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Forum: "Transformator Widerstand"

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Transformator Widerstandneuen Beitrag schreiben zur Forenübersicht   Seitenanfang
von: rhauda Userprofil anzeigen Nachricht senden erstellt: 12.05.2009 18:01:30

Ich helfe meiner Tochter gerade, sich auf eine Physikarbeit vorzubereiten.
Ergebnis: ich bin jetzt richtig gut, sie hat immer noch keine Ahnung.

Da ich in meinem Leben nur ein Halbjahr lang Physik gehabt habe, hier meine dumme Fragen an die Fachleute:

1) Wenn bei einem Transformator an die Sekundärspule ein Widerstand angelegt ist, hat der dann Einfluss auf die Werte in Primärspule? Ich glaube nicht, würde keinen Sinn machen, aber lieber frag ich noch einmal zurück.

2) Wenn an der Sekundärspule parallel geschaltet ein Widerstand mit 6 Ohm und einer mit Leistungsaufnahme 12 Watt geschaltet sind:

muss man dann die aus Widerstandsformel und Voltampere ausgerechneten Ampere- und Voltzahlen am Ende addieren um an die richtigen Messwerte zu kommen?

Hoffentlich gibt es hier Fachleute. Wäre für eine Erklärung dankbar.



erste hilfeneuen Beitrag schreiben zur Forenübersicht   Seitenanfang
von: jamjam Userprofil anzeigen Nachricht senden erstellt: 13.05.2009 09:10:52 geändert: 13.05.2009 09:13:34

vielleicht hilft das bei der ersten Frage:

http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph10/musteraufgaben/12_transformator/widerst_trafo/widerstand_trafo.htm

Zur zweiten Frage:
Spannung ung Strom addieren macht kein Sinn. Addieren kann man nur Größen mit gleicher Einheit!
Du würdest ja auch nicht 1kg mit 1cm addieren.

Wenn es nicht weiter hilft, ich versuche dran zudenken morgen nochmal reinzuschauen.

P.S.: Beim zweiten Lesen. Meinst du die Spannungen addieren? Bzw. die Ströme addieren?
Spannungen: Bei Parallelschaltung ist die Spannung über den Widerständen immer gleich.
Ströme: Allegemein gesprochen. Bei Parallelschaltung ja.


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von: elcength10 Userprofil anzeigen Nachricht senden erstellt: 14.05.2009 07:53:27 geändert: 14.05.2009 07:58:21

Guten Abend, rhauda.


Wenn bei einem Transformator an die Sekundärspule ein Widerstand angelegt ist, hat der dann Einfluss auf die Werte in Primärspule?

Wenn ich Dich richtig verstehe, ist auf der Unterspannungsseite (Sekundärseite) als Last ein OHMscher Widerstand an die Klemmen angeschlossen, ja?

Zu Deiner Ernüchterung: Die Spannungs- und Stromverhältnisse von Unterspannungsseite zu Oberspannungsseite hängen von der Last auf der Unterspannungsseite ab!
Das folgt sofort aus den sogenannten Transformatorgleichungen.

Die physikalische Ursache dafür ist das induktive Wesen der Spule: Die primärseitige Oberspannungswicklung und die sekundärseitige Unterspannungswicklung sind im Transformator dicht beieinander, so daß ohne Stromfluß von der Oberspannungsseite in die Unterspannungsseite die Energie ausschließlich über das magnetische Feld der Spulen übertragen werden kann.
("galvanische Trennung")

Die Spulen sind "magnetisch gekoppelt" und wirken auf die jeweils andere Spule als "Gegeninduktivität". Das heißt, die Oberspannungswicklung ist von einem Magnetfeld umgegeben und wirkt auf die Unterspannungsseite, und die Unterspannungswicklung ist von einem Magnetfeld umgeben und wirkt zurück auf die Oberspannungsseite.

Deswegen fangen Ingenieure beim Zeichnen des Zeigerbilds für den Transformator immer mit der Last an, denn die Belastung bestimmt alle Spannungen und Ströme.


Ich nehme an Deine Tochter ist mit dem Trafo im Rahmen der 9. Klasse oder 10. Klasse Physik konfrontiert.
Dann ist das alles eher einfach gehalten, weil größtenteils die mathematischen und elektrotechnischen Mittel zur Berechnung des Trafos nicht bereitstehen (Differentialgleichungen, komplexe Wechselstromrechnung).


Ich hau Dir einige Formeln hin, die mir aus dem Kopf einfallen und die für schulische Aufgaben geeignet sind.

U1/U2 = WURZEL (L1/L2)

ü = U1/U2

ü = I2/I1
(Achtung: I andersherum wie U!)

ü = N1/N2


Wie erkennbar ist:
Ein Trafo der Spannung hochtransformiert, transformiert unweigerlich den Strom runter.
Ein Trafo der Strom hochstransformiert, transformiert unweigerlich die Spannung runter.

Deswegen ist Drehstromübertragung überhaupt sinnvoll, denn das Hochspannen der Spannung führt zu einem geringen Strom und wegen

P = I2 * R

sinken die Verluste auf den Übertragungsleitungen -- und das ganze ist effizient.


