Elektrische Maschinen Teil: 1 u. 2
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Prof. Dr.-Ing. E. Nolle 2-7<br />
<strong>Elektrische</strong> <strong>Maschinen</strong><br />
2.3 Ersatzschaltung<br />
2.3.1 Leerlauf und Magnetisierung<br />
Betreibt man den sekundärseitig leer laufenden Transformator am Netz, so nimmt er eine gewisse<br />
Wirkleistung P10 und überwiegend induktive Blindleistung Q10 auf.<br />
Dabei setzt sich die Wirkleistung aus 2 Anteilen, den<br />
2<br />
R I<br />
P1 Cu 0 = 1Cu<br />
10<br />
= Wicklungsverlusten bei I10 und<br />
PvFe = P10<br />
− P1<br />
Cu0<br />
= Eisenverlusten<br />
zusammen, wobei normalerweise letztere dominieren und zur Ummagnetisierung des Kernes benötigt<br />
werden. Diese lassen sich im Sinne einer Ersatzschaltung näherungsweise durch einen auf die<br />
Eingangsspannung U1 bezogenen Eisenverlustwiderstand berücksichtigen<br />
2<br />
U1<br />
R Fe = .<br />
PvFe<br />
(Die Näherung besteht darin, dass hierbei der Spannungsabfall an R1Cu und X1σ vernachlässigt wird.)<br />
Die Blindleistung wird, wegen der endlichen Permeabilität des Kernmaterials, für den Aufbau des<br />
Magnetfeldes benötigt und durch eine Hauptinduktivität bzw. bei sinusförmigen Vorgängen einen<br />
Hauptblindwiderstand<br />
2<br />
U1<br />
X h = ω Lh<br />
=<br />
Q10<br />
berücksichtigt.<br />
Mit dem beim Leerlaufversuch üblicherweise gemessenen Leerlaufstrom I10 definiert man zusammen mit<br />
dem Bemessungsstrom I1N den relativen Leerlaufstrom<br />
I10<br />
i 10 = ,<br />
I1N<br />
sowie den<br />
PvFe<br />
U1<br />
I Fe = =<br />
Eisenverluststrom<br />
und den<br />
U1<br />
RFe<br />
2 2<br />
I = I − I Magnetisierungsstrom,<br />
μ<br />
10<br />
Fe<br />
aus dem sich dann auch ohne Q10 der Hauptblindwiderstand näherungsweise bestimmen lässt<br />
U1<br />
X h = .<br />
I μ<br />
Dabei handelt es sich bei den o. g. Strömen um deren Effektivwerte, die sich für sinusförmige Verläufe<br />
direkt aus der entsprechenden Zeigergleichung ergeben<br />
I 10 = I Fe + I μ ,<br />
wobei I Fe und I μ senkrecht aufeinander stehen.<br />
Bild 2.8 zeigt eine für den leer laufenden Transformator geeignete Ersatzschaltung und das zugehörige<br />
Zeigerdiagramm.<br />
1.1<br />
1.2<br />
U 1<br />
R 1Cu<br />
I 10<br />
X 1σ<br />
R Fe<br />
I Fe<br />
X h<br />
I μ<br />
jIm 0<br />
Bild 2.8 Ersatzschaltung und Zeigerdiagramm des leer laufenden Transformators<br />
Re<br />
U 1<br />
ϕ 0<br />
I 10<br />
I μ<br />
I Fe
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