Woher weiß der Trafo dass der Strom AC ist?

[JuniorPhysiker (Gast)]

Hallo,

Ich habe mich gerade gefragt woher der Trafo weiß dass der Strom 
Wechselstrom ist. Hört sich komisch an aber:
Wenn ich jetzt Strom mit 1 Hz an den Trafo anlege, funktioniert der 
Trafo dann noch? Was ist mit 0,1 Hz? Je weniger Hz desto eher wird es ja 
Gleichstrom. So wie ich das verstehe geht es bei einem Trafo ja darum 
dass die Stromänderung eine Spannung in die andere Spule induziert. 
Heißt das dass der Trafo einfach immer ineffizienter wird je kleiner die 
Frequenz ist?

[Wolfgang (Gast)]

JuniorPhysiker schrieb:
> Heißt das dass der Trafo einfach immer ineffizienter wird je kleiner die
> Frequenz ist?

Was heißt effizienter? Der Kern muss mit niedrigerer Frequenz immer 
größer werden, weil der Kern in seinem Magnetfeld nur eine bestimmt 
Energie speichern kann. Was meinst du, warum im Flugzeug für die 
Bordstromversorgung oft nicht 50Hz, sondern 400Hz verwendet werden: Weil 
die Trafos dann bei gleicher Leistung leichter sind. Und was meinst du, 
warum in Schaltwandlern gerne auch mal 1MHz verwendet wird: Weil die 
Spulen dann viel kleiner sein können.

[Michael B. (laberkopp)]

JuniorPhysiker schrieb:
> Wenn ich jetzt Strom mit 1 Hz an den Trafo anlege, funktioniert der
> Trafo dann noch?

Nur noch bis 4.5 Volt.

> Was ist mit 0,1 Hz?

Nur noch bis 0.45V.

Es darf je nach Trafo nur eine bestimmte Zeit eine bestimmte Spannung 
anliegen (Spannung * Zeit) dann sättigt er und funktioniert NICHT MEHR 
als Trafo nur noch als Draht.

Es ist also immer schlecht, ihn mit geringer Frequenz zu benutzen.

Bei steigender Freqeunz nehmen die verluste durch Eddy-Currents zu, er 
wird also heiss auch ohne sekundäre Belastung.

Also auch eine blöde Idee.

Lern einfach die Grundlagen des Elektromagnetismus.

[Alex G. (dragongamer)]

Beim Trafo ist es das Verändern des Magnetfeldes welches eine Spannung 
induziert (nicht das Vorhandensein des Magnetfelds alleine). Folglich 
wird bei kleinerer Änderung (durch niedrigere Geschwindigkeit) weniger 
induziert.

[Trafo-Folklore (Gast)]

JuniorPhysiker schrieb:

> Ich habe mich gerade gefragt woher der Trafo weiß dass der Strom
> Wechselstrom ist.

Das flüstern ihm die Maxwellschen Dämonen die zwischen den Blechen leben 
und deren Stoffwechselausscheidungen im laufe der Jahrzehnte als dünner 
brauner Belag sichtbar wird. 
(https://www.mikrocontroller.net/attachment/9473/Schwei_er_.JPG)

https://www.sciencenews.org/article/scientists-peek-inside-mind-maxwells-demon

https://en.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell

[Jim M. (turboj)]

JuniorPhysiker schrieb:
> Wenn ich jetzt Strom mit 1 Hz an den Trafo anlege, funktioniert der
> Trafo dann noch

Nicht sehr lange. Der Kern geht in Sättigung, der Strom wird nur noch 
durch den niedrigen ohmschen Widerstand der Wicklung begrenzt. Dadurch 
überhitzt er praktisch sofort.


Miss mal bei einem alten Trafo den DC Widerstand der primären Wicklung 
mit 'nem Multimeter.

Ach ja: Moderne Schaltnetzteile müssten IMHO eigentlich auch DC Input 
vertragen. Eine Ausnamhme wären PC Netzteile für 110V, die haben einen 
Verdoppler drin der nur mit AC arbeitet.

[Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)]

bitte hier nachlesen,
https://de.wikipedia.org/wiki/Ferromagnetismus


Ja der Kern vermag nur begrenzt magnetische Energie aufnehmen und an die 
sekundärspule übertragen, danach bewirkt er keine Gegeninduktion mehr 
und Xi der Primärspule sinkt auf nahezu Ri da Li gegen null sinkt.



Sättigung

Bei ferromagnetischen Stoffen tritt vielfach die 
Sättigungsmagnetisierung in Erscheinung, ein materialspezifischer 
Höchstwert der Magnetisierung  der auch durch Erhöhen der äußeren 
magnetischen Feldstärke  nicht überschritten werden kann. Die Ableitung 
der Magnetisierung nach der Feldstärke, die differentielle magnetische 
Suszeptibilität verschwindet im Sättigungsbereich.



