Transformatoren (Trafos) (Wirkungsweise und Aufbau

TRANSFORMATOREN (WIRKUNGSWEISE & AUFBAU)

Der Begriff des Transformators hat seine Herkunft im Lateinischen, wo der Begriff Transformation [→ transfero] soviel bedeutet wie etwas umformen, umwandeln oder √ľbertragen. Im Hinblick auf das Gebiet der Elektrotechnik hei√üt dies, dass es mit Hilfe eines Transformators (kurz: Trafo) m√∂glich ist, Spannungen, Str√∂me und jegliche Art von Signalen in einer bestimmten Art und Weise zu √ľbertragen.

Ein Trafo besteht im einfachsten Sinne aus zwei Spulen, welche auf einen gemeinsamen Eisenkern gewickelt wurden. Dieser dient der elektromagnetischen Koppelung zwischen den Spulen. Die eingangsseitige Spule bezeichnet man als Prim√§rwicklung, die ausgangsseitige ad√§quat hierzu als Sekund√§rwicklung. Die Wicklungen werden aus Kupfer oder aus Aluminium hergestellt. Die Leiter werden sowohl mit rundem als auch mit rechteckigem Querschnitt verwendet. Bei den Drahtwicklungen erfolgt nach jeder Wicklung eine Lagenisolation, da es andernfalls zu Kurzschl√ľssen kommen w√ľrde.
Wird nun z.B. ein Wechselstrom an die Prim√§rwicklung angelegt, so wird die zugef√ľhrte elektrische Energie als magnetischer Wechselflu√ü an den Kern des Transformators weitergegeben. Der durch den Kern "wandernde" Flu√ü induziert in die Sekund√§rwicklung eine entsprechende Spannung. Wenn ausgangsseitig ein Lastwiderstand angeschlossen wird, so kann ein Ausgangsstrom flie√üen und die Energie abgeben.

Transformatoren unterscheiden sich in erster Linie durch Ihre Nennleistung. Hierunter versteht man die Leistung, die ein Transformator nach der Transformation zur Verf√ľgung stellen kann. Die Angaben erfolgen in VA (Volt Ampere) oder in W (Watt). Das Spektrum der Leistungen erstreckt sich von Miniaturtransformatoren mit 1 mVA bis hin zu Gro√ütransformatoren mit Leistungen von 1000 MVA. Bei solchen Leistungsdifferenzen f√§llt auch der Aufbau des jeweiligen Trafos unterschiedlich aus:
Der Kern von Transformatoren besteht aus Elektroblech oder aus Ferrit. Bei Kernen unterscheidet man zwischen Typen in Schicht - (BILD #1), Band - (BILD #2) und Schnittbandkernbauweise.


BILD #1 BILD #2




Die Blechung des Kernes oder die oben erw√§hnte Verwendung von Ferrit ist erforderlich, um Wirbelstr√∂me m√∂glichst klein zu halten. Wirbelstr√∂me in Transformatorn sind unerw√ľnscht, da sie aufgrund ihrer nicht parallel verlaufenden Vektoren wie eine Bremskraft gegen den magnetischen Flu√ü wirken und somit die Effektivit√§t des Trafos erheblich schm√§lern w√ľrden. Eine gr√∂√üere Verlustleistung w√§re die Folge. Ein optimaler Kern sollte also magnetisch m√∂glichst gut und elektrisch m√∂glichst schlecht leiten.

Auch bei sorgf√§ltigem Zusammenf√ľgen der einzelnen Elektobleche bzw. Ferritschichten tritt wegen der L√§ngenverk√ľrzung im Magnetfeld (= Magnetostriktion) im Betrieb an 50 Hz Wechselspannung ein Brummger√§usch auf. Die Ursache hierf√ľr liegt in der Vibration des Kernes im elektrischen Wechselfeld.

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