Brummen im Trafo
Warum brummt es in einem Transformator-Haus, obwohl sich ja da drin nichts bewegt?
4 Antworten
Da drin bewegt sich eine Menge!
Ein Transformator wandelt elektrische Energie in magnetische um und diese dann wieder in elektrische. Dabei kann das Verhältnis von Strom zu Spannung verändert werden wärend das Produkt aus Strom und Spannung (=Leistung) theoretisch gleich bleibt.
Das sehr starke und energiereiche Magnetfeld zieht aber das Metall des Transformators mit einer gewaltigen Kraft an, auch die Spulen die die Magnetfeler erzeugen bzw. umwandeln erzeugen eine Gegenkraft und sind damit ebenfalls einer mechanischen Kraft ausegsetzt.
Die Netzspannung polt sich 100x pro Sekunde um, es gibt 50 positive und 50 negative Impulse pro Sekunde, also 50 pos->neg zyklen pro Sekunde, also 50Hz Stromfreuenz. Jeder Impuls erzeugt ein Magnetimpuls, also ist der Kern des Transformators 100x in der Sekunde starken mechanischem Druck und Zug ausgesetzt, der gesamte Transformator verbiegt sich dabei und entspannt sich in den Pulspausen. Der gesamte Transformator vibriert dadurch und diese Vibration die sich auch auf die Luft überträgt erzeugt dieses typische 100Hz brummen. Teile des Transformators werden bei jedem Impuls in die gleiche Richtung verformt, andere sind Polaritätsabhängig mit Kräften belastet, daher kommt dieses Kernige Brummen zustande da jede zweite Halbwelle durch zusammenarbeit aller belasteten Teile besonders stark ist, die dazwischen liegenden Halbwellen arbeiten teils gegeneinander und schwächen den Effekt. Das Ohr hört dadurch eine Überlagerung aus 50Hz und 100Hz Ton der als kerniges Brummen empfunden wird.
Bei einem Trafohaus wird Drehstrom verwendet, hier hat man es mit 3 Transformatoren in einem zu tun die mit 120° Phasenversatz betrieben werden. Diese drei "abwechselnd" brummenden Transformatoren erzeugen dann das typische "Trafohaussummen" das aus noch mehr Freuenzgemischen besteht da sich hier noch mehr verschiedene Brummtöne überlagern.
Und dann sind in einem Trafohaus noch mehr bewegliche Teile drin als man einfach so vermuten würde. Die Verlustleistung muss abgeführt werden und die Spulen müssen gegen den Kern isoliert sein bzw. die Windungen der Spulen müssen auch untereinander isoliert sein. Dafür ist der Transformator mit Öl gefüllt. Bei "kleineren" Trafos wie man sie von Trafohäuschen kennt zirkuliert das Öl durch die Hitze, das heiße Öl steigt auf, wird in einen Kühler (Wie beim Auto) geleitet und wenn es abgekühlt ist, sinkt es nach unten und fließt unten wieder in den Trafo rein. Bei sehr kleinen Trafos zirkuliert das Öl nur zwischen dem Kern und der Außenverkleidung die Kühlrippen hat. Was man sieht ist nicht der eigentliche Trafo sondern nur die Verkleidung die das Öl drin hält. Bei sehr großen Trafos werden auch Pumpen und richtig große Kühler eingesetzt.
Kommt immer auf die Leistung an. Irgendwohin müssen die ca. 10% Verlustleistung ja hin. Flitzen da viele Kilowatts druch, wird der Trafo sehr gut beheizt und die einfachste Kühlmaßnahme ist eine Ölfüllung die vor allem bei hohen Spannungen auch isoliert und so weiter Kosten senkt durch einsparung von festen isolierstoffen.
Korrektur zu
"Die Netzspannung polt sich 100x pro Sekunde um, es gibt 50 positive und 50 negative Impulse pro Sekunde, also 50 pos->neg zyklen pro Sekunde, also 50Hz Stromfreuenz. Jeder Impuls erzeugt ein Magnetimpuls, ..."
Da Ortsnetztransformatoren mit sinusförmigen Spannung betrieben werden, ist die Belastung eben nicht impulsförmig, sondern stetig der Sinusfunktion entsprechend. Allenfalls folgt die mechanische Beanspruchung einer sin²-Funktion.
Gruß vom Geographen
Impulse können durchaus auch vom perfekten Diracimpuls abweichen.
Und wenn man einen Sinus in seine Bestandteile zerlegt, dann kann man auch von Impulsen reden. Niemand behauptet, dass ein Impuls ein perfekter Dirac sein muss oder irgendwie sonst rechteckförmig.
Das man es hier mit einem periodischen Signal zu tun hat das Sinusförmig ist ändert nichts an der Tatsache, dass die Bestandteile des Sinus für sich gesehen Impulsbelastungen hervorrufen.
Und wenn Du da schon so kleinlich bist, dann musst Du auch die Remanenz des Trafokerns berücksichtigen was dann gerade in einem Transformator eher stoßweise Kräfte im Kern erzeugt statt sanfte, sinusförmige Bewegungen!
Impulse können durchaus auch vom perfekten Diracimpuls abweichen.
Und wenn man einen Sinus in seine Bestandteile zerlegt, dann kann man auch von Impulsen reden. Niemand behauptet, dass ein Impuls ein perfekter Dirac sein muss oder irgendwie sonst rechteckförmig.
Das man es hier mit einem periodischen Signal zu tun hat das Sinusförmig ist ändert nichts an der Tatsache, dass die Bestandteile des Sinus für sich gesehen Impulsbelastungen hervorrufen.
Und wenn Du da schon so kleinlich bist, dann musst Du auch die Remanenz des Trafokerns berücksichtigen was dann gerade in einem Transformator eher stoßweise Kräfte im Kern erzeugt statt sanfte, sinusförmige Bewegungen!
der trafo selbst brummt,er muss ja ständig von hochvolt in niedervolt den strom sozusagen zerhacken,dabei entsteht wärme und geräusch!
Da wird kein Strom zerhackt, er kann auch Spannung von Niedervolt in Hochvolt umwandeln, oder die Spannung bleibt gleich, rein 230 V und raus auch 230 V.
Der Transformator besteht aus Kupferwicklungen und einem "Blechpaket" diese Bleche schwingen mit und erzeugen das Brummen
das errinnert mich an den gemeinen witz:
im Physikunterricht fragt Ulrike: "herr Schmidt, warum brummt ein transformator?"
da antowortet der Lehrer: "wenn du 50 mal in der Sekunde deine Periode hättest, würdest du auch brummen"
lg, Anna
Sehr ausführliche Antwort...
Moderne Trafos sind auch in Trockenausführung, ohne Öl.