Transformatoren sind ein geläufiger Begriff. Doch wirklich erklären, was das ist und was ein Transformator macht, können nur die wenigsten. Im folgenden Artikel stellen wir dir den Transformator etwas genauer vor. Dabei werden wir auf den Aufbau und seine Funktionsweise eingehen und beantworten dir die häufigsten Fragen, die es zum Thema Trafos gibt.
Was ist ein Transformator?
Ein Transformator ist ein Bauelement, welches aus Spulen, Kupferdraht und einem Kern besteht. Die Hauptaufgabe eines Trafos ist das Erhöhen oder Verringern von elektrischen Spannungen. Transformatoren wandeln eine eingehende Wechselspannung x in einem bestimmten Verhältnis in eine ausgehende Wechselspannung y um.
Wie funktioniert ein Transformator?
Um die Frage zu beantworten, was es dem Trafo ermöglicht, Spannungen umzuwandeln, muss man tiefer in das Gebiet der Elektrotechnik eintauchen. Das Prinzip des Transformators beruht auf dem Induktionsgesetz und dem Ampèreschen Gesetz. Normalerweise besteht der Trafo aus einem Ferrit- oder Eisenkern und elektrischen Leitern. Diese sind mehrfach um den Kern gewickelt. Der Kern besitzt eine Seite für den Eingang der Spannung, auch Primärseite genannt und eine Seite für den Ausgang der Spannung, auch Sekundärseite genannt. Die Wicklungen werden passend dazu als Primär- und Sekundärspulen bezeichnet. Eine anliegende Wechselspannung auf der Primärseite bewirkt nach dem Induktionsgesetz einen wechselnden magnetischen Fluss im Kern des Transformators. Das heißt, dass ein Magnetfeld entsteht, welches aufgrund der anliegenden Wechselspannung zyklisch seine Polarität wechselt. Der wechselnde magnetische Fluss erzeugt eine Spannung auf der Sekundärseite des Trafos.
Wicklungsverhältnis
Wenn die Anzahl der Kupferwicklungen auf der Primär- und Sekundärseite gleich groß ist, so ist auch die Spannung des Trafos auf beiden Seiten gleich hoch. In einem solchen Fall ist das Wicklungsverhältnis gleich eins. Im Fall eines abweichenden Wicklungsverhältnisses verändert sich auch die Spannung des Transformators auf der Sekundärseite. Der Transformator transformiert eine Spannung auf der Eingangsseite auf eine bestimmte Spannung auf der Ausgangsseite. Diesen Vorgang nennt man Spannungstransformation.
Was gibt es für Transformatoren?
Im elektrischen Stromsystem gibt es für verschiedene Verwendungszwecke verschiedene Arten von Transformatoren. Es gibt Trafos für die Erzeugung, die Verteilung, die Übertragung und auch für die Nutzung von elektrischer Energie. Dabei gibt es Aufwärts- und Abwärtswandler, Messwandler mit Strom- und Potenzialtransformator, Leistungstransformatoren, Verteilertransformatoren, Autotransformatoren, Einphasen- und Dreiphasentransformator usw.
Wo werden Transformatoren im Alltag eingesetzt?
In Netzteile von Handys, im Computern und in anderer multimedialer Unterhaltungstechnik werden elektronische Trafos eingebaut. Besondere Arten der Transformatoren findet man in der Messtechnik sowie in der Übertragungstechnik. Diese Umwandlung findet durch die Kopplung mehrerer Spulen mit unterschiedlichen Wicklungen statt. Die Kombination von Primär- und Sekundärspule ist im Alltag jedoch häufiger anzutreffen. Immer da, wo Spannung umgewandelt werden muss, kommen Transformatoren ins Spiel. Auch für das Anschließen eines Föhns an die Steckdose wird ein Trafo benötigt. Dieser muss die hohe eingehende Spannung so weit herunter reduzieren, dass man sich die Haare föhnen kann, ohne einen elektrischen Schlag zu bekommen.
Wann funktioniert ein Trafo nicht?
Der Betrieb eines Trafos ist nur mit Wechselspannung möglich, aber nicht mit Gleichspannung. Bei einer Gleichspannung wird der Transformator nicht funktionieren. Das liegt daran, dass in der Sekundärspule erst dann eine Spannung erzeugt wird, wenn sich der magnetische Fluss durch den Eisenkern ändert. Bei der Gleichspannung findet dies nur beim Ein- und Ausschalten der Primärseite statt.
Wofür steht das N bei Transformatoren?
Es gibt Transformatoren in einer Größe von einigen Millimetern bis hin zu mehreren Metern. Das Verhältnis der Spannung der Primärseite U1 sowie der Spannung der Sekundärseite U2 ist identisch mit dem Verhältnis der Anzahl der Spulenwicklungen der Primärspule N1 und der Sekundärspule N2 .
Das N steht beim Transformator immer für die Spulen.
Sind Trafos und Trafostationen gefährlich?
Bei Hochspannungsleitungen wird ein Abstand von ca. 30 bis zu 200 Metern empfohlen. Jedoch ist die Strahlung eines Trafohäuschens weniger gefährlich. Sie kann höchstens gefährlich werden, wenn man sich regelmäßig mit nur wenigen Metern Abstand zu der Quelle der Strahlung bewegt. Vereinzelt warnen Experten für Strahlenschutz ebenfalls vor den Sendesignalen von Handys und vor dem schnurlosen Telefonieren. Der Grund dafür ist, dass, selbst wenn man nicht telefoniert, das Endgerät und die Ladestation durch pulsierende Signale fortwährend miteinander kommunizieren. Empfindliche Personen sollen unter dem Kommunikationssignal leiden. Mediziner sagen allerdings, dass die Gefahr von Elektrosmog deutlich geringer ist als einige oft unterschätzte Krankheitsauslöser wie Tabak, Alkohol, fettiges Essen, Bewegungsmangel und Co.
Fazit:
Der Transformator ist also nicht nur nützlich, sondern tatsächlich unverzichtbar für deinen Alltag. Willst du dein Handy, deinen Laptop oder deinen Föhn benutzen, so ist das nur durch den Einsatz eines Transformators möglich. Transformatoren erleichtern dir also den Alltag und sorgen dafür, dass du elektronische Geräte unbekümmert nutzen kannst.
(Bildquelle: Pixabay.com – CC0 Public Domain)
