein. Mit freundlichen Grüßen --Elmil 21:59, 6. Dez. 2007 (CET)

Hallo Emeko! Du hast immer noch Probleme mit der induzierten (inneren) Gegenspannung im Erreger- oder auch Primärkreis. Bevor Du jetzt zur Bücherverbrennung schreitest, mach ich noch einen letzten Versuch es zu erklären. Du sprichst von 180° Phasenverschiebung. Bei Wechselspnnungen ist das praktisch eine Umpolung, laß uns deshalb lieber von Polaritäten sprechen. Es völlig richtig, Speisespannung, und die Spannungen an allen Spulen sind gleich gepolt (gleichphasig). Wenn Du jetzt den ges. Speisestromkreis (Primärkreis) betrachtest,-- hier fehlt jetzt eine Skizze, so etwas kann ich noch nicht -- und Du fährst mit dem Finger durch den Stromkreis, so wie der Strom fließt, dann kommt er z. B. bei Plus aus dem Netz, geht durch einen ggf. vorhandenen Vorwiderstand, verursacht dort einen Spannungsabfall (+ auf der Netzseite) und fließt dann bei + in die Primärspule. Wenn er bei + eintritt, fließt der Strom gegen die dort induzierte Spannung. Bei Minus kommt der Strom dann wieder aus der Spule und fließt bei Minus wieder ins Netz, dort dann mit der Spannung wieder Richtung +. Das ist wie beim Zusammenschalten von 2 Batterien ev. auch mit Widerstand dazwischen. Aus der mit der höheren Spannung kommt der Strom bei + heraus und fließt bei + in die mit der geringeren Spannung hinein gegen deren Spannung. In dieser Art Zusammenschaltung subtrahieren sich die Spannungen (wenn Du den Kreis auftrennst und mit einem Voltmeter an die beiden Drahtenden gehst, mißt Du die Differenz. Auch daraus ergibt sich die Spannungen sind gegeneinander geschaltet.

Also: Gleichpolig verbundene Spannungen in einem Stromkreis stehen sich entgegen.

Wird die innere Spannung durch die Selbstinduktion erzeugt oder ist sie einfach nur die Differenz der Angelegten Spannung minus der R * I Spannung?

Hallo Elmil, natürlich meine ich, daß die induzierte Spannung gegenpolig sein muß, wenn es sie gäbe. Das mit der Gegeneinanderschaltung der Spannungen habe ich schon verstanden. Du oder die Regel übergibst die Magnetisierungsarbeit an die innere Spannung, mal der Zeit. Du schreibst weiter oben, am 6.12.07, Du glaubst daß die innere Spannung an einer zweiten Spule messbar sein muß. Da sie ja gegenpolig zur angelegten Spannung sein muß, währe sie aber dann an der zweiten gleichsinnig gewickelten Spule auch gegenpolig zur äußeren, angelegten Spannung messbar. Damit begründe ich ja mein Argument, daß es die innere Spannung gar nicht wirklich gibt, weil sie nicht gegenpolig sondern nur gleichpolig messbar ist.--emeko 10:40, 10. Dez. 2007 (CET)

Ist ja richtig,die induzierten Spannungen sind alle gleichpolig zur Netzspannung, auch die in der Primärwicklung, sie wirkt aber im Primärstromkreis der Speisespannung entgegen, was sich ja aus meiner Fingerwanderung ergibt.--Elmil 13:28, 10. Dez. 2007 (CET)

Hallo Elmil, da sehe ich einfach einen Widerspruch: Du sagst oben die induzierten Spannungen sind alle gleichpolig, auch im Primärkreis. Sie wirke aber im Primärkreis der Speisespannung entgegen. Merkst Du nicht, daß Du damit eine unbegründbare Annahme machst? Wie soll etwas entgegenwirken, wenn es gar kein entgegenwirkendes Vorzeichen hat?--emeko 17:40, 10. Dez. 2007 (CET)

Innere Spannung?

Da gehst Du in Deiner Antwort am 9.12. gar nicht drauf ein.- Ich meine, Du brauchst die innere Spannung auch nicht, siehe unten. Gut, daß Du folgendes gemerkt hast: Ich schrieb am 8.12.07: "Der Fluß steigt an, solange das Produkt aus der Differenz zwischen der angelegten Spannung und der R*I Spannung und der Zeitfläche steigt. Die "Fläche" ist hier zu viel, sie ist ja schon das Produkt. Es muß heißen: "Der Fluß steigt an, solange das Produkt aus der Differenz zwischen der angelegten Spannung und der R*I Spannung und der Zeit steigt. Sorry! Ich will damit sagen, daß die Spannungszeitfläche solange zunimmt wie die angelegte Spannung größer ist als der ohmsche Spannungsabfall. Damit hat man den DC Spulen und AC Spulen Fall zusammen erklärbar gemacht.

Zum Abschnitt unten: Wenn die Speisespannung und der Spannungsabfall gleich sind, das ist der DC-Spulenfall im Endstadium und auch der schlechte AC-Spulen-Einschaltfall, dann muß Ui gleich Null sein. In der Zeit davor, wenn nach dem Einschalten einer DC Spule U noch größer ist als R*I, ist es genau die positive Differenz, welche über die Zeit aufintegriert wird und damit den Fluß treibt. Diese einfache Logik in Verbindung mit der von Dir gemachten Aussage mit Messbarkeit der Inneren Spannung an einer zweiten Spule, bringt mich zum Schluß, daß das Konstrukt der inneren Spannung gar nicht nötig ist. Es ist nur ein theoretisches Spiegelbild der Differenz von U-R*I, wobei aber ihr Vorzeichen negative Spannungszeitflächen für positive äußere Spannungshübe ergäbe, was nicht richtig währe.--emeko, 10:01, 10.Dezember, 2007 (CET)

Du argumentierst oft mit dem Fall, daß die Speisespnnung U und der Spannungsabfall I*R bereits gleich sind, dann ist Ui natürlich 0 und dann scheinbar überflüssig. Es ist aber grundfalsch daraus den Schluß zu ziehen, daß man sie nicht braucht. es muß zu jedem Zeitpunkt gelten:

U= Ui+ I*R, oder U - Ui - I*R = 0;

Bei einer Gleichstromspule z. B. ist im Einschaltaugenblick U = Ui, weil I*R = 0 ist. Deswegen ist hier die aufmagnetisierende Spannung auch nicht konstant wie die Speisespannung, sondern sie fängt mit der Speisespannung an und nimmt mit steigendem Strom laufend ab (der Verlauf entspricht im Prinzip einer Funktion 1 - e exp t/T; wobei T = L/R ;). Das sieht aus, wie ein Spannungssprung mit einem Kometenschweif. die Zeitfläche dieser Spannung, das ist der Fluß, der bei dieser Aufmagnetisierung entstanden ist.--Elmil 13:45, 10. Dez. 2007 (CET)

Ist der Begriff: Innere Spannung nötig?

Das im Abschnitt oben gesagte ist meiner Meinung nach völlig richtig. Aber auch hier ist Ui unnötig. Nimm doch die Differenz zwischen U und R*I als die Zeitflächen bildende Spannung, dann passt die Formel genauso und die Vorzeichen stimmen.--emeko, 10:01, 10.Dezember, 2007 (CET)

Ist ja richtig, Ui ist die Differenz zwischen U und R*I, aber dann laß diese Spannung auch als solche existieren. Ohne sie würde dann für den Primärkreis gelten U=R*I. Das kann aber wohl nicht sein, da kannst statt dem Trafo gleich ein Stück Draht nehmen, dann stimmts.--Elmil 13:45, 10. Dez. 2007 (CET)

U = R*I würde ja nur gelten, wenn zum Beispiel bei der Luftspule der stationäre Zustand eingetreten ist, wo der Strom nicht mehr steigen kann, weil eben U=R*I ist. Beim Trafo im Leerlaufbetrieb ist R*I sehr klein, weil Du wie gesagt für das I den Leerlaufstrom nehmen mußt!!! Mit dem von Dir oben gesagten: ist ja richtig..... und dem von mir eben bemerkten wird immer klarer, man braucht Ui nicht. Von wegen ein Stück Draht nehmen: Wenn Unetz = R * I ist dann ist das wirklich wie bei einem Stück Draht, allerdings mit der Länge der Kupferwicklung,um exakt beim gleichen Modell zu bleiben, denn Dein Vergleich entspricht dem Anlegen einer Gleichspannung an den Trafo. Ich finde es übrigends sehr spannend wie wir uns asymptotisch einander annähern.--emeko 17:50, 10. Dez. 2007 (CET)

Das wärs dann für jetzt und heute, falls was unklar, bitte melden.

Wer treibt die Magnetisierung?

Jetzt hab ich doch noch was.

"Der Fluß steigt an, solange das Produkt aus der Differenz zwischen der angelegten Spannung und der R*I Spannung und der Zeitfläche steigt. Ein Produkt aus einer "Spannung" und einer "Zeitfläche", das versteht kein Mensch, es macht auch keinen Sinn. Deswegen nenne ich es dann eine spontane Gedankeneruption. Da gäbe es noch mehr, ich möchte aber nicht Oberlehrer spielen, der mit dem Rotstift rumläuft. Lies Deine Texte selbst, oder laß sie jemand lesen, der so halbwegs vom Fach ist. Noch eine Bitte: Wenn Du Kommentare in Texte anderer setzt, wogegen im Prinzip nichts spricht, es belebt u. U. die Diskussion, dann deutlich eingerückt, nicht zu lang und an eine passende Stelle, d. h. z. B. nicht mitten in eine Aufzählung. Sonst erschwerst Du das Lesen des Orginaltextes unnötig. Vielleicht ist es möglich, da noch etwas zu korrigieren.--Elmil 21:28, 9. Dez. 2007 (CET)

