Leerlaufversuch am Einphasentransformator: Eisenverluste
Eingeordnet in Elektronik
Geschrieben am in 
Deutsch mit einer Größe von 2,58 KB
Praxis 12: Leerlaufversuch am Einphasentransformator
Trennung von Hysterese- und Wirbelstromverlusten
Einführung
Der Leerlaufversuch eines Transformators wird durchgeführt, indem eine der Wicklungen mit Nennspannung und Nennfrequenz gespeist wird, während die andere Wicklung offen bleibt. Der Test liefert den Wert der Eisenverluste sowie den Leerlaufstrom und ermöglicht es, die Wellenform dieses Stromes zu beobachten.
Grundlagen des Versuchs
Die im Leerlauf aufgenommene Leistung eines Transformators entspricht den Eisenverlusten, da die Kupferverluste aufgrund des geringen Leerlaufstroms vernachlässigbar sind. Die Eisenverluste setzen sich aus Hystereseverlusten und Wirbelstromverlusten zusammen.
Es gilt:
- P0: Im Leerlauf aufgenommene Leistung
- PFe: Summe der Eisenverluste
- PH: Hystereseverluste
- PF: Wirbelstromverluste
Die mathematischen Zusammenhänge lauten:
PH = kH · B2 · f
PF = kF · B2 · f2
Daraus ergibt sich für die Gesamtverluste: PFe = kH · f + kF · f2
Durch Messungen bei zwei verschiedenen Frequenzen lässt sich ein Gleichungssystem aufstellen, um die Konstanten zu bestimmen:
- P(40) = kH · 40 + kF · 402
- P(60) = kH · 60 + kF · 602
Das Produkt aus der Konstante kH und der Nennfrequenz ergibt die Hystereseverluste, während das Produkt aus kF und dem Quadrat der Nennfrequenz die Wirbelstromverluste definiert.
Konstante Induktion
Um die Induktion bei verschiedenen Frequenzen konstant zu halten, muss die Versorgungsspannung proportional zur Frequenz angepasst werden:
E1 = 4,44 · f1 · N1 · S · Bm
Da bei konstantem B das Verhältnis E/f konstant bleiben muss, gilt für die Spannungsanpassung:
U60 / 60 = U40 / 40 = konstant
Mit einem Oszilloskop kann zudem die Wellenform des Leerlaufstroms I0 analysiert werden.
Erforderliche Ausrüstung
- Einphasentransformator
- Leistungsmesser (True-RMS, da der Leerlaufstrom stark induktiv ist)
- Amperemeter und Voltmeter
- Oszilloskop
- Frequenzzähler
- Variable Spannungs- und Frequenzquelle