Relative Spannungsänderung eines Transformators unter Last

Fachartikel

Relative Spannungsänderung eines Transformators unter Last verstehen

Der Rechner schätzt ab, wie stark die Sekundärspannung eines Transformators bei Nennlast gegenüber dem Leerlauf absinkt, mit der klassischen Näherung nach Kapp.

Was beschreibt diese Größe?

Die bezogene Kurzschlussspannung lässt sich in einen ohmschen Anteil uR (Kupferverluste) und einen induktiven Anteil uX (Streuinduktivität) zerlegen. Für eine Last mit Leistungsfaktor cos φ gilt die Näherung Δu=uR·cosφ+uX·sinφ.

Formel und Variablen

Δu = uR·cosφ + uX·sinφ

Δu = uR·cosφ + uX·sinφ

Symbol / Eingabe	Bedeutung
Relative Spannungsänderung Δu in %	Abweichung der Sekundärspannung bei Nennlast von der Leerlaufspannung, bezogen auf die Nennspannung.
Ohmsche Kurzschlussspannung uR in %	Wirkanteil der bezogenen Kurzschlussspannung, aus den Kupferverlusten bei Nennstrom.
Induktive Kurzschlussspannung uX in %	Blindanteil der bezogenen Kurzschlussspannung, aus der Streuinduktivität.
Leistungsfaktor der Last cos φ	Verschiebungsfaktor der angeschlossenen Last bei Nennstrom.

Eingaben richtig wählen

uR und uX sind die ohmsche und induktive Komponente der bezogenen Kurzschlussspannung, cos φ der Leistungsfaktor der angeschlossenen Last bei Nennstrom.

So benutzt du den Rechner

uR und uX aus dem Kurzschlussversuch beziehungsweise aus Wicklungsdaten ableiten; cos φ aus der bekannten Lastcharakteristik übernehmen.

Schritt-für-Schritt-Beispiel

uR=1,5 %, uX=4 % und cos φ=0,8 (induktiv) ergeben Δu=1,5·0,8+4·0,6=3,6 %.

Ergebnis und Einheiten verstehen

Eine induktive Last (nacheilender Leistungsfaktor) vergrößert Δu gegenüber einer rein ohmschen Last; bei kapazitiver Last kann Δu sogar negativ werden (Spannungsanstieg).

uR, uX und cos φ sind dimensionslos (in Prozent beziehungsweise als Verhältnis). Δu wird als Prozentwert ausgegeben.

Typische Anwendungen

Abschätzung des Spannungsabfalls am Transformatorausgang bei Volllast, Grundlage für die Wahl von Stufenschaltern oder Spannungsreglern.

Annahmen, Grenzen und typische Fehler

Näherung für induktive (nacheilende) Last bei Nennstrom; kapazitive Lasten, Sättigungseffekte und der in der vollständigen Kapp-Formel enthaltene quadratische Korrekturterm fehlen.

Typischer Fehler: uR und uX nicht vertauschen; uX ist bei den meisten Transformatoren deutlich größer als uR.

Häufige Fragen

Wofür ist „Relative Spannungsänderung eines Transformators unter Last“ gedacht?

Abschätzung des Spannungsabfalls am Transformatorausgang bei Volllast, Grundlage für die Wahl von Stufenschaltern oder Spannungsreglern.

Woher kommen die Eingabewerte?