Sie sind hier: [Home] ⊳ [Physik] ⊳ [Transformatoren]

Transformatoren

Das lateinische Wort transformare bedeutet umformen oder umwandeln. Dementsprechend ist in der Elektrotechnik ein Transformator ein Gerät zur Umwandlung von Wechselspannungen.

Transformatoren kommt heute eine immer größer werdende Bedeutung zu, gerade im privaten Bereich. So sind die Netzteile von Smartphones kleine Transformatoren, die die in Europa übliche Wechselspannung von 240 Volt in 4,5 oder auch 12 Volt (Laptop) wandeln. Wesentlich größer dimensioniert sind Transformatoren im Bereich der öffentlichen Stromversorgung, wenn die aus den Überlandleitungen stammende Hochspannung in Starkstrom (400 Volt) sowie haushaltsüblichen Wechselstrom (240 Volt) gewandelt werden.

Wie ist ein Transformator aufgebaut?

In der Regel besteht ein Transformator aus einem Magnetkern, der zwei aus isoliertem Kupferdraht bestehende Wicklungen besitzt.

Auf der Eingangsseite, dort wo der zu transformierende Strom ankommt, befindet sich eine Wicklung, die dieser Eingangsspannung entspricht. Auf der Ausgangsseite findet sich wiederum eine Wicklung, die mit der Anzahl ihrer Windungen die Ausgangsspannung bestimmt. Üblicherweise werden in Transformatoren Spannungen reduziert, einfach weil dies der häufigste Anwendungsfall ist. Es kann aber auch eine Erhöhung der Spannung stattfinden, etwa von 12 Volt auf 240 Volt. Beispielsweise für Geräte, die üblicherweise 240 Volt benötigen, jedoch in einem Fahrzeug mit 12 Volt betrieben werden. Es gibt auch Transformatoren, die dieselbe Eingangs- wie Ausgangsspannung besitzen. Der Zweck solcher Transformatoren besteht darin, Schwankungen im Netz auszugleichen. Während in Europa die öffentliche Netzspannung weitgehend homogen ist, gibt es in anderen Staaten durchaus größere Spannungsschwankungen und auch Stromausfälle, die die Elektronik moderner Haushaltsgeräte durchaus beschädigen können. Solche Transformatoren besitzen neben dem Magnetkern mit den Wicklungen noch einen Akkumulator, der Stromausfälle kurzzeitig überbrückt. Im Zuge der Miniaturisierung von Geräten werden dafür benötigte Transformatoren heute meist mit Widerständen und Steuerungsplatinen ausgestattet, die nur wenig Platz benötigen. Dies geht automatisch mit einer geringeren Energieabgabe zusammen. Sehr kleine Transformatoren sind heute gerade noch Daumennagelgroß, während etwa Transformatoren zur Kopplung nationaler Stromnetze mehrere Hundert Tonnen wiegen.

Ein relativ neues Einsatzgebiet für Transformatoren findet sich in E-Fahrzeugen, die mit Hoch-Volt-Batterien angetrieben werden, wobei die E-Motoren den Hauptteil der gespeicherten Energie, von 400 bis zu 800 Volt, abhängig vom Modell, benötigen, sich aber zahlreiche weitere Geräte im Fahrzeug befinden, die für den Betrieb geringere Spannungsgrößen besitzen.

Das Funktionsprinzip des Transformators

Der Transformator besteht in der einfachsten Form aus dem Eisenkern oder auch einem Magnetkern sowie einer Primär- und einer Sekundärwicklung. Die Primärwicklung entspricht der angelegten Spannung und erzeugt ein Magnetfeld innerhalb des Stromkreises im Transformator. Dieses Magnetfeld wird gemäß dem Induktionsgesetz aufgrund der Anzahl der Wicklungen an der Sekundärwicklung reduziert, bleibt gleich oder wird erhöht und damit entsprechend die Ausgangsspannung.

Quizfragen zum Thema

1. Wer legte mit seiner Forschung den Grundstein zur Entwicklung des Transformators?

   Der englische Naturforscher Michael Faraday entdeckte im Jahr 1831 die elektromagnetische Induktion und schuf damit die Grundlage für den Bau von Transformatoren.

2. Was ist ein „idealer Transformator“?

   Unter einem idealen Transformator ist ein verlustfreier Transformator zu verstehen. Das aber ist in der Realität nicht machbar.

3. Welche Besonderheit ergibt sich bezüglich des Transformators beim Lichtbogenschweißen?

   Für das Lichtbogenschweißen wird am Transformator ein möglichst hoher Sekundärstrom erzeugt. Im Gegensatz zu anderen Anwendungen ist hier die Sekundärspannung zweitrangig.

4. Nenne mindestens drei verschiedene Arten von Transformatoren.

   • Aufwärtswandler
   • Abwärtswandler
   • Leistungstransformator
   • Verteilertransformator
   • Messwandler
   • Einphasentransformator
   • Dreiphasentransformator

5. Welcher Norm müssen in der EU Transformatoren mit Primärspannungen bis 1000 V entsprechen?

   Die Norm EN 61558 beinhaltet die Vorgaben zur Fertigung von Transformatoren gemäß der europäischen Niederspannungsrichtlinie.

[ © www.quizfragen4kids.de | Quizfragen nicht nur für Kinder | Alle Fragen und Lösungen ohne Gewähr]

↩ Zurück | ↑ Nach oben | Home | Impressum & Kontakt
© www.quizfragen4kids.de