Namaste

[U. B. (Gast)]

> Woher weiß der Trafo dass der Strom AC ist?

Braucht er doch gar nicht zu wissen.
Der Strom fliesst halt, und je nach Stärke (und Vorgeschichte) findet
er einen Punkt auf der Hystereseschleife ...

Ist der so entstehende magnetische Fluss NICHT konstant, entsteht in
allen vorhandenen Wicklungen eine Induktionsspannung proportional
zu dessen Änderungsgeschwindigkeit.
(Die Richtung der Spannung ergibt sich aus der Lenz-Regel.)

[Falk B. (falk)]

Transformatoren und Spulen

[Gerhard O. (gerhard_)]

Jim M. schrieb:
> Ach ja: Moderne Schaltnetzteile müssten IMHO eigentlich auch DC Input
> vertragen

Tun sie zum Teil schon. Wenn ich solche Netzteile repariere, betreibe 
ich sie aus Sicherheitsgründen immer aus Labornetzteilen. Da erspart man 
sich manchmal viel Kleinholz. Auch kann man dann mit dem Oszi und 
anderen geerdeten Meßgeräten gut ran. Geht aber nicht bei allen Designs.

[Frank B. (jeanluc7)]

Jim M. schrieb:
> JuniorPhysiker schrieb:
>> Wenn ich jetzt Strom mit 1 Hz an den Trafo anlege, funktioniert der
>> Trafo dann noch
>
> Nicht sehr lange. Der Kern geht in Sättigung, der Strom wird nur noch
> durch den niedrigen ohmschen Widerstand der Wicklung begrenzt. Dadurch
> überhitzt er praktisch sofort.
>

Und bitte eine Kleinigkeit nicht vergessen: Wenn Trafos "AC" wollen, 
dann sollte der Spannungsverlauf möglichst sinusförmig sein, denn in der 
Sekundärwicklung wird nicht dieselbe Kurve induziert, sondern ihre erste 
Ableitung.

[Falk B. (falk)]

@Frank B. (jeanluc7)

>Und bitte eine Kleinigkeit nicht vergessen: Wenn Trafos "AC" wollen,
>dann sollte der Spannungsverlauf möglichst sinusförmig sein, denn in der
>Sekundärwicklung wird nicht dieselbe Kurve induziert, sondern ihre erste
>Ableitung.

Sag das mal den Schaltnetzteilen, die funktionieren meist prima mit 
Rechtecksignalen. Außerdem übersiehst du hier ein "paar" Kleinigkeiten.

Die Spannung der Primärwicklung erzeugt einen magnetischen Fluß. Dieser 
ist das INTEGRAL der Eingangsspannung. Der magnetische Fluß durchsetzt 
ebenso die Sekundärspule (magnetische Kopplung aka Transformator). Die 
1. Ableitung der Flußänderung induziert eine Spannung in der 
Sekundärspule.

Ergo. Interal und Ableitung heben sich auf, der ideale Trafo 
transformiert Spannungen ohne Verzerrung etc.

[Frank B. (jeanluc7)]

Nun war hier ja von einem Trafo die Rede -Schaltnetzteile spielen in 
einer anderen Liga. Hier nimmt man Rechteckspannungen, um Verluste in 
den Schaltern klein zu halten.

Grundsätzlich hast Du aber Recht, wenn primärseitig eine eingeprägte 
Spannung eingespeist wird. Wenn hingegen der Strom konstant ist, dann 
kommt sekundärseitig tatsächlich die Ableitung der Primärschwingung 
heraus. Netztrafos sind gewöhnlich spannungsgeprägt, während man es bei 
trafogestützten Oszillatoren eher mit Stromprägung zu tun hat.

[Joachim B. (jar)]

>Woher weiß der Trafo dass der Strom AC ist?

Jeder Trafo weiss das, das kann befohlen werden!

[Jens G. (jensig)]

>Nun war hier ja von einem Trafo die Rede -Schaltnetzteile spielen in
>einer anderen Liga. Hier nimmt man Rechteckspannungen, um Verluste in
>den Schaltern klein zu halten.

Ob Du das Ding Trafo nennst, oder Übertrager, oder sonstwie, spielt hier 
keine Rolle. Wichtiger ist, wie das Ding angesteuert wird. Und 
demzufolge können Teile, die nach dem Flyback-Prinzip angesteuert 
werden, nicht gemeint sein, denn da geht es ja nicht um das 
transformatorische Prinzip.

>Grundsätzlich hast Du aber Recht, wenn primärseitig eine eingeprägte
>Spannung eingespeist wird.

