Lastbetrieb allgemein

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

• die magnetische Streuung ist verschieden, Kopplungsfaktor < 1
• die Spannungsverteilung über die Wicklung und den Verbraucher verschiebt sich.

Der durch die äußere Belastung fließende Strom in der Ausgangswicklung erzeugt einen entgegengesetzten magnetischen Fluss, dadurch wird das Magnetfeld der Eingangswicklung geschwächt. In die Eingangswicklung wird dadurch weniger Spannung induziert, was wiederum zu einer erhöhten Stromaufnahme führt. Der entgegengesetzt gerichtete magnetische Fluss bewirkt auch, dass der magnetische Fluss der Eingangswicklung als nicht nutzbarer "Streufluss" teilweise das Eisen verlässt.

Die Höhe der Ausgangsspannung eines Trafos hängt also von Belastung ab, bei hoher Belastung wird sie niedriger ("sie geht in die Knie"). Mathematisch-physikalisch ausgedrückt verteilt sie sich jedoch einfach entsprechend dem Verhältnis der Widerstandswerte von Transformator-Ausgangsspule und des Verbrauchers gemäß dem Ohmschen Gesetz.

U_G = U_S + U_A

wobei U_G die Sekundär-Gesamtspannung,
U_S die an der Sekundär-Spule anliegende Teilspannung und
U_A die am Verbraucher anliegende Ausgangs- oder Arbeitsspannung ist.

Mittelfrequenz-Transformatoren

Die Formel für den Zusammenhang zwischen Windungszahl, Eisenquerschnitt und Spannung lautet.

      mit

• n: Windungszahl
• ΔB als Induktionsamplitude (Flussdichteänderung) in Tesla
• U: Effektivwert der Spannung in Volt
• AFe: magnetischer Kernquerschnitt in cm²
• f: Frequenz in Hz.

Auf den Eisenquerschnitt umgestellt zeigt sich, dass der Eisenquerschitt mit zunehmender Frequenz kleiner bemessen werden kann:.

Für bestimmte Anwendungsfälle wird daher eine höhere als die übliche Netzfrequenz verwendet, um kleinere Transformatoren zu bauen.

:
.a.Beispiele sind u.

• in Flugzeugen konnten die in den früher üblichen Röhrengeräten (RADAR, Bordfunk usw.) erforderlichen verschiedenen Spannungen massesparend mit kleinen Transformatoren mit 400 Hz-Drehstrom erzeugt werden.
• in Punktschweiß-Zangen werden oft Mittelfrequenz-Transformatoren eingebaut, um dicke Strom-Zuführungen (erforderlich sind einige tausend Ampere) zu vermeiden und die Zangen (z.B. an Roboterarmen in der Automobilfertigung) dennoch leicht und beweglich zu halten.

Bei Frequenzen bis zu einigen kHz ("Mittelfrequenz") können Leistungs-Transformatoren noch mit geblechten (Eisen-)Kernen gefertigt werden, doch muss die Blechdicke zur Vermeidung höherer Wirbelstromverluste geringer sein (ca.Gegenüber einer Betriebsfrequenz von 50 Hz sind dabei große Gewichtseinsparungen erreichbar. 0,1 mm gegenüber ca. 0,5 mm bei 50 Hz). Die Hystereseverluste halten sich dann noch in Grenzen.