R1 = ü2 * R 2
(Der Wechselstromwiderstand wird mit dem Quadrat des Übersetzungsverhältnisses von einer Seite auf die andere übertragen.)


Wenn an der Sekundärspule parallel geschaltet ein Widerstand mit 6 Ohm und einer mit Leistungsaufnahme 12 Watt geschaltet sind

...faßt Du beide Widerstände als Parallelschaltung zusammen. Den Widerstand bekommst Du aus der Leistungsaufnahme über

P = U2 / R = I2 * R



Voltampere

...ist die Einheit der Scheinleistung.
[S] = VA

Was willst Du damit machen?



Die Schwierigkeit ist, daß man Dir nicht richtig helfen kann, wenn Du keine vollständige Aufgabenstellung hinschreibst.
Was ist gegeben? Was ist gesucht? Was soll wie berechnet werden?


Allgemeine Betrachtungen zum Transformator bedürfen elektrotechnischer Methoden aus dem 2. und 3. Semester. Für alles andere muß es konkret sein, sonst stochert man im Ungewissen.


Gute Nacht


Danke!neuen Beitrag schreiben zur Forenübersicht   Seitenanfang
von: rhauda Userprofil anzeigen Nachricht senden erstellt: 14.05.2009 14:10:24

Auf 4t ist Verlass!
Jetzt ist mir einiges klarer. Ich selbst habe so gut wie kein Physik gehabt in der Schule, bin deshalb völlig unbeleckt. Aber man lernt ja nie aus# und Eure Erklärungen haben gut geholfen.


Hilfe für Dich.neuen Beitrag schreiben zur Forenübersicht   Seitenanfang
von: elcength10 Userprofil anzeigen Nachricht senden erstellt: 14.05.2009 18:03:16 geändert: 14.05.2009 18:19:44

Guten Morgen, rhauda.

Ich habe mir zu Deiner 2. Frage ein Beispiel ausgedacht, was für mich als Starkstromelektrotechniker sinnvoll erscheint.

Aufgabe : Ein idealer Transformator wird primärseitig an eine starre 50-Hertz-Quelle mit 1000 V angeschlossen. Die Oberspannungswicklung hat 760 Windungen, die Unterspannungswicklung 40. Sekundärseitig ist der Übertrager von zwei parallelen Verbrauchern belastet. Der Widerstand der ersten Last ist 19 Ohm, die Leistungsaufnahme der zweiten 111 Watt.

1. Berechnen Sie den Strom, der durch die zweite Last fließt!

2. Berechnen Sie den Primärstrom!

3. Was ist für den Übertrager die größere Last?



Lösung :

Ersatzschaltbild!

http://www.bilder-hochladen.net/files/6ju1-r-jpg.html

Randbemerkung: *Ich* würde den Sekundärstrom in die entgegengesetzte Richtung einzeichnen, da das die Betrachtungsweise des Trafos als symmetrischer Vierpol ist. Den Sekundärstrom in die gleiche Richtung wie den Primärstrom zu zeichnen, wäre "Kettenbepfeilung" des Vierpols und bis auf die Behandlung der Asynchronmaschine sollte man tunlichst auf den Mist verzichten, da die Kettenbepfeilung viele Vorzeichen in den Gleichungen ändert und sowas erfahrungsgemäß böse an den Baum gehen kann. Für den Schüler ist es jedoch besser, da auf der Sekundärseite das Verbraucherzählpfeilsystem angewandt werden kann, d.h. Strom und Spannung in die gleiche Richtung. Es gibt dann in den einfachen Gleichungen zum Rechnen keine Vorzeichenprobleme.




Übersetzungverhältnis ausrechnen

ü = N1/N2 = 760/40
ü = 19



Umrechnung auf die Unterspannungsseite

ü = U1/U2

U2 = U1/ü = 1000V/19
U2 = 52,6V



zweite Last ausrechnen

Parallelschaltung: Die Spannung über allen Zweigen ist gleich.

P = U22/R2

R2 = U22/P = 52,62V2/111W
R2 = 24,9 Ohm



Zu 1.: Strom durch die zweite Last ausrechnen

R = U/I

R2 = U2/IR2

IR2 = U2/R2 = 52,6V/24,9Ohm
IR2 = 2,11A



Sekundärstrom ausrechnen

Entweder Zusammenfassen der Lasten als Parallelschaltung

R = R1 || R2

R = R1*R2/(R1)+R2)
R = 11,1 Ohm

und dann den Sekundärstrom bestimmen

R = U2/I2

I2 = U2/R = 52,6V/11,1Ohm
I2 = 4,74A


oder Stromfluß durch die erste Last ausrechnen und mit dem Knotensatz den Sekundärstrom bestimmen:

R = U/I

R1 = U2/IR1

IR1 = U2/R2 = 52,6V/20Ohm
IR1 = 2,63A

I2 = IR1 + IR2 = 2,63A + 2,11A
I2 = 4,74A



Zu 2.: Umrechnung auf die Oberspannungsseite, Primärstrom

ü = I2/I1

I1 = I2/ü = 4,74A/19
I1 = 0,25A = 250 mA



Zu 3.: Belastung des Übertragers

Die größere Laste ist der Widerstand mit dem geringeren Wert, da dieser mehr Strom zieht und den Transformator stärker belastet.
(Gilt allgemein für jede Quelle! Verbraucher mit geringem Widerstand = große Last, Verbraucher mit hohem Widerstand = kleine Last.)



