In meinem Beispiel hätte man nur Eisenverluste und die wirken sich nur auf den Strom aus aber nicht auf die Spannung.

Die magnetische Flussdichte im Kern ergibt sich aus der Spannung pro Wicklung integriert über die Zeit geteilt durch den Querschnitt des Kernes. Und das heisst sie ist unabhängig vom Strom.

Deine Überlegung ist prinzipiell richtig.
Du könntest sogar den Eisenkern ganz weglassen.
Dann wird wegen der geringeren Induktivität der Blindstrom zwar viel höher, aber da es keine R*I²-Verluste gibt, stört das kaum.

In der Praxis hat die Sache aber zwei Haken:
Zum einen ist die Sprungtemperatur von Supraleitern vom Magnetfeld abhängig. In sehr starken Magnetfeldern bricht die Supraleitung trotz Kühlung mit flüssigem Helium zusammen.

Gravierender aber ist die Tatsache, daß bei einem praktisch ausgeführten Transformator die Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung nicht perfekt ist.
Man nennt das Streuinduktivität und kann das im Modell durch in Reihe mit der Wicklungen eines idealen Transformators liegende Induktivitäten berücksichtigen.
Man kann das auch messen, indem man die Sekundärwicklung kurzschließt.

Diese Streuinduktivität sorgt für einen Innenwiderstand des realen Transformators, auch wenn supraleitendende Materialien verwendet werden.
Wegen dieses Innenwiderstands, kann aber der Strom nicht beliebig hoch werden.


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>wenn man die Wicklungen eines Trafos aus einem perfekten Supraleiter fertigen würde und der Leitungsquerschnitt damit beliebig klein sein kann,

Kann er ja nicht, und damit ist bereits eine Voraussetzung falsch!


>gäbe es dann noch einen Grund warum der Kern eines Trafos bei höherer Leistung grösser sein müsste.

Ja.


>Oder gibt es ausser dem Leiterwiderstand noch einen anderen begrenzenden Faktor?

Ja, die Saettigung des Eisens. Der Fluss muss halt hindurch, sonst gibt es keine magnetische Kopplung zwischen Primaer- und Sekundarseite.


>Der Kern wird bei einer höheren Stromstärke doch nicht schneller in die Sättigung kommen oder?

Aber sicher doch und um so frueher, je geringer der Querschnitt ist.



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Zitat : perl hat am  4 Dez 2004 00:55 geschrieben :

Gravierender aber ist die Tatsache, daß bei einem praktisch ausgeführten Transformator die Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung nicht perfekt ist. Man nennt das Streuinduktivität

Das reime ich mir etwas anders zusammen. Das Streufeld umfasst doch die Feldlinien, die in dem Raum ausserhalb des Eisens verlaufen, also im Kupfer und auf dem Rueckweg in der Luft, richtig? Sie erreichen darum die Sekundarwicklung nicht und koennen keine Energie auf die Sekundarseite einkoppeln, wirken sich aber als Induktivitaet der Primaeseite aus.

Nun haben Supraleiter die kuriose Eigenschaft, dass ihr Inneres stets frei von Magnetfeldern ist (Lippmann-Effekt, wenn ich nicht irre). Bildlich sieht man das daran, dass sie Feldlinien in die Umgebung verdraengen, beim Trafo also in den Eisenkern.

Das Streufeld wird also abgebaut, waehrend das Hauptfeld im Eisen einen Zuwachs bekommt, wenn man Kupfer durch Supraleiter ersetzt. Das Eisen muss sozusagen die Streufeldlinien mit aufnehmen.

Eine weitere Eigenschaft von Supraleitern ist, dass der Strom nur in einer duennen Huelle fliesst. Darum kommt man mit geringen Querschnitten aus, und es gibt weniger Platz fuer Streufeldlinien.

Darum meine ich, dass der Eisenkern eines Trafos mit Supraleitungswicklungen sogar staerker ausgelegt werden muss! Das vielbesungene Einsparungspotential erstreckt sich vor allen Dingen auf das eingesparte Kupfervolumen und die fehlenden Wicklungsverluste.

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Zitat : caes hat am  4 Dez 2004 02:14 geschrieben :

>wenn man die Wicklungen eines Trafos aus einem perfekten Supraleiter fertigen würde und der Leitungsquerschnitt damit beliebig klein sein kann, Kann er ja nicht, und damit ist bereits eine Voraussetzung falsch!

Es war ja auch nur eine theoretische Überlegung. Deshalb schrieb ich "perfekter" Supraleiter.

