Transformatoren (Trafos) formen mit Hilfe der magn. Induktion elektrische Energie wieder in el. Energie mit anderer Spannungs- und Stromstärke um.
Aufbau: Im einfachsten Fall sind zwei Spulen unterschiedlicher Windungszahl N auf einen gemeinsamen geschlossenen Eisenkern aus geschichteten Elektroblech gewickelt. (siehe Skizze!)
Funktion: Die Eingangsspule (Primärwicklung) wirkt am Eingangsnetz als Verbraucher und erzeugt im Eisenkern ein magn. Wechselfeld, welches in der Ausgangsspule (Sekundärwicklung) eine Spannung induziert. Ausgangsseitig ist der Trafo also Spannungsquelle!
Übersetzungsverhältnisse: Da das Induktionsgesetz gilt und die magnetischen Verhältnisse wegen des geschlossenen Eisenkerns in beiden Spulen gleich sind, muss für die Spannungsübersetzung
gelten. Das Spannungsverhältnis ü entspricht also dem Verhältnis der Windungszahlen der Wicklungen. (Siehe Demo-Beispiel)
Da auch die magn. Durchflutung Q in beiden Wicklungen gleich ist, muss für die Übersetzung der Ströme gelten:
Aber auch die angeschlossenen Widerstände erscheinen auf der Eingangsseite übersetzt, da ja Spannungs- und Stromhöhe gegenläufig umgeformt werden:
Da ein idealer Trafo die el. Energie nur umformen würde, muss die abgegebene Leistung auch der aufgenommenen entsprechen. Also:
U1 * I1 = S1 = S2 = U2 * I2
|
Demo-Beispiel-Schaltung
Beispiel-Rechnung:
U1 = U2 * ü = 10V * 2 = 20V
I1 = I2 / ü = 2A / 2 = 1A
Z1 = Z2 * ü² = 5W * 4 = 20W
( Z1 = U1 / I1 = 20V / 1A = 20W )
|
Formeln / Zusammenhänge
|