Siehe oben habe ich dazu schon meine Meinung gesagt und den Fehler mit der "Fläche" korrigiert. Leider hab ich niemanden der genügend vom Fach ist zum Texte Kritik lesen. Ich finde das machst Du doch auch sehr gut. P.S. Gehe bitte in deiner nächsten Antwort auf die Messbarkeit der inneren Spannung ein, -Polarität!-. Noch ein Beispiel zur Erkärung des Ummagnetisierens: Beim Ummagnetisieren eines Ringkerntrafos durch die Wechselspannung innerhalb des senkrechten Teiles der Hysteresekurve, also mit zum Beispiel nur 60 % der Betriebsspannung, fließt so gut wie kein Strom. - Weniger als 1 Milliampere bei einem 230V, 1kVA Ringkerntrafo.- Es entsteht dashalb auch kaum eine R*I Spannung. Du meinst, damit es jetzt nicht zu einem großen Strom kommt, muß die innere Spannung genauso groß und entgegengesetzt zur treibenden Spannung sein. Ich meine, die treibende Spannung alleine magnetisiert zusammen mit der Zeit das Eisen um und verbraucht damit die Spannungszeitfläche. Der hohe induktive Widerstand kommt doch daher, daß sich die Eisenteilchen im Ringkerntrafo so leicht ummagnetisieren lassen und dafür die Spannungszeitflächen brauchen ohne daß ein nennenswerter Strom dazu nötig ist.-Jedes Teilchen verbraucht eine kleine Spannungszeitfläche.- Da gibt es übrigends zwischen drin Stellen wo es schwerer geht, also hakt, siehe die Barkhausenschen Sprünge, die man sichtbar und hörbar machen kann. Sie äußern sich als verzitterte Hysteresekurve. Du sagst doch auch, nur die Spannungszeitflächen magnetisieren das Eisen um. Für mich ist die innere Spannung aber nur ein unnötiges Spiegelbild der treibenden SPANNUNG MINUS DER R*I Spannung. Bring mir ein gutes Argument weshalb man die innere Spannung unbedingt braucht und weshalb meine Ansicht, sie wegzulassen, falsch ist. Vom Lehrbücher verbrennen halte ich nichts, aber vom Lehrbücher korrigieren schon. Siehe auch das beste Einschalten eines Trafos im Scheitel der Spannung, das überall noch in den Lehrbüchern steht und Erwiesener Maßen völlig falsch ist und nur für den idealen Trafo ohne Remanenz gilt. Das hat mir den Respekt genommen.--emeko, 10:39, 10.Dezember, 2007 (CET)

Immer noch: Wer treibt die Magnetisierung?

Also allerletzter Anlauf. Wir nähern uns der Wahrheit jetzt von 3 Seiten:

1. Du kennst das ohmesche Gesetz U=R*I. Nehme bitte einen Trafo, messe den Wicklungswiderstand der Primärwicklung und berechne aus der Primärspannung und dem Widerstand den Strom aus der Gleichung I=U/R. So wie du sagst, ist ja in dem Kreis sonst nichts. Vergleiche das Ergebnis mit dem Strom der wirklich fließt und erkläre die Diskrepanz.

zu 1. Aber hallo! Nimm doch bitte den Leerlaufstrom für die Bildung von R*I und nicht den Nennstrom oder wie in deinem Beisspiel oben den Kurzschlusstrom. Wir sind hier beim Leerlaufenden Trafo. Die Magnetisierung hängt ja nicht von der Last ab. Wir wollen hier nur die Magnetisierung erklären. Mit dem Leerlaufstrom sieht es viel besser aus. Da bleibt dann wirklich fast die ganze Netzspannung zum ummagnetisieren auch ohne Ui übrig.--[[Benutzer:emeko 17:00, 10. Dez. 2007 (CET)

Ich habe nur Deine Behauptung umgesetzt, daß es in dem Primärkreis nur die Speisespannung und den Widerstand gibt und sonst keine Spannung und dann ganz formalistisch aus Spannung und Widerstand den Strom ausgerechnet. Was dann rauskäme ist eben Mist. Damit eben nur der Magnetisierungsstrom rauskommt (wie Du ganz richtig forderst) muß in dem Kreis noch eine Spannung versteckt sein, nämlich die in der Spule induzierte Gegenspannung Ui , sonst geht die Rechnung nicht auf. --Elmil 20:39, 10. Dez. 2007 (CET)

Hallo Elmil, meine Kommentar hierzu steht weiter unten, beim Datum: 12. Dez. 2007.--[[Benutzer:emeko 17:38, 12. Dez. 2007 (CET)

Wo ist die versteckte Spannung?

Ich habe deine Fingerregel beherzigt und Deinen Messversuch aufgebaut, durchgemessen, eine Zeichnung als: Trafo-grundl-1.png gemacht, die ich unten dargestellt habe. In dem Bild habe ich die mit dem Oczi gemessenen Spannungen eingetragen. Die Spannung nach dem Vorwiderstand an der Primärspule, die Sekundärspannung, laufen alle synchron mit dem DC +Sprung am EIngang, also vor dem Vorwiderstand. Nur beim Ausschalten sieht man schön die Selbstinduzierte negative Spannungsspitze an der Primär und Sekundärspule. Fazit:Du hast wohl einfach ein Zählpfeil Problem. Die Angelegte Spannung vor dem Vorwiderstand hat die Pfeilspitze oben bei Plus. Die treibende Spannung an der Primärspule hat die Pfeilspitze oben bei Plus, Die Spannung am Vorwiderstand hat die, Pfeilspitze links bei plus. Alle Spannungen heben sich auf im Primäkreis. Aber die Induzierte, bei Dir die versteckte Spannung ist nicht zu finden. Wie soll sie auch, es doch wohl nur eine konstruierte Hilfsgröße?--emeko 17:05, 11.dez. 2007 (CET)

Jetzt liegt es nur noch an der richtigen Interpretation dessen was Du gesehen hast: Die treibende Spannung ist die Speisespannung U=const.(es müßte eine konstante Gleichspannung sein, wenn das Netzgerät nicht eingebrochen ist). Dann kommt der Spannungsabfall am Vorwiderstand, der langsam ansteigt, wie der Strom. Und die Spannung an der Primärspule, ist genau die, die wir suchen, die induzierte Spannung. Du nennst sie "treibende", eine Bezeichnung, die eigentlich der Netzgerätespannung zukommt. Aber immerhin, sie steht für das dphi/dt im Kern, sie hinterläßt Spuren in allen Spulen, die vom gleichen Fluß durchsetzt sind, weil dieses dphi/dt eben auch dort, wie in der Primärspule selbst, die gleiche Spannung induziert. Schlußendlich gilt noch: ihre Zeitfläche steht für den Fluß im Kern. Es müßte ein "Impuls" sein, der mit einer steilen Flanke in Höhe der Speisespannung beginnt und dann gegen 0 abfällt. Du hast das Rätsel gelöst, ohne es zu merken. Ich habe kein Zählpfeilproblem Den ganzen Polaritätswirrwarr habe ich schon einmal zu klären versucht, als ich mit dem Finger durch den Stromkreis gewandert bin und alle Polaritäten genau beschrieben habe. Man hätte es nur lesen müssen. MfG --Elmil 22:19, 11. Dez. 2007 (CET)

2. Du kennst das Induktionsgesetz U=dphi/dt. Es gilt bekanntlch in beiden Richtungen. Das bedeutet, legt man an eine Spule A eine Spannung U1, so steigt im Spulenkern der Fluß mit der Geschwindigkeit dphi/dt und in jeder anderen Spule B, C,.., die um den gleichen Kern geht, wird durch dieses dphi/dt eine Spannung U1 induziert und zwar absolut simultan. Nenne mir einen Grund, warum dieser Vorgang nicht auch für die Spule A gelten soll? Kann es sein, daß das Induktionsgesetz um die Spule A einen Bogen macht? Es kann natürlich nicht sein. Auch in Spule A wird die Spannung U1 induziert, sie steht der angelegten Spannung entgegen. Solange beide gleich sind (z. B. im ersten Augenblick), verhindert diese Spannung, daß Strom fließt. Im Fall der Spule A spricht man dann von Selbstinduktion, so stehts in vielen Pysikbüchern. Sag jetzt bitte nicht, daß Du auch daran nicht glaubst, weil es da drin steht. Ich selbst halte nicht viel von dieser Unterscheidung Selbstinduktion und Induktion. Es ist aus dem Blickwinkel des Induktionsgesetzes ein und derselbe Vorgang.

Hallo Elmil. zu 2. Die treibende Spule verursacht die Induktion, die getriebenen Spulen erfahren die Induktion. Warum soll die Verursachende sich gleich wieder selber das Wasser abgraben? Nur weil es bisher so in den Büchern steht muß es ja nicht für alle Zeit stimmen. Die Betrachtungsweise von mir ist ja auch Neuland. Was ja auch dadurch bewiesen wird, daß Du als ausgewiesener Fachmann ein Problem damit hast, weil gelernt ist gelernt.

Es gibt keine treibende Spule und keine getriebene, das ist Unsinn und es gräbt auch keiner dem anderen das Wasser ab. Lies endlich mal meine Beschreibung des Induktionsvorganges. Es gibt nur ein dphi/dt, das durch das Anlegen einer Spannung erzeugt wird und simultan wieder eine solche erzeugt, in allen Spulen. Beim Induktionsvorgang kann und darf man Ursache und Wirkung nicht trennen.Bemühe Dich endlich mal die Sache zu verstehen und nicht immer die Sache nicht zu verstehen. Es macht auch keinen Sinn, immer wieder neue Gerüchte zu erfinden ("das Induktionsgesetz gilt nur für den Ausschaltvorgang"). Wenn du alle meine Erklärungen konsequent verifizieren würdest, müßte längst alles klar sein. Zur Hälfte hast Du ja die Spannung Ui längst anerkannt, denn Ihre Zeitfläche darf bei Dir ja den Fluß schon generieren, nur Du weigerst Dich anzuerkennen, daß das damit verbundene dphi/dt eben auch eine Spannung induziert. --Elmil 21:14, 10. Dez. 2007 (CET)

Weshalb muß die Primärspule sich selber induzieren, mit dem Magnetfluß den sie selber erzeugt?

Ich finde schon, daß die Primärspule die treibende Spule ist. Natürlich gräbt die Ui der Utreib nicht das Wasser ab, weil es Ui gar nicht gibt. Daß die Primärspule sich selber induziert ist eine Theorie die irgend jemand mal aufgestellt hat und alle auswendig lernen müssen, die aber nicht zu beweisen ist. Sonst würden wir hier nicht seitenlang streiten und Du könntest mit einem Satz die Unklarheit aus der Welt schaffen. Bei mir ist Deine Ui die U treib, die in der Primärspule den Fluß treibende Spannung. Zuvor sagte ich: die Differenz aus Angelegter Spannung und R * I Spannung, was das gleiche ist. Bei dir müsste die Ui aber laut Induktionsgesetz ein negatives Vorzeichen haben, das Du jetzt nicht mehr mitführst, weil sonst die Sekundärspannung negativ sein müsste. Uind = - N * dphi / dt. So steht es in Wkipedia unter Elektromagnetische Induktion.

Ich erkläre die "Induktive Bremse" für welche Du die Ui brauchst, mit dem Verlauf der Hysteresekurve, wieder am liebsten beim Ringkerntrafo wegen der fast Stromfreiheit im senkrechten Ast. Dort bewirkt die Spannungszeitfläche, gebildet aus Utreib und der Zeit einer Halbwelle, die Ummagnetisierung des Kernes ohne nennenswerten Stromfluß, die Spule bleibt also hochohmig auch ohne daß Ui entgegenwirkt. An dieser Stelle der Hysteresekurve gehört zum Magnetfluß eben kaum ein Strom, was einen hohen Induktiven Widerstand ergibt. Induktiv, weil der Strom der Spannung um 90 Grad nacheilt.

