Techniklexikon

Transformator

Elektrische Maschine zur Erhöhung oder Herabsetzung der Spannung von Wechselströmen (Wechselstrom). Im einfachsten Fall stellen zwei Spulen mit unterschiedlichen Windungszahlen, gekoppelt über einen Eisenkern, einen T. dar. Die Wirkungsweise des T beruht auf der elektromagnetischen Induktion (Induktion). Wird an eine der Wicklungen Spannung angelegt, so erzeugt der Wechselstrom im Eisenkern einen magnetischen Wechselfluß, der in der zweiten Wicklung eine Spannung induziert, die von der Eingangsspannung verschieden ist. Die Spannungen transformieren sich entsprechend dem Verhältnis der Windungszahlen, die Ströme umgekehrt zu diesem »Übersetzungsverhältnis«. In der Energietechnik spricht man von Leistungstransformatoren, in der Nachrichtentechnik von »Übertragern« und in der Meßtechnik, wo T. den Anschluß von Meßinstrumenten ermöglichen, von »Strom- und Spannungswandlern«. Elektrodynamik und Elektrotechnik,Umspanner, Umformer, ein elektrotechnisches Bauelement zur Umformung (Transformation) von elektrischen Wechselströmen in solche mit anderer Amplitude von Spannung und Stromstärke bei gleichbleibender Frequenz. Die einfachste Ausführung ist der Einphasentransformator, der aus zwei Wicklungen besteht, die auf einem gemeinsamen, einfach zusammenhängenden (z.B. Ringform oder rechteckiger Torus) Eisenkern aufgebracht sind (siehe Abb.). Die Wicklungen werden nach der Transformationsrichtung als Primär- und Sekundärspule oder, nach der Höhe ihrer Spannung, als Oberspannungs- und Unterspannungswicklung bezeichnet. Zur Verminderung von Streuverlusten müssen die Spulen möglichst nah beieinander liegen. Dies erreicht man u.a. durch die Zylinderwicklung mit konzentrischer Anordnung und die Scheibenwicklung mit scheibenförmig übereinander geschichteten Primär- und Sekundärspullagen. Zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten wird der Eisenkern meist lamelliert, d.h. aus dünnen Blechen zusammengesetzt.

Sind beide Spulen genügend dicht beieinander und durch einen geschlossenen magnetischen Kreis verbunden, so durchsetzt beide Spulen der gleiche magnetische Fluss F. Dies hat zur Folge, dass sich die Spannungen in den Spulen in etwa so verhalten wie die Windungszahlen und die Ströme wie die Kehrwerte der Windungszahlen. Daraus folgt weiterhin, dass die Leistung an beiden Spulen (bis auf zu minimierende interne Verluste) gleich ist. Unter dem Übersetzungsverhältnis des Transformators versteht man immer das Verhältnis der Windungszahlen.

Transformator: a) Transformator mit getrennt gewickelten Spulen, b) mit nebeneinander gewickelten Spulen (U₁: Primärspannung, U₂: Sekundärspannung, N₁: Primärwindungszahl, N₂: Sekundärwindungszahl).