Keine Ahnung, was die konkrete Aufgabenstellung war bezüglich der zwei Widerstände, aber hoffentlich habe ich halbwegs gut geraten und das Beispiel hilft Dir.


Tschau



Nachtrag
Die einfachste Ergebniskontrolle ist die Anwendung des Energieerhaltungssatzes. Die eingespeiste Leistung auf der Primärseite muß bei einem idealen Transformator gleich der Leistung auf der Sekundärseite sein.
Oder elektrotechnisch genauer: Die Durchgangsleistung ist mit der Eigenleistung identisch.

Man rechnet

U1 * I1 = U2 * I2

und es muß auf beiden Seiten die gleiche Leistung herauskommen. Dann ist die Chance groß, daß richtig gerechnet worden ist.


Für mein Beispiel oben:

U1 * I1 = 1000V * 0,25A = 250W
U2 * I2 = 52,6V * 4,74A = 249,3W

...ist also, von Rundungsfehlern in der Mitnahme der Zwischenergebnisse abgesehen, korrekt.


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von: rhauda Userprofil anzeigen Nachricht senden erstellt: 14.05.2009 20:35:51

Ich habe mir deine Erklärungen kopiert und abgespeichert.
Am Wochenende werde ich das mal durchgehen.
Zwar geht das über das hinaus, was meine Tochter in Klasse 8 machen muss, aber beim Studieren der materie bin ich selbst auf den Geschmack gekommen. Ich wusste gar nicht, dass Physik so interessant sein kann.

Also nochmal Danke für Deine Mühe.


Nachtrag: Frageneuen Beitrag schreiben zur Forenübersicht   Seitenanfang
von: elcength10 Userprofil anzeigen Nachricht senden erstellt: 16.05.2009 17:48:38

Nimm es mir nicht uebel - aber Du sagst, Du hast in Deiner ganzen Schulzeit nur 1/2 Jahr Physik erteilt bekommen. Wie ist das moeglich? Und wie ist es ohne kontinuierlichen 5jaehrigen Physikunterricht von der 6.-10. machbar, ueberhaupt irgendeinen Schulabschlusz zu erhalten?

Deine Allgemeinbildung hat damit ein Loch von biblischen Ausmaszen; die anderen Naturwissenschaften sind vom Fehlen von Physik unmittelbar betroffen, gleiches gilt fuer die Polytechnik.

Welche Sonderwege bist Du gegangen, um 1. den Schulabschlusz (d.h. 10. Klasse) nachholen zu duerfen, dann das Abitur (12. Klasse) und dann das Lehrerstudium??

Viele Gruesze


sonderwege?neuen Beitrag schreiben zur Forenübersicht   Seitenanfang
von: rhauda Userprofil anzeigen Nachricht senden erstellt: 16.05.2009 22:37:12 geändert: 16.05.2009 22:37:26

Es gab keinen. Ich bin jetzt 47 und damals war es halt so. Wir hatten keinen Physiklehrer.
du wirst es nicht glauben, aber man kann ohne Physik überleben. Knapp, aber es geht


;-)neuen Beitrag schreiben zur Forenübersicht   Seitenanfang
von: elcength10 Userprofil anzeigen Nachricht senden erstellt: 17.05.2009 17:23:49

Damals war es so?

In Ostdeutschland haettest Du ohne Physik die letzten 60 Jahre keinen Schulabschlusz bekommen. Meine Mutter ist viel aelter als Du und sie hat von 1958-1963 in der zehnklassigen Schule voellig regulaer Physik gehabt.

Schaetz Dich gluecklich, dasz das Dein Agrarstaat Bayern vor seiner korrupten Zwangsindustrialisierung locker gesehen hat.

Und dasz es keinen Lehrer gab, das kenne ich nur aus meiner Nachwendeschulzeit vom Sinnlosfach Ethik, was ohnehin niemand braucht. Ansonsten war Unterrichtsausfall vollstaendig unbekannt. Das existierte nicht bzw. kam spaeter auf, als Mitte der 90er die alten Strukturen (Lehrkraeftezahl, Schulnetzdichte) sukzessive abgetragen worden sind.


.neuen Beitrag schreiben zur Forenübersicht   Seitenanfang
von: palim Userprofil anzeigen Nachricht senden erstellt: 17.05.2009 17:27:09

Ich kenne auch Schüler bzw. inwischen erwachsene Menschen, die in ihrer Schullaufbahn bestimmte Fächer über einen längeren Zeitraum nicht hatten, weil keine Lehrer dafür da waren.

Und darauf gehen wir auch wieder mit großen Schritten zu, denn es fehlen ja für bestimmte Fächer viele Lehrer, die man nicht von heute auf morgen backen kann.

Palim


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