Es ist auch einfach unlogisch, daß die Spannungszeitflächen, welche die Magnetisierung im Trafo Kern ursächlich bewegen, also die Änderung der Induktion bewirken und damit in Folge die Selbstinduktion bewirken sollen, also die Ursache der Selbstinduktion sind, sich gleich wieder selber entgegenwirken sollen. Das erscheint mir einfach als konstruiert. Ok, es ergibt in der Formel und im Kirchhoffschen Kreis die richtige Lösung, aber man kann es sich nicht vorstellen und da bin ich dann skeptisch. Wenn es die Ui gäbe, dann wäre es ein "HENNE-EI" Problem. Was ist denn zuerst da? Die Spannungszeitfläche, oder die Ui Spannung? Oder beide gleichzeitig, was nicht geht. Ich stelle mich in Deinen Augen halsstarrig an, das Ui anzuerkennen, aber ich sage weiterhin sie ist ein unnötiger Blinddarm oder Platzhalter, der das Verständnis blockiert, was im Trafo passiert, siehe Hysteresekurve.

Noch ein Beispiel: Die Messaufgabe habe ich wie gesagt durchgeführt. Dabei kam mir noch eine Idee: Was wäre wenn anstatt der Primärspule des Trafos ein Heißleiter passender Größe im Stromkreis an dieser Stelle säße? Dann sähe der Kurven Verlauf und die Zählpfeilpolarität genau so aus. Und dort im Heißleiter, (Heißleiter wegen dem durch Uri Kleiner Werden der Spannung Utreib,) wird wirklich nichts selbst induziert. Allerdings ist er auch am Anfang des Spannungssprungs hochohmig und wird dann immer niederohmiger durch seine Selbstaufheizung. Male dir das mal auf bitte und du verstehst was ich meine. Du willst immer nur dein Induktionsgesetz bestätigt sehen und machst kein anderes Gedankenexpiriment mit.--emeko 17:33, 11.Dez. 2007 (CET)

Hallo Elmil. Es gibt aber noch ein wichtiges Gegenargument zu Deiner Theorie für die Ui, welche durch die Selbstinduktion erzeugt wird. Ui sei immer entgegengesetzt zur Differenz zwischen angelegter Spannung und R*I Spannung, hat also ein negatives Vorzeichen und sei auch an einer zweiten Spule messbar. Sie hätte dann aber ein umgekehrtes Vorzeichen, was an der zweiten Spule aber nicht so gemessen werden kann. Darauf gehst Du ja weiter unten gottseidank ein, machst dort aber eine nicht zu beweisende Annahme, daß sie trotzdem der Primärspannung entgegenwirkt. Die innere Spannung Ui ist, wie du auch sagst, vom Gesetz der Selbstinduktion abgeleitet. Hierbei ist Ui = Uind = -n* dPhi/dt, also proportional zur Flußänderung und mit negativem Vorzeichen behaftet.

Die innere, selbstinduzierte Spannung müsste ein zur Primärspannung umgekehrtes Vorzeichen haben.

Dazu hätte ich gerne ein Antwort. Siehe Abschnitt oben..--emeko 17:36, 11.Dez. 2007 (CET)

Hallo Elmil.Das Induktionsgesetz gilt meines Erachtens jedoch nur für einen Ausschaltvorgang, wenn sich das Magnetfeld an einer Spule gerade abbaut oder eben für eine Spule die eine Flußänderung erfährt. Es kann hier nicht im Transformator beim Ummagnetisieren des Kernes angewendet werden, was die folgende Überlegung beweist.

Das war schlecht ausgedrückt von mir und sollte den Text unten einleiten, auf den Du leider bisher nicht eingegangen bist. Besser ist es zu sagen: Das Induktionsgesetzt gilt vorwärtsgerichtet und nicht nach rückwärts gewandt, es kann also nicht seine Ursache aufheben. Aber ich weiß bisher braucht man die Gegeninduktionsspannung als Strombremse, die ich nicht brauche, weil ich den Stromverlauf unter der Hysteresekurve ansehe, beim Ummagnetisiseren. Darauf bist Du auch noch nicht eingegangen.--emeko 17:38, 11.Dez. 2007 (CET)

Hallo Elmil.Eine weitere Herleitung für Uind ist auch: Uind = -L * dI/dt. Uind ist also neg. proportional zu L mal der Stromänderungsgeschwindigkeit. Achtung jetzt kommt wieder der Strom ins Spiel, der ja auch nach deiner Überzeugung Gottseidank nichts mit der Magnetisierung im Trafokern zu tun hat. Wenn man nun die Leerlaufströme eines EI- Kern Transformators und eines Ringkerntransformators vergleicht, so stellt man fest, dass der Leerlaufstrom des EI-Kern Trafos um Faktor 1000 größer ist. Er müsste sich dann auch 1000 mal schneller ändern und damit eine 1000 mal größere Induktionsspannung Ui hervorrufen, während des Induktionsvorganges. Bei beiden Trafos passiert aber genau dasselbe in Bezug auf die den Magnetfluß treibende Wirkung der Spannungszeitflächen, das heißt beide Kerne werden auf die selbe Induktionshöhe gebracht am Ende einer für beide Kerne gleichen Spannungszeitfläche und das unabhängig von den sich einstellenden, unterschiedlichen Leerlaufströmen. Wenn es diese Ui gäbe müsste sich der EI Trafo völlig anders verhalten beim Aufmagnetisieren. Im Übrigen spielt der Strom ja keine Rolle beim Ummagnetisieren der Trafokerne.

Beim Ausschalten der unterschiedlichen Trafos kann man übrigens die unterschiedlich große Ausschaltspannung durchaus messen.--emeko 17:13, 10. Dez. 2007 (CET)

Ich habe da aber auch ein Gegenargument gegen meine oben zitierte These gefunden: Wenn das L beim Ringkerntrafo, auf der Mitte der Hysteresekurve jeweils bezogen, viel, 1000 Mal, größer ist als beim EI Trafo dann ist Uind in beiden Fällen auch wieder gleich. Es ist offensichtlich so, daß das L stark variiert wenn die Magnetisierung entlang der Hysteresekurve entlangläuft. -Das ist ja beim Einschaltvorgang bei der Sättigung dann auch so.- Ich habe mich also hiermit nur "einmal um meine eigene Achse gedreht" und nichts neues bewiesen, aber doch das Geschehen im Trafo etwas erhellt.--emeko 18:14, 12. Dez. 2007 (CET)

Messaufgabe.

3. Jetzt gibts noch was zum Nachmessen. Nimm einen Trafo mit z. B. 2 Wicklungen. Es sollte nicht gerade ein Ringkerntrafo sein, ein Schichtkern mit etwas Luft im Kern wäre ganz gut. Bestimme den Widerstand der Primärwicklung, schalte einen Widerstand etwa vom 10-fachen Wert des Wicklungswiderstandes als Vorwiderstand vor die Primärwicklung und schalte über diesen Vorwiderstand Gleichspannungsprünge auf. Nimm dazu ein Netzgerät und fang mit kleinen Werten an. Hänge ein Scope an eine der Spulen, triggere auf den Sprung und beobachte die Spannung an der Wicklung. Vergleiche Beobachtungen an Primär- und Sekundärseite. Durch den Trick mit dem Vorwiderstand werden praktisch Verhältnisse hergestellt, die der Aufteilung in ohmschen Widerstand und Induktivität, wie man sie am Schaltbild vornimmt, sehr nahe kommt. Dadurch kann man die induzierte Spannung auch auf der Primärseite messen. Bedingt durch den Spulenwiderstand selbst bleibt natürlich im stationären Betrieb an der Primärspule eine Restgleichspannung von ca. 10% der angelegten Spanung. Auf der Sek. Seite findest Du diese nicht. Beachte, beim Abschalten können hohe Spannungsspitzen entstehen. Abhilfe: Sek. Seite vorher kurzschließen.

Das habe ich, siehe oben ausführlich getan.--emeko 17:44, 11.Dez. 2007 (CET)

Wenn alles paßt, wirst Du an allen Wicklungen die gleiche Spannung finden, es müßte der von mir beschriebene "Sprung mit dem Kometenschweif" sein, nämlich Ui, die induzierte Spannung, die im Primärkreis der angelegten Spannung entgegen steht.

Der von Dir angegebene Magnetisierungsstrom von 1mA für einen 1 KVA Ringkerntrafo kommt mir sehr klein vor. Ich würde da eher so zwischen 10 und 100 mA vermuten. Überprüfe Deine Meßmimik. Richtig ist natürlich, daß bei derartig kleinen Magnetisierungsströmen die Netzspannung und die induzierte Gegenspannung praktisch als gleich betrachtet werden können.

Zum Trafo Einschalten lass mich nur so viel sagen: Einschalten im Spannungsmaximum ist goldrichtig, wenn keine oder wenig Remanenz im Kern. Das gilt für Luftspalt im Kern, aber mit genügender Annäherung auch noch gerade so für schlecht geschichtetes Dynamoblech, z. B. Steckkerne. Einschalten im Nulldurchgang ist für diese Fälle (auch bei Luftspalt im Kern) immer schlechter als im Maximum. So gesehen sind die Hinweise in den geschmähten Büchern schon richtig.

Einschalten von Ringkernen mit hoher Remanenz. Da ist richtig der Beginn einer Halbwelle, aber es muß die richtige sein. Wenn dies nicht zu gewährleisten ist, ist auch hier das Spannungsmaximum ein brauchbarer Kompromiss, weil eben dann im worst case nur mit der halben Spannungszeitfläche in die Sättigung gefahren wird. MfG --Elmil 16:36, 10. Dez. 2007 (CET)

Hallo Elmil, Deine Messaufgabe beschreibt genau was ich auch sage. Lies es doch mal ohne Groll durch was ich oben schrieb: Die Differenz zwischen angelegter Spannung und R*I Spannung zusammen mit der Zeiteinwirkung treibt die Magnetisierung. Deine Messaufgabe beweist aber nicht die Notwendigkeit von -Ui. Das Minuszeichen läßt immer weg. Es muß aber hin bei der Selber induzierten Spannung.

Zum Ringkerntrafo-strom: das 1 ma bei dem 1kVA Ringkerntrafo meine ich wie geschrieben, auch nur bei 60% der Netzspannung. Schau dir die senkrecht verlaufende HYSTERESEKURVE DAZU AN. Der Leerlaufstromm ist dann wirklich sehr klein.

