Der Transformator - Aufgaben

GK-Niveau

Grundlagen: Spannungs - und Leistungsumwandlung
Für den unbelasteten Transformator gilt: $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{n_{1}}{n_{2}}$
Für den kurzgeschlossenen Transformator gilt: $\frac{I_{1}}{I_{2}} = \frac{n_{2}}{n_{1}}$
Für den belasteten Transformator gilt: P₁≥ P₂ <=> U₁I₁≥U₂I₂
Für den Belastungswiderstand gilt U = R I

Allgemein gilt:
Die elektrische Leistung ist:
P = U I

In einem ohmschen Widerstand (z.B. einem Kabel) fällt folgende Spannung ab:
U = R I

Aufgabe
Durch die Primärspule eines Transformators mit 250 Windungen fließe ein Strom von 0,2 A bei einer Spannung von 12V.
a) Wie viel Windungen muss eine unbelastete Sekundärspule haben, damit eine Spannung von 230V erzeugt wird?
b) Welchen maximalen Strom kann dieser Aufbau bei einer Belastung liefern, ohne dass die Spannung abfällt?
c) Wie viel Windungen muss eine kurzgeschlossene Sekundärspule haben, damit ein Strom von 2 A erzeugt wird?
d) Welche maximale Spannung kann dieser Aufbau bei einer Belastung liefern, ohne dass der Strom abfällt?
e) Am Ausgang wird bei einer Spannung von 0,9V ein Strom von 2,5A gemessen. Berechnen Sie die Eingengs- und Ausgangsleistung und den Wirkungsgrad W = P₁ / P₂ in Prozent.
f) Wozu erhöht man die Spannung in einer Überlandleitung? Führen Sie zur Beantwortung folgende Rechnung durch:
Gegeben sei eine Leitung mit einem Widerstand von 133Ω. Sie soll eine Leistung von 6kW transportieren. Dazu können 230V oder 40kV genutzt werden.
Berechnen Sie aus der Leistung den jeweils benötigten Strom, und aus dem Widerstandsgesetz die in der Leitung abfallende Spannung sowie den Wirkungsgrad in Prozent.

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