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Dieser Beitrag wurde zuletzt von slll611 am 31.1.2016 um 20:52 bearbeitet. Liebe Freunde, zur Umweltfrage des Tages vom 30. Januar habe ich eine Frage zum Thema Energieeinsparung ausgewählt. Bei der Erstellung der Frage ist ein Fehler aufgetreten – da es um Transformatoren ging, bin ich in diesem Bereich nicht spezialisiert. Deshalb habe ich die Antwort, die ich gefunden habe, zur Erklärung verwendet. Später sagte ein Freund, er habe im Internet die Antwort gesehen, die genau das Gegenteil sei, also änderte ich die Antwort auf die Frage erneut. Nach genauer Überprüfung stellte sich heraus, dass die ursprüngliche Antwort anscheinend richtig war. Dadurch entstand Verwirrung bei allen. Ich möchte mich hier aufrichtig bei euch entschuldigen – ich habe die Aufgaben nicht sorgfältig geprüft und meine Pflichten nicht ordnungsgemäß erfüllt. Ich bitte um eure Kritik. Es werden auch Experten auf diesem Gebiet willkommen geheißen, die zu diesem Thema ihre Meinung äußern. Für die falsch vergebenen Punkte werden wir versuchen, eine Entschädigung für alle zu finden. Im Folgenden finden Sie einige Informationen im Internet zu den Verlusten von Transformatoren. Experten sind herzlich eingeladen, dazu zu diskutieren und Klarheit zu schaffen. Eine Ansicht besagt: „1. Leistungsverluste – Die Leistungsverluste eines Stromtransformators umfassen den Eisenverlust und den Kupferverlust.“ Dabei bezeichnet der Eisenverlust, auch Leerlaufverlust genannt, einen Wert, der von der Materialbeschaffenheit des Eisenkerns abhängt und unabhängig von der Laststärke ist – er bleibt somit konstant. Der Kupferverlust hingegen ist proportional zum Quadrat der Laststromstärke. Der Kupferverlust bei der Nennlaststromstärke wird als Kurzschlussverlust bezeichnet. 2. Reaktive Leistungsverluste Die reaktiven Leistungsverluste eines Stromtransformators bestehen aus den Verlusten durch die Erregungsströme (im Leerlauf) sowie aus den Leckströmen. Der Erregungsstromverlust bei leerer Last Q0 hängt vom Kern ab und nicht von der Last. Der Leckflussverlust Q ist der Reaktivitätsverlust durch Leckfluss in den Primär- und Sekundärspulen; sein Wert ist proportional zum Quadrat der Laststromstärke. ” Eine andere Aussage lautet: „Die Verluste eines Transformators umfassen Kupferverluste und Eisenverluste.“ Kupferverlust ist der Wärmeverlust durch den Widerstand der Spule. Der Wärmeverlust hängt von Faktoren wie dem Material der Spulendraht, der Länge des Drahtes, dem Durchmesser des Drahtes sowie der Umgebungstemperatur ab. Je länger das Kabel ist (je mehr Windungen es hat), desto größer ist der Kupferverlust. Auch bei hoher Umgebungstemperatur ist der Kupferverlust groß. Der Eisenverlust umfasst die Wirbelstromverluste im Eisenkern sowie die Leckströmisierungsverluste. Der Eisenverlust hängt von der Leitfähigkeit der Siliziumstahlplatten des Kerns, deren Dicke, der Isolierqualität der Oberfläche der Siliziumstahlplatten sowie vom Grad der Packung dieser Platten zueinander ab. Je geringer die Verluste eines Transformators sind, desto höher ist seine Effizienz. Ein gut konzipierter und hochwertig hergestellter Transformator kann eine Effizienz von 90 % oder sogar mehr erreichen. Um die Wärmeerzeugung zu verringern und die Temperatur zu senken, werden große Transformatoren oft in Transformatorenöl mit guter Isoliereigenschaft eingetaucht. Zudem wird das Transformatorenöl durch Kühler in die Luft geleitet, wodurch die Wärme abgeführt wird. Dadurch sinkt die Temperatur des Transformators und seine Effizienz bleibt hoch. ” Eine andere Aussage lautet: „Die aktiven und reaktiven Verluste eines Stromtransformators. Die aktiven Verluste des Transformators lassen sich in konstante aktive Verluste (Eisenverluste) und variable aktive Verluste (Kupferverluste) unterteilen.“ Die Blindleistungsverluste eines Transformators lassen sich ebenfalls in zwei Arten einteilen: konstante Blindleistungsverluste und variable Blindleistungsverluste. 1. Leistungsverluste. Es entspricht ungefähr dem Produkt aus dem Nennkupferverlust und dem Quotienten aus der Scheinleistung (Laststrom) und dem Quadrat des Nennstroms. Das heißt: Die variablen Leistungsverluste = Nennkupferverluste × (Laststrom/Nennstrom)². 2. Variablen Blindverluste. Es entspricht ungefähr dem Produkt aus dem Prozentsatz der Nennkurzschlussspannung und dem Quotienten aus der Nennkapazität sowie dem Laststrom geteilt durch den Quadrat des Nennstroms. Das heißt: Die variablen Blindverluste = Prozentsatz der Nennkurzschlussspannung × Nennkapazität × (Laststrom/Nennstrom) zum Quadrat. Wie hängen die Verluste durch Leistung und Blindleistung sowie die Wirbelstromverluste mit den Hystereseverlusten zusammen? Die Antwort ist: Ein Transformator besteht aus Leitungen und einem Eisenkern. Während des Betriebs erzeugen die Leitungen Wärme, und beim Magnetfluss im Eisenkern entstehen Ströme, die wiederum Wärme freisetzen. Die in Form von Wärme abgegebene Energie wird als aktiver Verlust bezeichnet. Unter Hysteresis versteht man den Wärmeverlust, der entsteht, wenn das Restmagnetfeld nicht vollständig in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Tatsächlich sind Elektrizität, Magnetismus und Licht alle nur verschiedene Formen von elektromagnetischen Wellen. ” Berechnung der Transformatorverluste Die Verluste eines Transformators bestehen aus zwei Teilen: Leerlaufverluste und Lastverluste. 1. Leerlaufverluste des Transformators: Die Leerlaufverluste eines Transformators werden auch als Eisenverluste bezeichnet. Sie gehören zu den Erregungsverlusten und hängen nicht von der Last ab. 1.1 Zusammensetzung der Leistungsverluste im Leerlauf Bei Transformatoren umfassen die Leistungsverluste im Leerlauf in der Regel die Hysteresieverluste des Kernmaterials, die Wirbelstromverluste sowie zusätzliche Verluste.