Zum Einschalten:Ich sende dir gerne eine Messkurve eines Ringkerntrafos der im Scheitel eingeschaltet wird. Es fließen dabei über 200A peak. Gib mir deine Mail adresse und du wirst verstehen was ich meine.

Ringkerntrafo im Scheitel eingeschaltet

. Ohne meine Bilder und Grafiken kann ich dir das hier nicht besser erklären. Deinen Messaufbau werde ich morgen machen und durchmessen, obwohl mir schon per Vorstellung völlig klar ist was passieren wird. Die Ui mit negativem Vorzeichen werde ich wohl nicht messen können, wenn doch, dann hast Du mich überzeugt.--emeko 17:35, 10. Dez. 2007 (CET). Bild dazugefügt.--emeko 10:35, 12. Dez. 2007 (CET)

Uind mit negativem Vorzeichen?

Wer sagt denn außer Dir, daß diese Spannung negativ ist. Wenn Du positive Spannung anlegst, dann wird auch eine positive Spannung induziert. Schau doch das Induktionsgesetz an. U=dphi/dt und von hinten gelesen dphi/dt=U. Wo ist da die Vorzeichenumkehr? Befreie Dich mal von allen vorgefassten Vorstellungen und versuche meine Erklärungen nachzuvollziehen. Ich bin sicher, diese "Fingerreise" im Primärstromkreis hast Du nie nachvollzogen, obwohl ich dort die Polaritäten so genau beschrieben habe wie nur geht.--Elmil 21:39, 10. Dez. 2007 (CET)

Siehe auch oben schon mehrfach erwähnt, und unten von PeterFranfurt. Negatives Vorzeichen! Induktionsgesetz: Uind = -N * dpi/dt..--emeko 17:47, 11.Dez. 2007 (CET)

Ich sage auch, dass das negativ sein muss. Du unterschlägst ein Minuszeichen! Siehe Elektromagnetische Induktion#Induktionsspannung durch Änderung des magnetischen Flusses (2. Induktionsphänomen) --PeterFrankfurt 01:13, 11. Dez. 2007 (CET)

Also das mit den Polaritäten ist ja immer auch eine Frage des Bezugspunktes. Weil wir keine gemeinsame Skizze haben, über die wir uns verständigen können, werden wir da noch lange kontrovers diskutieren. Deswegen greife ich hilfsweise auf das Schaltbild "Ersatzschaltbild eines realen Transformators, T-Ersatzschaltung" im Kapitel "der verlustbehaftete Trafo" zurück. Wenn dort der untere Anschluß des Vierpols, die durchgehende Verbindung, zum gemeinsamen Bezugspunkt erklärt wird, sind alle oberen Anschlüsse, der an Lh1, der an der Last (U2) positiv, wenn auch der obere Netzanschluß an U1 gerade positiv ist. An Lh1 schreibe ich noch Ui hin. Besteht dazu Übereinstimmung? mfG --Elmil 12:10, 11. Dez. 2007 (CET)

Ok dort habe ich nachgesehen und finde, daß ich es in meiner Skizze genauso gezeichnet habe. Ich würde Dir gerne meine Skizze senden. Hier in den Diskussionstext bekomme ich sie nicht hinein, habe es auf verschiedene Arten probiert.--emeko 17:50, 11.Dez. 2007 (CET)

Auf Hochladeseite gehen, die Zeilen mit den Detailangaben ausfüllen, hochladen. Hier dann wie bei Links zwei eckige Klammern auf, dann "Bild:Bildname" (WICHTIG: auf Klein/Großschreibung achten, das muss übereinstimmen!), dann "|thumb|Bildunterschrift" (alles ohne die Gänsefüßchen) und noch zweimal eckige Klammer zu. --PeterFrankfurt 02:03, 12. Dez. 2007 (CET)

Messaufgabe an Transformator

Danke PeterFrankfurt.emeko 10:06, 12. Dez. 2007 (CET)

Versuch es zu verstehen und ein Vergleich zwischen der Stromabhängigkeit über die Hysteresenkurve und der Strombegrenzenden Wirkung der Selbstinduktion.

Ich will das mit der Selbstinduktion verstehen, nicht nur auswendig lernen. Die Lenzsche Regel sagt: Ändert sich der magnetische Fluß der eine Spule durchsetzt, so wird in der Spule eine Spannung induziert, die so gepolt ist, daß der von Ihr getriebene Strom der Ursache des Induktionsvorganges entgegenwirken kann. Das erscheint mir fast als unverständlich. Das erzeugt, elektrisch gesprochen, wohl die Hochohmigkeit der Spule solange der Kern nicht gesättigt ist, beim Aufmagnetisieren. Ich finde die Erkärung über die Hysteresekurve mit der Stromprojektion schöner und verständlicher. Die Lenzsche Regel meint wohl die Entstehung von Ui, die aber nicht messbar ist sondern nur in der Spule wirkt und sich zu der treibenden Spannung gegenpolig addiert, diese scheinbar zu Null macht, damit ja kein großer Strom fließen kann der sonst nur durch den Widerstand der Primärwicklung begrenzt würde. (Das ist meine Art der Erklärung des induktiven Widerstandes.) Diese Betrachtungsweise scheint mir losgelöst vom Geschehen im Kern, was wie gesagt meiner Meinung nach besser durch die Stromprojektion unter der Hysteresekurve beschrieben wird. Deine Erklärungen, Elmil, waren dazu nicht hilfreich für mich indem Du behauptet hast, die minus Ui alleine treibt die Magnetisierung. Das hat meinen Protest ausgelöst, weil Ui ja erst durch die Magnetisierungsänderung entsteht, also eine Folge der Auf-Magnetisierung ist. Im Detail betrachtet ist es wohl eher so, daß wenn man die Aufmagnetisierung in Schritte zerlegt, dann Schritt für Schritt, zuerst die Spannungszeitfläche durch die Treibende Spannung und die Zeiteinwirkung etwas wächst, dann dadurch die Uind entsteht, die hervorgerufen wird durch die Flußaenderung, und daß die Uind mal dt damit diesen Zuwachs der Utreib mal dt wieder kompensiert, und soweiter, solange der Fluß sich ändern kann. Ist der Fluß nicht mehr weiter zu erhöhen, wegen der Sättigung am Ende der Hysteresekurve, wird keine Uind mehr erzeugt, steht die "Innere" Spannung U treib nun voll zur Verfügung und es wird der Strom nur noch durch R der Spule begrenzt. So kann ich mir das selber erklären. Seid Ihr einverstanden damit? Dann werd ich das so in mein Buch schreiben.--emeko 19:08, 11.Dez. 2007 (CET). Erweitert durch:--Benutzer:emeko|emeko]] 18:22, 12.Dez. 2007 (CET)

Bildbesprechung der Messaufgabe.

Vielen Dank für das Bild. Es sieht schon mal ganz gut aus. Man sieht im Prinzip das, was ich zeigen wollte. Man kann damit auch viel effizienter diskutieren. Nun zu den Details.

1. Die im Bild als Utreib bezeichnete Spannung ist oben positiv. Der Strom, der bei Plus aus der Batterie kommt, muß gegen diese Spannung durch die Spule. Wenn diese Spannung einen Strom treiben würde, müßte dieser eher rückwärts fließen. Also die treibende Spannung in diesem Kreis ist die Batterie. Es ist demnach eher die gesuchte Gegenspannung, die in der Spule im Zusammenhang mit der Aufmagnetiesierung induziert wird, es wäre exakt Ui,wenn nicht in der Spule noch ein Restwiderstand (0,2 Ohm) stecken würde, den wir nicht weg bekommen. So ist sie eben noch etwas größer, als die theoretische Ui. Es ist auch kein Zufall, daß sie der Spannung an der Sekundärspule verdammt ähnlich sieht. Beide Spannungen sind das Ergebnis eines gemeinsamen dphi/dt im Kern. In der Primärspule ist sie das Ergebnis eines Effektes, der in Büchern oft als Selbstinduktion beschrieben wird. Ich sehe jedoch keinen so prinzipiellen Unterschied zu anderen Induktionsvorgängen. Noch ein Wort zum Vorzeichen. Bei mir ergibt sich die Polarität aus der der angelegten Spannung. U=dphi/dt positiv, dphi/dt=U auch positiv. Der Strom fließt allerdings, wie schon bemerkt, gegen diese Spannung, was auch damit zusammennpaßt, daß der Kern in der Aufmagnetisierungsphase Energie aufnimmt (auch deswegen kann diese Spannung nicht die treibende sein). Wenn man bei der Erklärung des Selbstinduktionsvorganges vom Strom als Ursache ausgeht, so wie im Artikel über das Induktionsgesetz beschrieben --PeterFrankfurt hat darauf aufmerksam gemacht -- , so muß man bei Annahme einer positiven Stromrichtung der dadurch induzierten Spannung das Vorzeichen umdrehen, dadurch wird sie erst zu einer Spannung, die gegen den Strom steht. Meine Betrachtungsweise und die formal über die Lenzsche Regel stehen nicht im Widerspruch.

2. Der Ausgangspunkt der Auseinandersetzung um Ui war ja, wer erinnert sich eigentlich noch, die Behauptung, wenn man eine Gleichspannung anlegt, steigt der Fluß nach meiner Anschauung bis ins unendliche. Um das zu entkräften habe ich darauf hingewiesen, daß man für die Vorgänge im Kern nur die "innere" Spannung, identisch mit der induzierten oder der Gegenspannung (alle gleich) in Betracht ziehen darf und das ist die angelegte Spannung bereinigt um die ohmschen Spannungsabfälle (Ui=U-I*R). Dies wird von der Messung bestätigt. Die ideale Spannug Ui findet sich übrigens im T-Ersatzschaltbild an Lh1.

3. Nicht ganz meinen Erwartungen gemäß ist die Sekundärspannung ausgefallen. Sie muß, wenn der Strom sich nicht ändert, d. h. zum Abschaltzeitpunkt 0 sein. Es kann nicht sein, daß da noch eine Restspannung ansteht. Das muß nochmal genau angesehen werden. Auf der Primärseite macht diese Restspannung Sinn. Es ist dort das I*R des Spulenwiderstandes.

4. Auch nicht ganz wie erwartet, sieht es mit den Spannungszeitflächen aus. Nach der Theorie müssen die beiden Zeitflächen, die der Aufmagnetisierung und die der Abmagnetisierung gleich sein. Sie sind es aber nicht. Zwar darf, soweit Spannungsabfälle noch mitmischen, die Aufmagnetisierungsfläche größer sein, der Unterschied im Bild ist unerwartet groß. Ursache kann ich im Augenblick nicht erklären.

