gleichrichter.info

Transformator

Ein Transformator ist ein Gerät, das sowohl die Spannung als auch die Stromstärke von Wechselstrom ändern kann. Dazu sind zwei Spulen, die sich in der Anzahl der Windungen unterscheiden nötig. Diese Spulen sitzen auf einem gemeinsamen Eisenkern. Die Spule, durch die der Strom zum Eisenkern gelangt, nennt man Primärspule, die Spule, die Strom aus dem Eisenkern zieht nennt man Sekundärspule.

Die Funktionsweise eines Transformators ist relativ leicht zu erklären. Durch die Primärspule fließt Strom und ein Magnetischer Fluss bildet sich im Eisenkern. Durch diesen Magnetischen Fluss entsteht in der Sekundärspule eine Induktionsspannung und Strom fließt. Durch die unterschiedlichen Windungszahlen der Primärspule und der Sekundärspule sind die Stromstärke und die Stromspannung in beiden Spulen unterschiedlich. Dabei erzielt ein Transformator einen Wirkungsgrad von bis zu 99%.

Die Regeln zur Berechnung eines Transformators sind nicht sehr kompliziert. Allgemein gilt; U1/ U2 = N1/ N2 = I2/ I1, daraus kann man nach umformen U1 * I1 = U2 * I2 erhalten. Dabei gilt der Index 1 für die Primärspule und der Index 2 für die Sekundärspule. Mit U ist die Spannung gemeint, I ist der eklektische Strom und N gibt die Windungszahlen an.

Nun wird angenommen, dass U1 = 10V, U2 = 40V und N1= 50 sind. Jetzt kann man die Windungszahl der Sekundärspule errechnen. Dazu benötigt man die vorher erklärte allgemeine Gleichung: N1/ N2 = U1/ U2. Nach umstellen zu N2 erhält man: N2 = N1 * U2/ U1, durch einsetzen der Zahlen erhält man: N2 = 50 * 40V/ 10V = 200. Die Sekundärspule hat also 200 Windungen.

Wenn dazu noch eine Stromstärke gegeben ist, beispielsweise I2 = 10A, kann man die Stromstärke in der Primärspule errechnen. U1 * I1 = U2 * I2, durch einsetzen der gegebenen Parameter erhält man: 10V * I1 = 40V * 10A, umstellen zu I1 ergibt dann: I1 = 40V * 10A/ 10V = 40A.

Am häufigsten wird der Transformator nach Kraftwerken verwendet. Für den Transport von Strom ist eine hohe Spannung und eine geringe Stromstärke sehr gut. Je größer die Spannung, desto geringer ist der Verlust. Der Widerstand der Stromleitungen ist nämlich sehr von der Stromstärke abhängig. Einziges Problem dabei ist, dass der Endverbraucher so eine hohe Spannung nicht benötigt, sondern auch eine gewisse Stromstärke für den Betrieb braucht. Deswegen muss der Strom nach dem Transport nochmal zurück transponiert werden. Dafür wird ein weiterer Transformator benötigt.

Dieser zweite Transformator senkt dann wieder die Stromspannung und die Stromstärke. So spart man sehr viel Storm. Der Wirkungsgrad eines Transformators ist nämlich mit 99% sehr gut. Da so nur 1% verloren geht, also bei zwei Transformatoren 2%, ist diese Methode viel wirtschaftlicher als den Strom unbehandelt zu Transportieren.

Durch einen Transformator kann man die benötigten Spannungen umwandeln und durch eine Diode wird aus Wechselstrom Gleichstrom. Statt einer Diode kann man auch einen komplexeren Gleichrichter nutzen. Die Einheit Farad beschreibt die elektrische Kapazität eines Kondensators.

Auf Grund der einfachen Bauweise eines Transformators, kann man ihn relativ leicht nachbauen. Deswegen kann man sich mithilfe von zwei Messgeräten die Richtigkeit der allgemeinen Formeln bewusst machen.

Man muss einfach an den beiden Spulen die Messgeräte anschließen, dazu ist es natürlich wichtig die Windungszahlen der Spulen zu kennen.