Phyisk Protokoll Transformator Wirkungsgrad - wie?
Hallo Leute,
dieses Protokoll haben wir in Physik letzte Stunde ausgehändigt bekommen und sollen es nun durchdenken.
Aufgabe Nummer 1 ist ja nur aufbauen und Messen, Nummer 2 ist aus den Messwerten die Leistung berechnen, aber bei Nummer 3 wüsste ich jetzt zwar noch, wie man das vergleicht, aber auf die Frage "Wo ist der Rest hin?" weiß ich leider keine Antwort. Was würdet ihr dazu sagen?
Und weiß jemand, wie man den Wirkungsgrad in Aufgabe 4 berechnet?
Vielen Dank für eure Denkhilfe😁
3 Antworten
Der Wirkungsgrad η berechnet sich zu:
η = P_out/P_in
wobei P die entsprechende Leistung ist. Es gilt dabei stets: η <= 1.
Nun zu dem Punkt wo die übrige Leistung verloren gegangen ist.
1.) Die verwendeten Leitungen sind besitzen stets einen gewissen ohmschen Widerstand, welcher klein und für die meisten Berechnungen auch vernachlässigbar ist, der jedoch bei Stromfluss zu einer zusätzlichen Verlustleistung führt. Es wird dabei elektrische Energie in Wärme umgewandelt.
2.)
Der Transformator ist in eurer Betrachtung idealisiert worden. Auch hier gilt es die endlichen ohmschen Widerstände der Primär- und Sekundär-Wicklungen nicht zu vergessen. Auch diese führen zu einer Umwandlung von elektrischer in Wärmeenergie.
3.)
Den Eisenkrern des Transformators durchsetzen veränderliche Magnetfelder, welche ja notwendig sind für die korrekte Funktionsweise des Trafos. Dies führt jedoch nach dem Induktionsgesetz zu einer Induzierten Spannung, welche hier zu Kreisströmen im Eisenkern führt. Der Eisenkern besitzt dabei ebenfalls einen endlichen ohmschen Widerstand und auch hier wird somit elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt. (Man spricht auch von Wirbelstromverlusten)
https://www.energie.ch/eisenverluste
4.)
Durch die ständige Ummagnetisierung des Eisenkerns treten sogenannte Hystereverluste auf. Diese führen ebenfalls zu einer Umwandlung von elektrischer in Wärmeenergie.
https://www.energie.ch/eisenverluste
5.)
Zu guter letzt sei noch zu erwähnen, dass auch die Messgeräte hier idealisiert betrachtet wurden. In Realität besitzen aber auch diese Verluste. So wird auch in diesen elektrische in Wärmenergie umgewandelt.
...
Die gennanten sollten den relevanten Teil der vernachlässigten Verluste abdecken.
Du solltest auch noch beachten, dass du mit den Werten U1 und I1 der Primärseite nur die Scheinleistung S1=U1*I1 berechnen kannst. U1 und I1 sind ja nicht genau in Phase. Das führt zu einer Abweichung von S2=P2=U2*I2, der Wirkleistung sekundär.
Die Blindleistung kann man aber aus den Werten herausrechnen, wenn du mehrere Lastzustände durchgemessen hast.
Na wo wird die Verlustleistung stecken? Hast du den Trafo mal angefasst und was gefühlt?
Es gibt auch Blindleistung die sich bei kleiner Last bemerkbar macht.
Naja, aber thermische Energie kann doch nicht alles sein, oder?😅