Ich muß an dieser Stelle etwas präzisieren: Wenn man an der unbelasteten Sekundärspule mißt, sind natürlich keine Spannungsabfälle mit im Spiel. Folglich müssen die auf- u. abmagnetisierenden Spannungszeitflächen dort in jedem Fall gleich sein. --Elmil 21:24, 15. Dez. 2007 (CET)

5. Der Stromverlauf weist darauf hin, daß wir hier ziemlich weit in die Sättigung fahren. Der Strom müßte vom Einschaltzeitpunkt weg steigen, man sieht es aber nicht, weil er, solange die Aufmagnetisierung noch in der Schleife sich bewegt, zu klein ist. Was man sieht, ist Strom im Sättigungsbereich. Vielleich sähe das ganze noch etwas "schulbuchmäßiger" aus, wenn man den Vorwiderstand nochmal um eine Größenordnung oder mehr vergrößert. Man könnte den Vorwiderstand auch so einstellen, daß sich im stationären Betrieb (Dauerein) ein Strom einstellt, der nur unerheblich größer ist als der Scheitelwert des Nennmagnetisierungsstroms (bei 230 V ). Dann weiß man, daß man jeweils gut in der Schleife bleibt.

Das solls wieder mal gewesen sein. Falls soweit Konsens besteht, ließe sich noch mehr aus dem Bild lesen. So könnte man auch den Abmagnetisierungsvorgang noch etwas genauer analysieren. MfG --Elmil 14:59, 12. Dez. 2007 (CET)

Hallo Elmil: Zu 3. Das Auslaufen der e-fkt. habe ich wohl hinten zu flach gezeichnet, aber in Wiklichkeit ist die sek. Spannung vor dem Ausschalten nocht nicht auf Null gewesen, woher die Stufe kommt.

::Zu 1. Du schreibst: Die im Bild als Utreib bezeichnete Spannung ist oben positiv. Der Strom, der bei Plus aus der Batterie kommt, muß gegen diese Spannung durch die Spule. Da liegt der Knackpunkt. Die gemessene Spannung ist nicht die Uind, sondern der Spannungsabfall durch den Strom, der aus der Batterie kommt und an der Primärwicklung eben die gemessene Spannung erzeugt. Die gemessene Spannung läuft wirklich so. Weil zu dem Zeitpunkt des Sprung- Beginns die Primärwicklung durch ihr anfänglich großes L noch sehr hochohmig ist, fließt nur ein geringer Strom. Daher habe ich weiter oben schon einmal geschrieben, man könnte an die Stelle der Primärwicklung auch einen passenden Heißleiter setzen, er würde sich genau so verhalten, was den gemessenen Spannungsabfall an der Primärspule betrifft. Im Heißleiter wird sicher nichts induziert, weshalb ich zu diesem Analogbild greife.

Zu2. Das haben wir ja schon lang und breit diskutiert und damit geklärt, daß wenn Uangelegt = R * I, es ja keine "innere" Spannung mehr gibt, welche mit der weiterlaufenden Zeit aufintegriert werden kann. Dazu braucht man aber immer noch nicht die Uind. Das ist bei mir nach wie vor eben nur die Differenz: Uangelegt- Uvon R*I. Wobei R der Kupferwiderstand der Spule und I der tatsächliche Strom ist, der vom Leerlaufstrom bis zum Sättigungsstrom reicht.

Zu 4. Ich kann dich beruhigen, in den Original Messkurven sind die beiden Flächen, vom Auf und Ab-magnetisieren gleich. Das Schaltbild habe ich gezeichnet und nicht auf die Flächengleichheit geachtet!

Zu 5. Ok, da geb ich dir voll recht, wie gesagt die Kurven sind gezeichnet. Die Original Messkurven als Bitmap Files kann ich dir gerne zusenden, wennn... Du weißt ja was.

Ich versuche nun unsere beiden Standpunkte zu vergleichen:

Ich will den (anfangs hohen), induktiven Widerstand der Primärspule erklären, in dem ich den Weitertransport der Magnetisierung vom gewählten Startpunkt aus, auf der Hysteresekurve betrachte. Über den dann sich daraus abzuleitenden Strom, will ich zusammen mit der momentanen, treibenden Spannung, den dann sich daraus ergebenden Induktiven Widerstand definieren. Ich kann auch sagen, um beim Messaufgabenbild zu bleiben, das L der Primärspule ist variabel, von anfangs groß bis zum Ende hin, bei der Sättigung, sehr klein. Und an diesem L fällt eben die durch den eingespeisten Strom erzeugte Spannung ab. Ich kann daran nichts Falsches entdecken!

Aus diesen Gründen kann man je nach Hysteresekurvenform und Betriebspunkt darauf argumentieren, daß es eben doch nicht die Spannungszeitflächen alleine sind, welche die Magnetbezirke im Eisenkern ummagnetisieren, sondern daß es das Produkt aus Spannung, Strom und Zeit ist, eben die Arbeit, die VAsec. Für mich ist die Primärspule einfach eine variable Induktivität L, an der die treibende Spannung abfällt und zusammen mit dem Strom das Eisen der Spule aufmagnetisiert, solange es sich läßt. Am Ende, also der Sättigung, ist der induktive Widerstand der Primärspule gleich Null und es fließt dann der Strom der nur durch den Vorwiderstand oder den Ri begrenzt wird.

Du meinst wohl, daß das L deshalb am Anfang des Sprunges so groß ist weil die Gegeninduktion einen Strom aus der Primärspule heraus, also dem Batteriestrom entgegen schickt und sich von diesem subtrahiert und nur einen kleinen, weiter von der Batterie fliessenden Strom übrigläßt?? So könnte ich die Gegeninduktion verstehen, aber nicht als negative Spannung. Das würde auch zum Lenzschen Gesetz passen: "Die erzeugte Spannung ist also so gerichtet, daß ein von ihr erzeugter Strom, die Flußänderung zu verhindern sucht". ( Man sollte also nicht nur mit Spannungen operieren, sondern auch mal mit dem Strom, den Du Elmil ja bisher zu vermeiden suchst.--Emeko 18:26, 16. Dez. 2007 (CET)

Da ist auch nichts falsch, nur jeder Spannungsabfall wirkt in einem Stromkreis nun mal als Gegenspannung zur treibenden Spannung und diese Gegenspannung ist bei einer Induktivität eben eine induzierte, wie der Name schon sagt. --Elmil 21:24, 15. Dez. 2007 (CET)

Du erklärst, auch mit dem unter 1. von Dir gesagten, den (anfangs hohen), induktiven Widerstand der Primärspule, siehe Messaufgabenbild, mit der inneren Kompensation der an der Spule anliegenden, treibenden Spannung durch die selbstinduzierte Uind. Weshalb dann nur eine geringe tatsächlich treibende und am Ri der Spule abfallende Spannung einen Anfangs geringen (Leerlauf)-strom erzeugt. Das ist das mir bekannte Ersatzschaltbilddenken, das so in allen Büchern steht und mit dem man durchaus arbeiten kann, nur vorstellen kann man es sich nur sehr schwer. So genau wie ich, mit dem Schrittweisen Vorgehen, sagst Du das mit der Uind aber nicht, das ist meine Interpretation ihrer Entstehung und Wirkung.

Du sagst einfach, die Uind sei für die Auf-Magnetisierung verantwortlich, und lässt auch das neg. Vorzeichen unter den Tisch fallen, und wird aufintegriert und treibt damit den Fluß. Das Paradoxe ist für mich einfach nach wie vor, daß dann Uind erst durch den Fluß entsteht und deshalb aber nicht den Fluß verursachen kann. Das klingt nach Perpetuum Mobile. Das kann man sich dann überhaupt nicht vorstellen. Mit meinem Schrittweisen betrachten des Vorgangs kann ich mich da schon eher anfreunden. Siehe weiter oben erklärt.

Bei meiner Betrachtungsweise kommt aber wieder der Strom ins Spiel, der am variablen L der Spule den Spannungsabfall macht. Der Strom ist aber nur die Folge der Verschiebung des Magnetisierungspunktes auf der Hysteresekurve. Ich stehe nach wie vor zur Überzeugung: Die Spannungszeitflächen transportieren die Magnetisierung entlang der Hysteresekurve und auch darüber hinaus. Der Strom ist nur eine Wirkung der Verschiebung der Magnetisierung.

Das oben von mir gesagte sehe ich inzwischen differenzierter!Emeko 18:03, 16. Dez. 2007 (CET)

Das muß besser heißen: Die Stromerhöhung ist die Wirkung der Verschiebung der Magnetisierung auf der Hysteresekurve, aber nicht bei senkrecht verlaufenden Kurven wie beim Ringkerntrafo! Die Stromhöhe am Anfang des Sprunges im Messaufgabenbild kommt von der Form der Hysteresekurve, Breite, und damit von der Anfangshöhe des L. Die Stromerhöhung kommt von der Neigung der Hysteresekurve.--Emeko 17:32, 16. Dez. 2007 (CET)

Das lässt sich durch unser Sanfteinschaltverfahren, was es auch erlaubt die einzelnen Spannungszeitflächenpulse zu variieren, sehr schön beweisen. Später werde ich das in meinem Buch darstellen.--emeko 19:19, 12. Dez. 2007 (CET).

Erweiterung der Messaufgabe.

Im Übrigen habe ich die Messaufgabe inzwischen ausgeweitet. Ich habe mit einem Schnittbandkern-Trafo mit und ohne Eisenkern gemessen und auch einmal die Spulenpolarität gedreht vor einem neuen Aufmagnetisieren. Am Ende habe ich das alles mit einem Ringkerntrafo durchgemessen. Ich werde in einigen Tagen dazu einen Text mit Grafiken hier zur Diskussion stellen.

Nur soviel vorab: Beim Ringkerntrafo bleibt der Eingangsstrom nahezu konstant, solange der senkrechte Ast der Hysteresekurve durchlaufen wird. Was man durch die Projektion von der Kurve aus nach unten sowieso schon wusste. Da kann man also getrost sagen, daß es nur die Spannungszeitflächen sind, welche den Magnetfluß vorantreiben, weil zu jedem neuen Betriebspunkt auf der Magnetisierungskurve der gleiche Strom wie zuvor gehört.