Zitat :

>Oder gibt es ausser dem Leiterwiderstand noch einen anderen begrenzenden Faktor? Ja, die Saettigung des Eisens. Der Fluss muss halt hindurch, sonst gibt es keine magnetische Kopplung zwischen Primaer- und Sekundarseite. >Der Kern wird bei einer höheren Stromstärke doch nicht schneller in die Sättigung kommen oder? Aber sicher doch und um so frueher, je geringer der Querschnitt ist.

Bevor ich hier noch völlig verwirrt bin ein Frage an alle:
Den magnetische Fluss ( in Vs ) kann man berechnen aus Spannung pro Wicklung integriert über die Zeit. Er ist also unabhängig von der Stromstärke. Ist das so richtig oder habe ich etwas Grundlegendes falsch verstanden?


Noch eine Frage
Ich möchte einen kleinen Trafo bauen um 3V nach 6V transformieren zu können. Ich brauche nämlich eine 6V Spannungsversorgung für eine Schaltung die galvanisch komplett von der Batterie getrennt sein soll.
Dafür wollte ich einen Ferrit Ring nehmen und ein paar Wicklungen drauf machen.
Wenn ich nicht ganz falsch liege sollte die Wicklungszahl und damit die Induktivität der Pimärwicklung (wenn die andere offen ist) so groß sein, dass im unbelasteten Zustand kaum Strom fliesst. Ausserdem muss man darauf achten, dass der Kern nicht in die Sättigung gerät. Gibt es noch andere wichtige Punkte, die ich beachten muss? Gut, den ohmschen Widerstand natürlich aber der sollte kein Problem sein.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: DrZoidberg am  4 Dez 2004 12:50 ]

DrZoidberg schrieb am 2004-12-04 12:41 :

>Bevor ich hier noch völlig verwirrt bin ein Frage an alle:
Den magnetische Fluss ( in Vs ) kann man berechnen aus Spannung pro Wicklung integriert über die Zeit. Er ist also unabhängig von der Stromstärke.

Noe, das widerspraeche Phi ~ I.

Mal so als Verstaendnishilfe, U und I wirken beide mit den magnetischen Groessen und der Zeit zusammen. Man kann sie nicht einfach isoliert betrachten. Gewissermassen haengt der ganze Rotz an einem gemeinsamen Faden.


>Noch eine Frage
Ich möchte einen kleinen Trafo bauen um 3V nach 6V transformieren zu können. Ich brauche nämlich eine 6V Spannungsversorgung für eine Schaltung die galvanisch komplett von der Batterie getrennt sein soll.

Dir ist aber schon klar, dass man Gleichstrom nicht transformieren kann, oder?



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Zitat :

Das Streufeld wird also abgebaut, waehrend das Hauptfeld im Eisen einen Zuwachs bekommt, wenn man Kupfer durch Supraleiter ersetzt. Das Eisen muss sozusagen die Streufeldlinien mit aufnehmen.

Wie ich schon sagte:
Man kann den Eisenkern ganz weglassen.
Dann ist die Kopplung, und damit die Streuinduktivität, nur noch eine Frage der Geometrie.

Supraleitende Magnete werden ohnehin ohne Eisenkern ausgeführt, da bei den verwendeten Feldstärken das Eisen schon längst in der Sättigung und somit nutzlos wäre.


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perl schrieb am 2004-12-04 15:32 :
>Man kann den Eisenkern ganz weglassen.
Dann ist die Kopplung, und damit die Streuinduktivität, nur noch eine Frage der Geometrie.

Aaaah, ich verstehe allmaehlich, was Du meinst. Man hat es nicht mit getrennten Wicklungen zu tun, sondern sie sind geschachtelt bzw. verschraenkt, und hat dann Streuungen durch die notwendigen Isolierzwischenraeume. Bemerkenswert, danke fuer die Erleuchtung...

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Zitat : caes hat am  4 Dez 2004 15:21 geschrieben :

DrZoidberg schrieb am 2004-12-04 12:41 : >Bevor ich hier noch völlig verwirrt bin ein Frage an alle: Den magnetische Fluss ( in Vs ) kann man berechnen aus Spannung pro Wicklung integriert über die Zeit. Er ist also unabhängig von der Stromstärke. Noe, das widerspraeche Phi ~ I.

Bei einer normalen Induktivität ist der Strom abhängig von der Spannung integriert über die Zeit. Deshalb entspricht ein Henry ja auch 1 Vs/A. Der Strom hängt also direkt von Spannung mal Zeit ab. Ich gehe dabei wieder von 0 Ohm Leitungswiderstand aus. Die Feldstärke im Kern hängt natürlich vom Strom ab, aber da der Strom direkt von Spannung*Zeit abhängt, kann man somit auch sagen, dass sich die Feldstärke aus Spannung*Zeit berechnen lässt ohne die Stromstärke berechnen zu müssen. Bei einem Transformator ist es genauso. Nur dass man hier im Gegensatz zur Induktivität nicht mal unbedingt in der Lage sein muss den Strom zu berechnen. Den Spannungsverlauf am Eingang zu kennen reicht aus. Der Stromverlauf wird "automatisch" so sein, dass alles passt.

