Transformer: Wie funktioniert er eigentlich?

Auch wenn Sie nicht wissen, wie ein BEZ transformátory funktioniert, können Sie sich ein Leben ohne ihn nur schwer vorstellen. Dennoch wissen viele Menschen nicht, was er ist und wie er eigentlich funktioniert. Deshalb werden wir Ihnen heute das Prinzip seiner Funktionsweise auf einfache und verständliche Weise erklären. Wir werden uns die grundlegenden Prozesse ansehen, die in ihm ablaufen, und Ihnen seine praktische Anwendung zeigen.

Das Funktionsprinzip des Transformators

Der Transformator verändert die elektrische Spannung. Er kann sie entweder erhöhen oder verringern. Zu seinen grundlegenden Bestandteilen gehören Spulen aus Aluminium- oder Kupferdraht, die Primär- und Sekundärwicklungen genannt werden. Dazwischen befindet sich ein Metallkern, der in der Regel aus Baustahl besteht.

Wenn an die erste Spule (Primärwicklung) ein elektrischer Wechselstrom angelegt wird, entsteht um sie herum ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld wandert durch den Metallkern des Transformators zur zweiten Spule (Sekundärwicklung), wo das sich ändernde Magnetfeld den Leiter „berührt“ und einen neuen elektrischen Strom in ihm entstehen lässt. Dies wird als Induktion bezeichnet. Je nachdem, wie viele Windungen die zweite Spule im Vergleich zur ersten hat, wird die Spannung entweder steigen oder fallen.

Dieses Phänomen wird durch das Faraday’sche Gesetz der elektromagnetischen Induktion beschrieben, das besagt, dass „eine Änderung des Magnetfeldes im Laufe der Zeit eine elektrische Spannung in der Spule induziert“. Das bedeutet, dass der Transformator nur mit Wechselstrom funktioniert, da Gleichstrom nicht das für die Induktion erforderliche wechselnde Magnetfeld erzeugen würde.

Auf diese Weise ändert der Transformator die Spannung, ohne dass sich in ihm etwas bewegt. Der gesamte Prozess basiert auf einem Magnetfeld und Wechselstrom.

Wie der Transformator und seine Einzelteile funktionieren

Der Transformator hat zwei Hauptwicklungen. Die Primärwicklung ist der Teil, der den elektrischen Strom von einer Quelle wie einem Kraftwerk empfängt. Die Sekundärwicklung leitet die aufbereitete Spannung dorthin weiter, wo wir sie benötigen, z.B. an Haushaltsgeräte. Die beiden Wicklungen sind aus Kupfer- oder Aluminiumdrähten gewickelt und voneinander getrennt, so dass der elektrische Strom nicht direkt fließen kann, sondern nur durch das Magnetfeld im Kern.

Der Kern ist ein Metallteil, meist aus Stahl oder Eisen, das sich zwischen den Wicklungen befindet. Seine Aufgabe ist es, das in der Primärwicklung erzeugte Magnetfeld zur Sekundärwicklung zu leiten. Dank des Kerns wird das Magnetfeld konzentriert und der Transformator arbeitet effizient.

Arten von Transformatoren

In der Praxis begegnen wir verschiedenen Arten von Transformatoren, die sich in Design und Anwendung unterscheiden:

Trockene Transformatoren haben einen luftgekühlten Kern und Wicklungen. Sie werden hauptsächlich in Innenräumen oder dort verwendet, wo Sauberkeit und Sicherheit wichtig sind, wie in Krankenhäusern oder Büros. Sie sind umweltfreundlicher, da sie kein Öl enthalten, haben aber eine geringere maximale Leistung.
Öl-Transformatoren sind mit Isolieröl gefüllt, das zur Kühlung der Wicklungen beiträgt und sie gleichzeitig isoliert. Sie werden hauptsächlich in großen Umspannwerken und Hochleistungsanwendungen eingesetzt, da das Öl die Wärmeableitung verbessert und das Risiko einer Überhitzung verringert.
Außerdem gibt es Spezialtransformatorendie für bestimmte Zwecke entwickelt wurden, zum Beispiel Verbindungs-, Dreiwicklungs-, Wechselrichter-, Einphasen-, Erregungs- oder Erdungstransformatoren.
Viele sind auch für den Betrieb mit Sonnenkollektoren, Windturbinen oder anderen Quellen geeignet. Transformatoren für erneuerbare Energiequellen liefern Strom mit spezifischen Parametern und helfen dabei, diese Quellen korrekt an das Netz anzuschließen.

Praktischer Einsatz von Transformatoren in elektrischen Netzen

Transformatoren übertragen den Strom sicher und effizient von den Kraftwerken zu uns nach Hause. Der Grund dafür ist, dass Strom in großen Hochspannungskraftwerken erzeugt wird, um die Verluste bei der Übertragung über große Entfernungen zu minimieren. Wenn der Strom jedoch näher an den Ort kommt, an dem wir ihn nutzen wollen, müssen Umspannwerke die Spannung auf ein Niveau reduzieren, das für Haushalte oder die Industrie sicher ist. So können wir zu Hause Geräte wie Fernseher, Computer oder Kühlschränke anschließen, ohne uns Sorgen machen zu müssen, dass etwas schief geht.

BEZ TRANSFORMÁTORY: Ohne Transformatoren könnten wir nicht…

… gebräuchliche Haushaltsgeräte verwenden, da die meisten von ihnen Niederspannung benötigen.

… um Strom ohne große Verluste über große Entfernungen zu übertragen.

… um sicher mit Hochspannung in der Industrie oder Energiewirtschaft zu arbeiten.

Wenn wir das Grundprinzip der Funktionsweise eines Transformators verstehen, können wir besser nachvollziehen, wie wichtig diese Geräte in unserem täglichen Leben sind. Auch wenn wir sie nicht sehen, könnte die moderne Gesellschaft ohne sie nicht funktionieren.