Interessant für mich ist dabei, was zwar schon durch die um 45 Grad geneigte Magnetisierungs Linie, keine Hysteresekurve, anzunehmen war: Bei einer Spule ohne Eisenkern, steigt der Strom sofort an nach dem Sprung von U angelegt und wird nur durch den Vorwiderstand oder Ri begrenzt, was dann die E-Funktion der Strom und Spannungskurve ergibt. In diesem Fall kann man nicht sagen, daß es nur die Spannungszeitflächen sind, welche den Magnetfluß treiben, denn der dabei steigende Strom gehört auch dazu, auch weil zu jedem neuen Betriebspunkt auf der Magnetisierungskurve eine anderer Strom gehört. Bei einer Spule mit Eisenkern und Luftspalten darin ist die Reaktion des Stromes viel stärker als beim Ringkerntrafo und fängt auch mit einem viel höheren Grundbetrag des Stromes an, nach dem Sprung der Angelegten Spannung. Hier herrscht also wohl eine Mischform aus Spannung und Strom mal der Zeit als Ursache für die Aufmagnetisierung vor. Also haben beide Diskussionsgegner recht, die, welche sagen es sind nur die Spannungszeitflächen und die, welche sagen, es ist der Strom der das Magnetfeld aufbaut. Der Ringkerntrafo stellt hier jedoch die stromlose Ausnahme dar. Man soll nichts verallgemeinern, man sollte immer dabei sagen worauf man sich mit seiner Aussage bezieht. Aber wer weiß das vorher immer so genau?--Emeko 17:45, 16. Dez. 2007 (CET)

Diskussionsbeitrag, vom 26.12.07 ist verschwunden.

Wer und weshalb hat meinen Diskussionsbeitrag, den ich am 26.12.07 verfasst habe, am 27.12.07 ohne Nachrichten komplett gelöscht? (nicht signierter Beitrag von Emeko (Diskussion | Beiträge) 09:57, 28. Dez. 2007)

Von wem und warum Dein Diskussionsbeitrag gelöscht wurde kann wie bei jeder Wikipedia-Seite in der Versionsgeschichte nachgelesen werden. Bitte unterschreib Deine Diskussionsbeiträge mit ~~~~. Gruß, --norro 10:37, 28. Dez. 2007 (CET)

Theoriefindung

Hallo. Da hier in den letzten Wochen und Monaten in erheblichem Umfang Grundsatzdiskussionen aufschlagen, will ich nochmal dringend auf den Grundsatz Wikipedia:Keine Theoriefindung hinweisen. Wie dort unmissverständlich geschrieben, müssen sich Inhalte im Artikel „Transformator“ und allen anderen Wikipedia-Artikel auf anerkanntes Wissen und/oder Fachliteratur stützen; hier in einer Diskussion aufgrund eigener Experimente ermittelte Ergebnisse und Theorien[1] können in dem Artikel nicht verwendet werden und müssen deswegen hier nicht ausschweifend diskutiert werden; dafür gibt es andere, geeignetere Orte. Gruß, norro 11:03, 28. Dez. 2007 (CET)

Das ist keine unbewiesene Theorie

Hallo Norro, bevor ich die konstruktive Antwort von Elmil nachlesen konnte, hast du meinen Beitrag gelöscht, das ist unschön. Ich habe lediglich ausgeführt, wozu Elmil angeregt hat. Ich habe mit meinem letzten Beitrag, den Du komplett gelöscht hast, eine Brücke gebaut zwischen den Diskussionsteilnehmern und Fehler der Teilnehmer aufgeklärt, die mit Ihren Ansichten, während der letzten Monate zum Teil erheblich neben den Tatsachen lagen. Damals war ich noch gar nicht beteiligt.

Mathematik und Formeln sind nützlich. Aber verstehen kann man die Technik oft besser, wenn man auch nachmisst und bildhaft beschreibt was passiert und was die Formeln beschreiben. Wenn Du die Technik nur mit Formeln verstehst tut es mir leid. Dann solltest du dich aber nicht als Besserwisser aufspielen. Welche Funktion hast du denn? Ich dachte hier geht es demokratisch zu. Frag doch die Anderen Teilnehmer, was die davon halten.

Außerdem währe es dann gerecht und sinnvoll die vorangehenden Diskussionspunkte ebenfalls oder anstatt meinem letzten Beitrag zu löschen, denn dort stehen viele Ungereimtheiten drin. Was machst du, wenn die Fachliteratur teilweise falsch ist? Einfach die Fehler als richtig übernehmen, bzw. stehen lassen? Lies doch mal was Elmil mir in letzter Zeit geantwortet hat, ich fand das sehr konstruktiv und für andere auch lesenswert. Ich finde es sollen im Wikipedia praxisnahe Berichte stehen und nicht nur Formeln. Welche Foren sind denn für die Grundsatzdiskussion geeignet nach Deiner Meinung? Ich werde einen gekürzten Beitrag nochmals in die Diskussion einstellen. Da hast du dann wieder Arbeit. Gruß, --emeko13:47, 28. Dez. 2007 (CET)

Hi Emeko,

Was machst du, wenn die Fachliteratur teilweise falsch ist?

In diesem Fall bietet sich an, den jeweiligen Autor (bzw Verlag) zu kontaktieren und auf die Fehler hinzuweisen. Fehler passieren halt nunmal, sind aber meistens Flüchtigkeitsfehler/Vertipper, manchmal auch Verständnisfehler einzelner Personen. Davor ist niemand sicher. Aber grundsätzliche/systematische Fehler in der Grundlagentheorie (deren Modellen) der Elektrodynamik und als Anwendung der angrenzenden Technik werden sich kaum finden, da der Bereich der Elektrotechnik einer der am besten durch *praktische* Experimente, Versuche, Realisierungen und Aufbauten abgesicherte ist. (wenngleich, geringe Möglichkeit gäbe es natürlich, dass das alles Unfug ist. Es ist halt aus momentaner Sicht nur verdammt unwahrscheinlich. :-)

Ich finde es sollen im Wikipedia praxisnahe Berichte stehen und nicht nur Formeln.

Kommt wie so oft auf den Kontext an. Wenn sich ein bestimmter Sachverhalt besser/kompakter formal erklären lässt, ja warum denn auch nicht. Wichtig ist weniger, dass er "praxisnahe" oder "praxisfremd" ist, sondern verständlich und durch die Vereinfachungen nicht falsch ist. Das praxisnahe bzw. praxisfremd ergibt sich aus den Kontext bzw. jeweiligen Lemma. Und ein Artikel sollte möglichst auch verständlich für Personen sein, die sich nicht täglich in diesem (naturwissenschaftlichen) Umfeld und deren "Denkwelt" herumtreiben - auch das schliesst formale Beschreibungen nicht aus, reduziert sie aber je nach Thema, da viele damit nicht so gut umgehen können. Dieser Punkt der je nach Thema passenden Verständlichkeit ist natürlich nicht ganz einfach hinzubekommen.

Welche Foren sind denn für die Grundsatzdiskussion geeignet nach Deiner Meinung?

Auch wenn ich nicht direkt angesprochen bin: z.b. geeignete Newsgroups im Usenet. Eventuell auch Web-Foren, wobei mir da gerade kein gutes Webforum einfällt.--wdwd 14:19, 28. Dez. 2007 (CET)

Letzter Versuch von emeko hier einen Diskussionsbeitrag einzustellen, der kürzer ist als der letzte.

1.) Wer baut den Magnetfluss und wer baut das Magnetfeld im Eisenkern eines Transformators auf?

2.) Wie entsteht die Selbstinduktionsspannung an der Primärspule?

Zu 1.) Ist es die auf die Primär- Spule einwirkende Spannungszeitfläche oder der in die Spule eingespeiste Spulenstrom oder sind beide daran beteiligt?

Die Magnetisierung wird entlang der Hysteresekurve durch die Spannungszeitflächen und dem Strom vorangetrieben. Das Magnetfeld wird dabei durch den Strom aufgebaut, der Magnetfluss durch die Spannungszeitflächen. Magnetfluss und Magnetfeld sind zweierlei Größen. Der Magnetfluss hat die Dimension [Vsec.] und ist der senkrechten Achse der Hysteresekurve, mit der Induktion B zugeordnet. Das Magnetfeld hat die Dimension [A] und ist der waagerechten Achse der Hysteresekurve als Magnetfeld H zugeordnet.

Die Begriffe Magnetfluss und Magnetfeld sind also nicht dasselbe. Für das Magnetfeld wird auch der Begriff Magnetische Durchflutung oder Magnetische Spannung benutzt.

Es ist für die Bestimmung des Leerlaufstromes nur die Hysteresekurve maßgebend. Sie zeigt, nach welcher Spannungszeitflächen Einwirkung welcher Strom fließt und umgekehrt.

Spannung Hysteresekurve und Strom

Das variable Verhältnis von dem Magnetfluss zum Magnetfeld ist in der Hysteresekurve zu sehen. Im senkrechten Teil der Kurve, ist bei steigendem Magnetfluss das Magnetfeld konstant, obwohl die Induktion, von der Spannungszeitfläche getrieben, zunimmt. Erst wenn sich der Arbeitspunkt auf dem sich zur waagerechten neigenden Ast der Hysteresekurve befindet, steigt der Strom entsprechend der Form der Hysteresekurve. Der Strom kann durch die Senkrechte Projektion auf die H- Achse und der Feldlinienlänge ermittelt werden.

Bei einem Ringkerntrafo ist die Hysteresekurve fast rechteckformig ausgebildet. Siehe Bild unten, TSEhyst1.

Hysteresekurve von Ringkerntrafo

Der Zusammenhang von Induktion und Feldstärke ist sehr nichtlinear. Im Vergleich mit Hysteresekurven von anderen Trafotypen ist die Breite im Senkrechten Teil noch viel zu breit dargestellt.

In Spulen ohne Kern also nur mit Luft, siehe unten das Bild magnetis-luft.png, herrscht ein linearer Zusammenhang zwischen dem Magnetfluss und dem Magnetfeld, dort gibt es keine Hysteresekurve mit unterschiedlichen Wegen für den Hin und Rücklauf und keine Sättigungserscheinung oder Remanenz.

Messaufbau 2

Man ist wegen dem geringen Magnetisierungsstrom geneigt beim Ringkerntrafo zu vermuten, dass er fast ein idealer Trafo ist, dass für den Aufbau des Magnetflusses nur die Spannungszeitflächen ursächlich sind, ohne einen Strom zu benötigen und weil dieser Strom sehr gering und nahezu konstant ist währen der Ummagnetisierphase. Diese Einschätzung ist jedoch falsch. Auch der Ringkerntrafo braucht den Strom zum Aufbau der Feldstärke im Eisenkern, auch wenn es nur 0,7mA sind wie im Beispiel oben beschrieben ist.

Messung mit Beaufschlagung einer Spannungszeitfläche. Messung an einem 1kVA, 230V Ringkern Trafo, mit einem DC Spannungsimpuls von +20V über 100 Ohm an die vorher umgepolte Primärspule gelegt, also von der neg. Remanenz aus gemessen. Die Hysteresekurve wird fast voll durchfahren.