Je höher die Stromstärke, desto grösser das vom Strom erzeugte Feld, aber das heisst nicht, dass das Feld im Kern dadurch auch grösser wird, denn der Strom in der Sekundärwicklung wird ja auch grösser und erzeugt ein entgegengesetztes Magnetfeld.

Zitat :

>Noch eine Frage Ich möchte einen kleinen Trafo bauen um 3V nach 6V transformieren zu können. Ich brauche nämlich eine 6V Spannungsversorgung für eine Schaltung die galvanisch komplett von der Batterie getrennt sein soll. Dir ist aber schon klar, dass man Gleichstrom nicht transformieren kann, oder?

Die Aussage ist so zwar nicht ganz richtig, aber ja, das ist mir völlig klar.
Ich hatte vor den Trafo mit 30kHz zu betreiben.

DrZoidberg schrieb am 2004-12-04 19:11 :
>>Dir ist aber schon klar, dass man Gleichstrom nicht transformieren kann, oder?

>Die Aussage ist so zwar nicht ganz richtig, aber ja, das ist mir völlig klar. Ich hatte vor den Trafo mit 30kHz zu betreiben.

Wenn Du Gleichstrom transformieren kannst, wieso brauchst Du dann 30kHz?






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Zitat : caes hat am  5 Dez 2004 05:13 geschrieben :

Wenn Du Gleichstrom transformieren kannst, wieso brauchst Du dann 30kHz?

Weil ich das Gerät mindestens ein paar Minuten lang ununterbrochen laufen lassen will und ein Transformator, der 3V Gleichspannung bei 3A mehrere Minuten lang transformieren kann, ziemlich groß und teuer wäre.

Zitat : DrZoidberg hat am  5 Dez 2004 11:40 geschrieben :

...ein Transformator, der 3V Gleichspannung bei 3A mehrere Minuten lang transformieren kann...

Aha. Weiter oben schriebst Du aber, Dir sei klar, dass man Gleichstrom nicht transformieren kann.

Also jedenfalls, wenn Du 3V DC in 6V DC verwandeln willst, laeuft das auf ein elektronisches Zerhacken in AC hinaus. Mit dem AC betreibt man dann entweder einen Trafo oder einen Spannungsvervielfacher mit Kondensatoren und Dioden, auch Ladungspumpe genannt. Fuer 3A ist letzteres aber ziemlich haesslich zu machen. Wenn Du das alles nicht moechtest, koenntest Du theoretisch auch einen Motor-Generator-Satz benutzen.

Also alles ziemlich unschoene Geschichten; vielleicht ist es einfacher, Du besorgst eine geeignete Spannungsversorgung.

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Zitat : caes hat am  5 Dez 2004 13:41 geschrieben :

Zitat : DrZoidberg hat am  5 Dez 2004 11:40 geschrieben : ...ein Transformator, der 3V Gleichspannung bei 3A mehrere Minuten lang transformieren kann... Aha. Weiter oben schriebst Du aber, Dir sei klar, dass man Gleichstrom nicht transformieren kann.

Deshalb schrieb ich ja auch, dass die Aussage so nicht ganz richtig ist. Damit meinte ich die Aussage, dass man Gleichstrom nicht transformieren kann. In gewissen Grenzen geht es schon.

Zitat :

Also jedenfalls, wenn Du 3V DC in 6V DC verwandeln willst, laeuft das auf ein elektronisches Zerhacken in AC hinaus.

Ja. Das meinte ich mit den 30kHz.

Zitat :

Mit dem AC betreibt man dann entweder einen Trafo oder einen Spannungsvervielfacher mit Kondensatoren und Dioden,

Ein Ladungsvervielfacher kommt in meinem Gerät auch zum Einsatz, aber nicht um die 3V zu transformieren.
Ausserdem ist es gar kein Problem 3A durch einen Vervielfacher zu schicken. 2 * 300uF und 2 schnelle Dioden reichen bei 30kHz dafür völlig aus.

Zitat :

Also alles ziemlich unschoene Geschichten; vielleicht ist es einfacher, Du besorgst eine geeignete Spannungsversorgung.

Den Transformator brauche ich aber, weil ich eine galvanische Trennung benötige.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: DrZoidberg am  5 Dez 2004 17:14 ]