Transformatoren für die effektive Umwandlung von Spannung

Posted by NetBid on Jul 15, 2020 2:24:09 PM

Mittelspannungs-Trockentransformator

Transformatoren werden überall dort eingesetzt, wo eine Spannungswandlung erforderlich ist. Kleinspannungen werden damit z.B. in elektrischen Geräten bereitgestellt, ebenso finden sich Transformatoren in Energieversorgungsanlagen, auch bei der Signalübertragung werden sie eingesetzt. Transformatoren bestehen aus Spulen mit bestimmten Windungsanzahlen. Von dieser Anzahl ist auch das Verhältnis von Eingangs- und Ausgangsspannung abhängig. Es gibt demnach verschiedene Transformator-Arten, bei denen die erzeugte Ausgangsspannung mal kleiner, mal gleich groß und mal größer als die Eingangsspannung ist. Damit lassen sich Transformatoren ganz Verwendungs-spezifisch einsetzen.

Anwendungsbereiche von Transformatoren

Transformatoren werden in ganz unterschiedlichen Bereichen angewendet. Dazu gehören im Wesentlichen drei große Hauptbereiche: Energietechnik, Elektrogeräte und Signalübertragung.

  1. Energietechnik

In der Energietechnik sind Transformatoren ein wesentlicher und wichtiger Bestandteil, denn sie schaffen eine Verbindung verschiedener Spannungsebenen im Stromnetz und sorgen damit für ein reibungsloses Funktionieren der Stromversorgung. Auch in Kraftwerken werden sogenannte Maschinentransformatoren eingesetzt und wandeln die im Generator entstehende Spannung in Hochspannung um, damit diese anschließend in das Stromnetz eingespeist werden kann. In den Umspannungswerken dagegen wird überregional produzierte Hochspannung in Mittelspannung transformiert, um diese in die regionalen Verteilernetze speisen zu können. Am Ende der Versorgerkette stehen noch die Transformatorenstationen, welche die Mittelspannung in Niederspannung umwandeln, damit der Strom in das Ortsnetz und infolge in die einzelnen Haushalte gespeist werden kann.

  1. Elektrogeräte

Es gibt zahlreiche Elektrogeräte, die nicht direkt mit der vorhandenen Netzspannung funktionieren. Diese benötigen einen Transformator, um die Netzwechselspannung aus der Steckdose in die Betriebsspannung umzuwandeln, die für das Gerät nötig ist. Das passiert in den sogenannten Netzteilen, die in der Regel einen Netztransformator beinhalten.

  1. Signalübertragung

Bei der Signalübertragung wird auf sogenannte Pulstransformatoren oder Übertrager gesetzt, die auf eine präzise Umwandlung von Signalen gemünzt sind. Zum Einsatz kommen diese Transformatoren z.B. in der Messtechnik oder in der Tontechnik.

Aufbau eines Transformators

Ein Transformator gehört in die Elektrotechnik und besteht aus zwei oder mehr Spulen. Diese sind aus isoliertem Kupferdraht gewickelt und sitzen auf einem gemeinsamen Magnet- bzw. Eisenkern. Inhärent ist immer auch eine Kühlung.

  • Spulen: Ein einfacher Transformator besteht in der Regel aus zwei Spulen. Die Eingangsspannung befindet sich an der Primärseite, an der Sekundärseite wird die benötigte Ausgangsspannung entnommen.
  • Der Magnet- bzw. Eisenkern: Der Eisenkern besteht häufig aus Ferrit, Silizium-Stahl-Legierungen oder Eisenpulver. Die Spulen sind auf dem Kern aufgewickelt und es entsteht eine magnetische Kopplung.
  • Kühlung: Die Kühlung eines Transformators ist essenziell, vor allem, wenn dieser im Hochleistungsbereich arbeitet. Eine Kühlung in einem Ölbad hat den Vorteil, dass dieses nicht nur kühlt, sondern auch isolierend wirkt.

Funktion eines Transformators

In der Wechselstromtechnik sind Transformatoren unerlässlich. Das Funktionsprinzip eines Transformators sieht folgendermaßen aus:

  1. Durch die eingehende Wechselspannung auf der Primärseite wird ein Wechselstrom in der Primärspule verursacht.
  2. Dieser Wechselstrom bewirkt ein Magnetfeld im Magnetkern sowie der Sekundärspule, das sich ständig verändert.
  3. Die permanente Veränderung des Magnetfelds löst eine bestimmte Spannung in der Sekundärspule aus (Spannungstransformation). Bei der Spannung handelt es sich ebenfalls um Wechselspannung. Transformatoren funktionieren demnach ausschließlich mit Wechselspannung.

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