Messung-17

Kanal A zeigt die Spannung an der Primärspule, Kanal B zeigt die Spannung am Vorwiderstand und damit den Strom in die Primärspule. Hier sieht man den Magnetisierungsstrom mit seiner langen waagerechten Phase von ca. 80 msec.. Nach 120 msec, was ca. 2,4 Vsek. entspricht, ist der Betriebswendepunkt der Hysteresekurve , bei ca. 65 mA peak erreicht. Diese Spannungszeitfläche drückt die Auslegung des Trafos auf Spannung und Frequenz, also die Spannunsgzeitfläche für eine 230 V Sinushalbwelle bei 50 Hz aus.

Messung an einem 1kVA, 230V Ringkern Trafo, mit einem DC Spannungsimpuls von +20V über 100 Ohm bei nicht umgepolter Primärspule, also von der pos. Remanenz aus gemessen.

Messung-14

Kanal A zeigt die Spannung an der Primärspule, Kanal B zeigt die Spannung am Vorwiderstand und damit den Strom in die Primärspule.

Auch hier wird der kleine Magnetisierungsstrom als Spannung am 100 Ohm Vorwiderstand gemessen. Es fällt auf, dass hier sofort und relativ zum Umpolfall, siehe oben Bild 17, ein großer Strom fließt der sofort steigt und keine waagerechte Phase hat. Zum aufmagnetisieren der letzten Weisschen Bezirke ist mehr Energie nötig als zum ummagnetisieren der Weisschen Bezirke die im senkrechten Teil der Hysteresekurve ummagnetisiert werden. Die Messung zeigt, dass die Remanenz hoch ist und fast bei der Induktion für den Wendepunkt in der Hysteresekurve liegt.

Im Gegensatz zu den bisherigen Messungen wird ist bei der folgenden Messungen der gleiche Trafo nicht mehr mit Konstantspannung, sondern mit Konstantstrom beaufschlagt.

Messung an einem 1 kVA, 230 V Ringkern Trafo, bei nicht umgepolter Primärspule, also von der pos. Remanenz aus gemessen, mit pos. Konstantstrom von 12,4mA parallel zur Diode siehe Bild Trafo-grundl-1.png, eingespeist.

Messung-32

Kanal A = U angelegt, Kanal B = Utreib. An der zuerst großen Induktivität erzeugt der Strom einen hohen Spannungsabfall, der am Ende zu Null wird, weil die Induktivität sehr kein wurde, nachdem alle Weisschen Bezirke ummagnetisiert sind. Die Spannungszeitfläche unter U treib, Kanal B, ist mit 0,15Vsec. genau so groß wie im Bild Trafo-grundlagen-14.

Es ist für den Aufbau der Induktion oder des Magnetfeldes also egal wie die Trafoprimärspule gespeist wird, mit Konstantspannung oder Konstantstrom um eine bestimmte Magnetisierung im Kern der Spule zu erreichen. Das Ergebnis ist das gleiche. Es entsteht bei Konstantspannungs-Speisung ein dazugehöriger Strom und bei Konstantstrom-Speisung eine dazugehörige Spannungszeitfläche, wobei bei beiden Verfahren die Mess-Werte gleich sind. Durch die Hysteresekurve sind Spannungszeitfläche und Strom zu jedem Zeitpunkt mit einander verknüpft. Da unser Stromnetz jedoch mit Konstantspannung betrieben wird, ist es sinnvoll, bei der Erhöhung des Magnetflusses im Trafoeisenkern die Spannungszeitflächen als Führungsgröße zu benutzen.

Messung an einem 1 kVA, 230V Trafo mit geschweißtem Kern, mit einem DC Spannungsimpuls von +20V über 100 Ohm an die vorher umgepolte Primärspule gelegt, bei umgepolter Primärspule, also von der negativen Remanenz aus gemessen.

Messung-25

Kanal A zeigt die Spannung vor dem Vorwiderstand und Kanal B zeigt die Spannung direkt an der Primärspule. Es gibt bei der Spannung an der Primärspule überhaupt keine waagerechte Phase, weil durch die gescherte, unter 45 Grad Winkel liegende Hysteresekurve, sofort ein zunehmender Strom fließt, der die Spannung hinter dem Vorwiderstand sofort zusammenbrechen lässt.

Die Fläche unter Utreib im Bild 25 ist nur etwas größer als die Fläche unter Utreib, wenn von der positiven Remanenz aus gemessen wird, was darauf schließen lässt, dass der Unterschied zwischen positiver und negativer Remanenz gering ist, die Remanenzen also nahe null liegen. Die Ursache dafür ist ein großer Luftspalt im EI förmigen Eisenkern.

Da bei der Netzspannungs-Stromversorgung die Spannung und nicht der Strom eingeprägt ist, ist es richtig, die Spannungszeitflächen als die Verursachende Größe für den Magnetfluss anzusehen, was das Verständnis der Trafo Reaktionen auf Überspannung, Frequenz-änderung, Spannungsaussetzer und das Einschalten erleichtert. Siehe unten das Bild TSEme012, welches die Wirkung von Spannungszeitflächen bei einem besonderen Sanfteinschaltverfahren zeigt.

Eine weitere Form der Beeinflussung durch Spannungszeitflächen wird zum Sanfteinschalten angewendet.

Sanfteinschalten mit Trafo-Schalt Relais

Die unipolaren Vormagnetisier-Spannungszeitflächen transportieren die Induktion in den oberen positiven Wendepunkt der Hysteresekurve, worauf im Anschluss sofort voll eingeschaltet wird. Dass es nur der Leerlaufstrom ist der fließt, ist an seiner typischen Form erkennbar. Dieses Einschaltverfahren beweist ebenfalls die Wirkung der Spannungszeitflächen. Was damit auch beweist: Da alle Transformatoren die zur Energieübertragung dienen, nur mit Konstantspannung betrieben werden, sind immer die Spannungszeitflächen die verursachende Größe, welche die Magnetisierung erhöht.

Messaufbau zur Untersuchung der Reaktionen einer Spule mit und ohne Eisenkern, auf das Anlegen einer Gleichspannung. Bild 1.

Messaufbau 2

Die im Schaltbild eingezeichnet Messkurven stammen von der Messung an einem 1kVA, 230V zu 230V geschachtelten EI Trafo, bei nicht umgepolter Primärspule, also immer von der pos. Remanenz aus gemessen. Mit dieser Messanordnung wurden die oben gezeigten Bilder, Trafo-grundlagen-25.png, Trafo-grundlagen-14.png und Trafo-grundlagen-17.png, gemessen.

Was der Eisenkern bewirkt: Messung an einem 0,7kVA, 400V zu 230V Schnittbandkern Trafo, mit einem DC Spannungspuls von +10V über 56 Ohm, bei nicht umgepolter Primärspule, also von der pos. Remanenz aus gemessen.

Messung-6

Kanal B = Urv, nicht Uri. Mit 56 Ohm Vorwiderstand gemessen. Beim Wendepunkt der Spannungskurve, fließen ungefähr 100mA peak. Durch den Luftspalt im Schnittbandkern ist die Hysteresekurve geneigt und es verläuft deshalb der Strom am Anfang nur in einer kurzen waagerechten Phase.

Messung an einem 0,7kVA, 400V zu 230V Schnittbandkern Trafo, mit einem DC Spannungspuls von +10V über 56 Ohm, aber ohne Eisenkern gemessen. Die Utreib ist schon nach 500Mysec. Nur noch so groß wie Uri.

Messung-7

Man beachte den gegenüber Bild 6 um Faktor 1000 kürzeren Zeitmaßstab von 100 Microsekunden pro Div. Beim Vorhandensein des Eisenkerns würde U treib zu erst waagerecht laufen um dann in einer langen, absteigenden E-Funktion abzuklingen, die dann in eine kurze auslaufende e Funktion übergeht, was hier nicht der Fall ist. Die Induktivität der Spule ist ohne Eisenkern ca. 1000 mal geringer als mit Eisenkern. Es gibt hier überhaupt keine waagerechte Phase der Utreib oder des I eing., weil kein Eisen ummagnetisiert werden muß. Die Spannungszeitfläche zum aufbauen des Magnetflusses ist hier auch um Faktor ca. 1000 mal kleiner.

Vorteile des Ringkerntrafos: Beim Ringkerntrafo ist im Bild: Trafo-grundlagen-17.png, sehr schön die waagerechte Phase des Stromverlaufs mit einem Anfangsstrom von ca. 12 mA zu sehen, während dessen der Senkrechte Teil der Hysteresekurve durchlaufen wird. Bei keinem anderen Transformator ist das so deutlich ausgeprägt. Da dieser Trafokern kaum Streu- und andere Verluste hat, kann daraus geschlossen werden, dass die Induktivität während der Aufmagnetisierung konstant bleibt, weil der Strom sich während der Aufmagnetisierung nicht erhöht. Dieser Strom steigt bei anderen Trafotypen, beim Aufmagnetisieren umso steiler, je mehr Verluste das Trafoeisen verursacht und ist umso größer im Anfangswert, je größer die Summe der Luftspalte im Kern ist. Beim Schnittbandkerntrafo ohne eingelegtem Schnittbandkern dagegen, also den Spulen alleine, ist überhaupt keine Waagerechte Phase von U treib oder I eing zu sehen. Es fließt nach dem Angelegen von U angelegt sofort ein Strom in die Spule hinein der solange zunimmt bis er durch den Rv und das Ri vollkommen begrenzt wird. Beim Ringkerntrafo dagegen, ist der zu anfangs fließende Strom viel geringer und bleibt auch anfänglich auf einem niederen Wert mit einer waagerechten Phase, deren Dauer vom Weg in der Hysteresekurve abhängt, also ob von neg. oder pos. Remanenz aus, der Sprung auf die Spule gegeben wird. Ein Anfangs- Strom ist aber auch hierbei sofort festzustellen. Die lange waagerechte Phase der Utreib und des kleinen Eingangstromes beim Ringkerntrafo zeigt wie mit wenig Energie der Magnetfluß von neg. zu pos. Werten transportiert wird, was elektrisch gesehen eine hohen dynamischen Induktivität entspricht, was diesen Trafo so effektiv macht. Denn für die Übertragung der Energie ist der Leerlaufstrom überhaupt nicht maßgebend. Dieser ist nur die Folge der Induktion des Trafoeisenkernes und ein Sekundäreffekt.