Darum geht es hier offensichtlich ...

Wenn hingegen der Strom konstant ist, dann

... ist die Ausgangsspannung null - naja, bei DC-Strom zumindest ;-)

>kommt sekundärseitig tatsächlich die Ableitung der Primärschwingung
>heraus. Netztrafos sind gewöhnlich spannungsgeprägt, während man es bei
>trafogestützten Oszillatoren eher mit Stromprägung zu tun hat.

[Falk B. (falk)]

@ Frank B. (jeanluc7)

>Nun war hier ja von einem Trafo die Rede -Schaltnetzteile spielen in
>einer anderen Liga.

NNö.

> Hier nimmt man Rechteckspannungen, um Verluste in
> den Schaltern klein zu halten.

Es gibt auch Schaltnetzteile mit Sinusspannung, u.a. den [[Royer 
Converter]].

>Grundsätzlich hast Du aber Recht, wenn primärseitig eine eingeprägte
>Spannung eingespeist wird.

Nicht wahr?

> Wenn hingegen der Strom konstant ist, dann
>kommt sekundärseitig tatsächlich die Ableitung der Primärschwingung
>heraus.

Nö, jeder Stromwandler beweist dir das Gegenteil ;-)

> Netztrafos sind gewöhnlich spannungsgeprägt, während man es bei
>trafogestützten Oszillatoren eher mit Stromprägung zu tun hat.

Hör auf mit deinen peinlichen Ausreden und steh einfach mal dazu, daß 
deine Aussage schlicht falsch war!

[Falk B. (falk)]

@Jens G. (jensig)

>demzufolge können Teile, die nach dem Flyback-Prinzip angesteuert
>werden, nicht gemeint sein, denn da geht es ja nicht um das
>transformatorische Prinzip.

Auch falsch. Auch ein SpeicherTRAFO ist ein TRAFO!! Auch dort durchsetzt 
der magnetische Fluß möglichst vollständig beide Spulen.

[Frank B. (jeanluc7)]

Falk B. schrieb:
>
>> Wenn hingegen der Strom konstant ist, dann
>>kommt sekundärseitig tatsächlich die Ableitung der Primärschwingung
>>heraus.
>
> Nö, jeder Stromwandler beweist dir das Gegenteil ;-)

Bitte führe Dir den Unterschied zwischen strom- und spannungsgeprägter 
Zuführung vor Augen, dann wird Dir klar, dass es da einen Unterschied 
gibt. wenn Du mir nicht glauben möchtest, dann schau bitte 
beispielsweise hier nach: 
https://de.wikibooks.org/w/index.php?title=Physikalische_Grundlagen_von_Transformatoren#Betrieb_mit_einer_Dreieckspannung

> Hör auf mit deinen peinlichen Ausreden und steh einfach mal dazu, daß
> deine Aussage schlicht falsch war!

Dieser Ton ist genau der Grund, warum ich hier gewöhnlich lediglich 
manchmal mitlese. Müssen solche Pampereien denn sein?

[Jens G. (jensig)]

@ Falk B. (falk)

>@Jens G. (jensig)

>>demzufolge können Teile, die nach dem Flyback-Prinzip angesteuert
>>werden, nicht gemeint sein, denn da geht es ja nicht um das
>>transformatorische Prinzip.

>Auch falsch. Auch ein SpeicherTRAFO ist ein TRAFO!! Auch dort durchsetzt
>der magnetische Fluß möglichst vollständig beide Spulen.

Klar, aber da geht es nicht um eine in einem bestimmten Verhältnis 
transformierte Spannung.

[Jens G. (jensig)]

@ Frank B. (jeanluc7)

>Dieser Ton ist genau der Grund, warum ich hier gewöhnlich lediglich
>manchmal mitlese. Müssen solche Pampereien denn sein?

Gewöhn' Dich einfach dran, dann lebt es sich hier einfacher ...

[Falk B. (falk)]

@Jens G. (jensig)

>>Auch falsch. Auch ein SpeicherTRAFO ist ein TRAFO!! Auch dort durchsetzt
>>der magnetische Fluß möglichst vollständig beide Spulen.

>Klar, aber da geht es nicht um eine in einem bestimmten Verhältnis
>transformierte Spannung.

Aber sicher, wenn gleich dabei die Zeiten Leit- und Sperrphase eine 
Rolle spielen.

[Wolfgang R. (Firma: www.wolfgangrobel.de) (mikemcbike)]

JuniorPhysiker schrieb:
> Ich habe mich gerade gefragt woher der Trafo weiß dass der Strom
> Wechselstrom ist.

Das weiß der intuitiv... ähhh, induktiv. ;-)