Warum zeigt der Kurzschlussversuch die Kupferverluste an, während der Leerlaufversuch die Kernverluste zeigt?

Offen- und Kurzschlussprüfungen sind zwei grundlegende Methoden in der Transformatorprüfung, um die Kernverluste und Kupferverluste getrennt zu bestimmen.

Offen-Schalt-Prüfung (Leerlaufprüfung)

Bei einer Offen-Schalt-Prüfung wird in der Regel eine Nennspannung an eine Wicklung angelegt, während die andere Wicklung offen gelassen wird. Diese Anordnung dient hauptsächlich zur Messung der Kernverluste aus folgenden Gründen:

Kernverluste bestehen hauptsächlich aus Hystereseverlusten und Wirbelstromverlusten, die im Kern des Transformators auftreten. Wenn eine Wechselspannung an die Primärwicklung angelegt wird, magnetisiert sie den Kern und erzeugt ein wechselndes Magnetfeld. Die bei diesem Prozess entstehenden Hysteresis- und Wirbelstromverluste können durch die Messung der Eingangswirkleistung quantifiziert werden.

Bei der Offen-Schalt-Prüfung fließt aufgrund der offenen Sekundärwicklung praktisch kein Strom durch die Wicklungen, sodass die Kupferverluste vernachlässigt werden können. Dies bedeutet, dass die gemessene Eingangswirkleistung fast vollständig die Kernverluste widerspiegelt.

Kurzschluss-Prüfung

Bei einer Kurzschluss-Prüfung wird eine ausreichend geringe Spannung an eine Wicklung angelegt, um eine Sättigung zu vermeiden, während die andere Wicklung kurzgeschlossen wird. Diese Prüfung dient hauptsächlich zur Messung der Kupferverluste aus folgenden Gründen:

Kupferverluste resultieren hauptsächlich aus I²R-Verlusten, die durch den Widerstand der Wicklungen verursacht werden. Bei der Kurzschluss-Prüfung fließt aufgrund des kurzgeschlossenen Sekundärkreises ein signifikanter Strom (nahe dem Nennstrom) durch die Primärwicklung, was zu erheblichen Kupferverlusten führt.

Da die angelegte Spannung gering ist, erreicht der Kern keine Sättigung, sodass die Kernverluste relativ klein und vernachlässigbar sind. Daher spiegelt unter diesen Bedingungen die gemessene Eingangswirkleistung hauptsächlich die Kupferverluste wider.

Durch die Verwendung dieser beiden Prüfmethoden können Kern- und Kupferverluste effektiv getrennt und unabhängig voneinander bewertet werden. Dies ist entscheidend für die Optimierung des Designs, die Fehlerdiagnose und die Gewährleistung eines effizienten Transformatorbetriebs.