Welche Aufgabe hat das Eisen im Transformator? Eine einfache Erklärung über den Zweck und die Wirkung des Eisens in einem Netz- Transformator, (es gibt auch Luftspulen- Transformatoren ohne Eisen), ist die Tatsache, dass man durch das Eisen einen bis zu 10000 mal kleineren Magnetisierungsstrom braucht als es ohne Eisen der Fall währe. Siehe Bild Trafo-grundl-1.png. Denn der Magnetisierungsstrom fließt auch dann in die Primärspule hinein, wenn gar keine Leistung auf der Trafosekundärseite abgenommen wird. Und wenn der Trafo dann eben durch den Einbau des Eisens viel kleiner sein kann, denn die Wärme des großen Luftspulen- Magnetisierungsstromes müsste ja abgeführt werden, was ein großes Volumen mit großer Oberfläche erfordert, bringt der Eisenkern eben einen großen technischen Vorteil. Man ist deshalb bestrebt, immer bessere Eisen Kerne zu entwickeln, welche immer geringere Magnetisierungsströme benötigen. Der Ringkerntransformator ist ein gutes Beispiel dafür.

Trafoauslegung: Trafos werden bei der Berechnung so ausgelegt dass keine nennenswerte Sättigung im Eisen beim Nennbetrieb entsteht. (Das Eisen soll möglichst nur im linearen Teil der Hysteresekurve um- magnetisiert werden, damit keine großen Leerlaufströme fliessen.) Die Spannung U1, an der Primärspule, lässt sich mit folgender Formel berechnen. U1 = 4,44 • f • N1 • A • Bmax f = Frequenz, N = Windungszahl, A = Eisenquerschnittsfläche, Bmax = Max. Induktion (üblicherweise je nach Blech Material ca. 1 bis ca. 1,7 Tesla)

Werden ca. 1,7 Tesla überschritten, so wird die Magnetisierung nichtlinear, der Kern beginnt gesättigt zu sein, bei ca. 2,2 Tesla ist die volle Sättigung erreicht. Man sieht in obiger Formel ebenfalls: Je größer die Eisenkernfläche die senkrecht zum Magnetfluss steht und je größer die Induktion ist, desto weniger Windungen sind für eine bestimmte Betriebs-Spannung nötig. Damit ein Trafo kostengünstig wird nutzt man die mögliche Induktion je nach Kern-Bauform, von 1,4 - 1,7 Tesla deshalb voll aus, weil man damit Eisen und indirekt, weil die Windungsumläufe kürzer und in der Anzahl weniger werden, auch Kupfer spart.

Über die Leistung eines Trafos, sagt die obige Formel jedoch noch nichts aus, weil der Strom darin nicht vorkommt. Hier muss man die mittlere Stromdichte von ca. 2-4 A pro qmm für den zu übertragenden Strom bei gegebener Wärmeabfuhr im Kupferlackdraht und der ganzen Spule berücksichtigen. Je größer also der Strom und damit die zu übertragende Leistung sein soll, desto größer muß deshalb auch der Drahtquerschnitt sein, was bei den geforderten Windungen einer Spule, über die Amperewindungen, dann deren Größe bestimmt.

Beim Auslegen eines Trafos bewegt man sich also immer in den Grenzen zwischen der für die Leistung nötigen Spulengröße und für den Magnetfluß nötigen Kerngröße, auf dem die benötigten Spule unterzubringen ist.

Wie groß ist die Spannungszeitfläche einer 50 Hz Sinushalbschwingung?

Die Spannungszeitfläche einer 230V, 50Hz Sinushalbschwingung beträgt ca. 2,12 Vsec. Man kann es als Integral unter der Sinusspannung ausrechnen oder man kann es auch aus dem Bild 14 und Bild 17 vom Ringkerntrafo herauslesen. Der Strom von 30mA peak entsteht in Bild 14 nach 2 millisec. wenn vom pos. Remanenzpunkt aus der +20V Sprung gegeben wird. Der Strom von 30ma peak entsteht in Bild 17 nach 108 millisec. Wenn vom neg. Remanenzpunkt aus der +20V Sprung gegeben wird. Das ergibt zusammen ca. 110msec. mal 20V = 2,20V sec. Mit einer Sinusschwingung die 2,20Vsec. für jede Halbwelle hat, wird eine Hysteresekurve durchlaufen, welche nicht oben und unten abgeflacht ist, bei diesem Ringkerntrafo, also fast im senkrechten Teil der Hysteresekurve verbleibt.

Zu 2.) Wie entsteht die Selbstinduktionsspannung an der Primärspule? Man kann natürlich nur mit der Maschenregel argumentieren und sagen, die Summe aller Spannungen ist gleich null in einem Stromkreis. Will sagen, die angelegte Spannung ist gleich der ohmschen Spannungsabfälle plus der Selbstinduktionsspannung. Was aber die Selbstinduktionsspannung einfach als vorhanden voraussetzt. Aber verstehen kann man die Selbstinduktion besser wenn man das weiter unten geschriebene mit dem Lenzschen Gesetz liest.

Wie erklärt man am anschaulichsten, weshalb die Primärspule eines Transformators mit Eisenkern im Leerlauf, bei Speisung mit einem eingeprägten Spannungsimpuls, am Pulsanfang nur wenig Strom aufnimmt, also hochohmig ist? Siehe Bild: Trafo-grundl-1.png. Oder anders gefragt, weshalb ist der Leerlaufstrom bei Transformatoren viel geringer als der Laststrom, obwohl doch der Ohmsche Widerstand der Primärspule verschwindend gering ist?

Ist die Selbstinduktion an der anfänglichen Hochohmigkeit der Primärspule schuld, die dann auftritt wenn man eine Spule an eine Spannung legt, sie sich also selber induziert? Wobei diese Selbstinduktions-Spannung dabei aber von außen nicht messbar ist! Es fällt dem Elektrotechnischen Praktiker schwer, sich vorzustellen, dass eine an eine Spule von außen angelegte Spannung, in dieser Spule gleichzeitig eine Spannung induziert, welche die gleiche Richtung wie die treibende Spannung hat, also zur treibenden Spannung eine Zwillingsspannung darstellt die nicht von der treibenden Spannung zu unterscheiden ist. Wirkt also das Lenzsche Gesetz, das besagt, dass ein von der induzierten Spannung erzeugter Strom die durch die Spannungszeitflächen Beaufschlagung der Spule erfolgende Magnetfluss- Änderung zu verhindern sucht? Oder kürzer ausgedrückt: Der Induktionsstrom wirkt seiner Entstehungsursache entgegen, wirkt also dem Strom der von der treibenden Spannung ausgeht entgegen.

Detaillierte Erklärung der Selbstinduktion, die das Lenzsche Gesetz benutzt: Die induzierte Spannung tritt im gleichen Moment auf wie die von außen angelegte induzierende Spannung. Wobei man diese Gegeninduktionsspannung, also die induzierte Spannung dabei jedoch nicht messen kann, da sie dieselbe Polarität und (fast) dieselbe Größe hat wie die treibende Spannung. (Sie muß aber etwas kleiner sein, sonst würde sich die Induktion nicht ändern, siehe unten.) Die Gegen- oder Selbst-Induktionsspannung schickt jedoch einen Strom in Richtung der speisenden, angelegten Spannungsquelle, der dem Strom dieser Spannungsquelle entgegen steht, sich also von diesem subtrahiert, weshalb nur ein minimaler (Rest) Strom von der Spannungsquelle ausgehend übrig bleibt, eben der Leerlaufstrom, der zum Beispiel bei einem Ringkerntrafo nahezu konstant fließt solange sich die Induktion ändert, also der Kern noch nicht in Sättigung ist. Das Lenzsches Gesetz lautet auch: Der den Magnetfluß verursachende Strom will weiter fließen und will die Änderung des Magnetflusses verhindern. Das gilt in dieser Form auch für den Abschaltfall, siehe dort in Bild 2 erklärt. Beim Abschaltfall ändert sich die die Magnetisierungsrichtung und deshalb dreht sich dann die Spannung um.

Messung an einem 1kVA, 230V zu 230V geschachtelten EI Trafo, bei nicht umgepolter Primärspule, also immer von der pos. Remanenz aus gemessen, Ein- und gleich wieder ausschalten der Spule.

Messung-2

Kanal B zeigt die Spannung am Vorwiderstand Rv, nicht am echten Ri. Nach dem Ausschalten der Angelegten Spannung tritt sofort die Selbstinduktionsspannung mit negativem Vorzeichen auf, durch die nun umgekehrte Richtung der Änderung des Magnetflusses, (Abbau und nicht Aufbau.) Wie in Bild 2 und Schaltplan Trafo-grundl-1 zu sehen ist, polt sich die Abschalt- Induktionsspannung um, was an der Utreib zu sehen ist. Der plus Spannungspfeil ist im Schaltbild Trafo-grundl-1 nun unten, drückt damit weiter über die Diode und den Rv einen positiven Strom, im Kreis herum, am oberen Spulen Ende in die Spule hinein, weshalb sich der Spannungsabfall am Rv nicht umdreht oder sofort ändert, sondern sich nur mit einer abklingenden E-Funktion verkleinert . Hier ist das Lenzsche Gesetz klar erkennbar, was besagt, dass der vor dem Abschalten fließende Strom nach dem Abschalten (in der gleichen Richtung) weiter fließen will um der Magnetfluss Änderung entgegenzuwirken und sich die induzierte Spannung deshalb umdreht in der Richtung, damit sie diesen Strom treiben kann.

Eine Weitere Erklärung für die Hochohmigkeit der Kupferwicklung einer Trafoprimärspule während der Induktionsänderung: Ist der Ummagnetisierungsvorgang im Eisenkern daran schuld, dass die Primärspule, deren Kern noch nicht in Eisenkernsättigung ist, eine hohe Induktivität hat, weil die Weisschen Bezirke zuerst ausgerichtet werden müssen, wofür nur geringe Ströme zusammen mit den Spannungszeitflächen nötig sind, wie aus der Hysteresekurve ersichtlich ist?

Erklärung die mehr an der Wirkung orientiert ist: Unter Zuhilfenahme der Messungen der Ummagnetisierungsströme, abhängig von den Induzierenden Spannungszeitflächen, siehe die Messkurven unten und unter Beachtung der Hysteresekurven der verschiedenen Transformatortypen, kann man den momentanen, sich verändernden Induktiven Widerstand aus den Momentanwerten der Spannung und des Stromes ausrechnen und sich auch eine zweite Erklärung vorstellen. Man stellt dabei fest, dass sich die Induktivität während dem Durchlaufen der Hysteresekurve stark verändert, weil sich das My R ändert. Im senkrechten Teil der Hysterese- Kurve ist die Induktivität groß, im fast waagerecht verlaufenden Teil ist sie gering. An dieser unterschiedlich großen Induktivität L, wird deshalb, beim Anlegen einer Spannung, ein unterschiedlich großer Strom fließen, beim Durchlaufen der Hysteresekurve.