Wärmeentwicklung Transformator

xkris · Anmeldungsdatum: 06.10.2005 Beiträge: 281 Wohnort: LÜbeck

Hallo,

ich habe ein "Phänomen" welches ich mir nicht so ganz erklären kann. Ich habe eine Spule die auf einem Aluminiumblech (blau) montiert ist. Die Spule liegt an 230V/50Hz.
Zentrisch durch die Spule verläuft eine M8 Schraube (rot). die mit dem unteren Aluminiumblech leitend verbunden ist. Das Ganze ist in einem Gehäuse (blau,ebenfalls Alublech) verpackt. Nun ist es so, dass wenn der Luftspalt zwischen Schraube (rot) und Gehäuseoberteil (blau) null wird, das Gehäuse sehr heiss wird.

Meine Vermutung ist, dass durch das magnetische Wechselfeld Spannungen induziert werden die wiederrum Wirbelströme in dem Aluminiumgehäuse fliessen lassen und das Gehäuse deshalb warm wird. Aber warum tritt dieser Effekt nur (zumindest fühlbar) auf, wenn die Schraube leitenden Kontakt zum oberen Gehäuseteil hat?

Gruß
Kristian

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7246

http://de.wikipedia.org/wiki/Luftspalt_(Magnetismus)

Ohne Luftspalt wird die Induktivität der Spule erheblich kleiner (magnetischer Kurzschluß). Damit geht der Strom durch die Spule nach oben. In der Spule selbst sollte er als Blindstrom zwar keine Wärme erzeugen können, aber er fließt ja auch durch andere vorgeschaltete Bauteile, die ihrerseits dadurch warm werden.

Viele Grüße
Steffen

xkris · Anmeldungsdatum: 06.10.2005 Beiträge: 281 Wohnort: LÜbeck

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7246

Ich versuch mich mal rauszureden: Alu hat immerhin eine zehmal größere Permeabilität als Luft, somit sollte die hundertfache Leistung auftreten, aber daß das Gehäuse dadurch sehr heiß wird, wundert mich jetzt auch. Nein, ich hab das mit dem Alu schlicht überlesen.

Viele Grüße
Steffen

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

Das Aluminiumgehäuse kann man als eine kurzgeschlossene Windung betrachten.
Das Alugehäuse wird auch dann warm, wenn die Schraube das Alugehäuse nicht berührt und der Transformator eingeschaltet ist, oder?

Angenommen es gibt eine Stromkomponente die entlang der Spule eine Spannung Ul in dem Aluminiumgehäuse induziert(proportional der Länge der Spule h und umgekehrt proportional der Anzahl der Windungslagen der Spule m), über die Schraube wird diese induzierte Spannung Ul kurzgeschlossen, was zu einem Strom I führt, welche das Aluminiumgehäuse erwärmt.
Kontrolle der Vermutung: Diese Erwärmung wird größer, wenn das Aluminium durch Kupfer ersetz
(alleine Innenwiderstand des Gehäuse wird um Faktor 1,5847 kleiner) und auch wenn parallel der Schraube richtig dicker Kupferdraht oder ein Kupferröhrchen verlaufen wird. http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Leitf%C3%A4higkeit
Wenn die ganze Schraube durch eine Messingschraube ersetzt wird , dann wird die Induktivität der Spule durch das Entfernen der Eisenschraube 2 bis 3 Mal kleiner, Innenwiderstand der Schraube wird um Faktor 1,5 kleiner, aber Übersetzungsverhältnis zwischen Induktivität der Spule Lsp und der Induktivität der LSch verändert sich auch wie
Wurzel(Lsch/Lsp) .

xkris · Anmeldungsdatum: 06.10.2005 Beiträge: 281 Wohnort: LÜbeck

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

Ohne einige Experimente bleiben mehrere Fragen offen.
Wie groß ist der Innen- Außendurchmesser der Luftspule, ihre Höhe, Induktivität, Güte, Widerstand?
Stromverbrauch der Spule ändert sich sprunghaft, wenn beide Enden der Schraube das Gehäuse berühren?
Aber die gemessene Induktivität der Spule ändert sich nicht wenn die Schraube mit Alu verbunden wird?
Dann spielt Wirbelstromtheorie keine Rolle.
Aluminiumgehäuse muss auch dann warm werden, wenn das Alugehäuse keine elektrische oder mechanische
Verbindung zu der Schraube hat.
Also soll zwischen der Schraube und dem Gehäuse sehr dünne Folie platziert werden, so dass eine el. Verbindung ausgeschlossen wird. Wenn meine Theorie stimmt, dann wird das Alugehäuse nicht viel wärmer, da der elektrischer
Stromfluss nicht zu Stande kommen kann.
Das Gehäuse soll durch ein anderes ersetzt werden, welches ein Längsschlitz entlang der Spulenachse besitzt.
Wirbelstrom als Ursache der Erwärmung spielt dann eine untergeordnete Rolle.
Wenn man die Schraube die plan an Alugehäuse anliegt im Dunkeln beim angeschaltetem Trafo
und erwärmtem Gehäuse abzieht, sieht man Funken?

P.S. Leider is mir nicht gelungen deine Erfahrung mit dem Trafo zu bestätigen.
Ich habe ca 80 V Wechselspannung an eine Spule(vom 24 V Gleihstromrele)
angelegt. Wenn die Induktion höher war, dann war der Stromverbrauch niedriger.
Die Erwärmung fand zwar statt, aber nicht sofort. Und ich denke
du hast den Zeitfaktor nicht berücksichtigt - die Spule wird mit einer Verzögerung warm.
Wenn ich die Parameter deiner Versuchsanordnung kennen würde, könnte ich vielleicht
verstehen warum dein Alugehäuse sich erwärmt. Beispielsweise es bekommt die Wärme von der Spule ab.