sciencetalk

Geachte,
 
Voor ons labo elektriciteit moesten we de nullastproef uitvoeren om de ijzerverliezen bij een ringkerntransformator te berekenen. Klopt het dat dit gelijk mag gesteld worden aan het vermogen die over de primaire zijde staat? En zijn volgende waardes dan reeel: 

0,0385098W

0,0850544W

0,141094W

0,076W

0,261072W

0,33824W

0,409726W

0,48556W
  
Mvg
 
 

In hoeverre de gemeten vermogens reëel zijn is niet zeggen als de trafo's niet bekend zijn, maar het zou heel goed kunnen.
Het werkelijk opgenomen vermogen van een onbelaste transformator (dus rekeninghoudend met cos phi) bestaat inderdaad voornamelijk uit ijzerverliezen, maar er zijn ook koperverliezen. Omdat het aandeel van de koperverliezen onbelast niet zo groot is kun je er vrij eenvoudig voor corrigeren.
Je meet de gelijkstroomweerstand R van de primaire wikkeling en de opgenomen stroom i (zonder correctie van cos phi). Dan bereken je het vermogen in het koper: P = i² * R. Dit trek je af van het totaal opgenomen vermogen en je hebt de ijzerverliezen.

Maar zijn die -onbelaste- ijzerverliezen representatief voor een -belaste- transformator?

Bij 100% koppeling wel. Dat haal je natuurlijk nooit, maar je hebt een aardige indicatie.

Dat is wat ik me een beetje afvroeg: als je zo'n transformator gaat belasten richting het opgegeven maximum dan nemen je ijzerverliezen als gevolg van (magnetische) hysteriese en dergelijke natuurlijk wel toe. 
 
In die zin zou je stroom, spanning en faserelatie moeten meten onder realistisch verbruik. De verliezen in het koper geloof ik nog wel als je gewoon de DC ohmse weerstand van de wikkelingen meet, maar de kern zelf toch wat minder. Ik weet niet hoe dicht je bij het opgegeven vermogen bij magnetische verzadiging komt, maar ergens lijkt dat een beperkende factor. Bij 'ouderwetse' laminaat-kern trafo's was dat zeker een issue, maar wellicht is de marge bij moderne ringkernen ruimer. 

Ringkern trafo's hebben een zeer hoge koppelfactor. Bij 100% koppeling en geen koperverliezen verandert de magnetisatie niet bij het belasten van de trafo. In ringkern trafo's neemt bij belasting de magnetisatie juist af door de koperverliezen (de stroom door de secundaire wikkeling werkt de magnetisatie tegen). 
Maar vooral bij conventionele transformatoren met gescheiden wikkelcompartimenten is de koppelfactor lager en zou je wellicht bij belasting lokaal in het ijzer wel hogere magnetisatie kunnen krijgen, en dus hogere ijzerverliezen.
In de schoolopdracht is echter sprake van een ringkern trafo. Van onderwijs heb ik geen verstand, maar ik denk dat je met de suggestie van #2 wel aan kunt komen.

Olof Bosma schreef: In ringkern trafo's neemt bij belasting de magnetisatie juist af door de koperverliezen (de stroom door de secundaire wikkeling werkt de magnetisatie tegen). 

Het klopt dat de magnetisatie door de secundaire stroom afneemt, maar daardoor neemt de primaire stroom juist toe, waardoor de magnetisatie weer op het oorspronkelijke peil komt.
 
Wat de genoemde waardes in de startpost betreft, daar is weinig van te zeggen. Ze lijken me wat aan de lage kant, maar om er iets zinnigs over te zeggen moet je de gegevens van de trafo's kennen en de omstandigheden waarbij is gemeten. Alleen maar de uitkomsten is wat mager.

klazon schreef: Het klopt dat de magnetisatie door de secundaire stroom afneemt, maar daardoor neemt de primaire stroom juist toe, waardoor de magnetisatie weer op het oorspronkelijke peil komt.
 
 

 
Door de koperverliezen niet helemaal.

Dat zou kunnen, maar dat geldt dan toch net zo goed voor een bloktrafo? Ik zou niet weten waarom die andersom zou reageren.

Wellicht heeft het te maken met het materiaal? Bloktrafo's met zo'n pakket gelamineerd ijzer hebben wellicht andere magnetisch histeriese curves dan het gesinterde (ferriet?)poeder van een typische ringkerntrafo. 

Ik zou me kunnen voorstellen dat bij een trafo met gescheiden wikkelcompartimenten en een capacitieve belasting er lokaal in het ijzer een hogere magnetisatie zou kunnen optreden. Maar dit zijn wel bijzondere omstandigheden; in principe zal ook de magnetisatie in een bloktrafo bij belasting wat dalen.
Dit staat los van de ijzereigenschappen. Het ijzer bepaalt alleen de effecten die optreden wanneer de magnetisatie verandert. 
Overigens ga ik ervan uit dat de ringkern trafo waaraan gemeten wordt gewoon een gelamineerde ijzerkern heeft (maar dat doet er voor het principe niet toe).

Gewone ringkerntrafo's voor 50Hz toepassing hebben een gelamineerde ijzerkern. Die bestaat uit één opgerolde lange strip.