Transformator
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Ein Transformator (kurz Trafo) ist eine elektrische Baugruppe aus einer oder mehreren Drahtspulen auf einem gemeinsamen Eisenkern. Mit Hilfe von Transformatoren lassen sich Wechselspannungen herauf- oder herunter transformieren, das heißt erhöhen oder verringern, und damit den technischen Erfordernissen anpassen. Erst der Transformator machte die weite Verbreitung der Elektrizität möglich, weil Hochspannungsleitungen den Transport über große Entfernungen ohne allzu große Verluste ermöglichten.
Während der Begriff Transformator eher aus dem Bereich Energietechnik kommt, heißt das funktionsgleiche Bauteil in der Nachrichtentechnik Übertrager.
Für die Messung hoher Wechselströme und -spannungen werden Messwandler verwendet, mit denen die Spannung bzw. der Strom auf niedrige und für das Meßgerät konforme Werte heruntertransformoert werden.
Durchsteckwandler bestehen dabei konstruktiv nur aus der Sekundärspule. Die Primärwicklung bildet im Betrieb die durchgesteckte Leitung für die zu messende elektrische Größe. Die durchgesteckte Leitung kann auch mehrmals um den Messwandler geschlungen werden, um den Meßbereich anzupassen gemäß den Formeln
- <math>\frac{I_1}{I_2}=\frac{n_2}{n_1}<math> oder ::<math>\frac{U_1}{U_2}=\frac{n_1}{n_2}<math>
Widerstandstransformation
Eine Widerstandstransformation wird angewendet, um Verbraucher und Quellen hinsichtlich ihres Widerstandes oder Wellenwiderstandes anzupassen, zum Beispiel eine Ferritantenne an die Eingangsstufe des Radios oder einen Lautsprecher mit einer Impedanz von 4 Ohm an den Ausgang eines Röhrenverstärkers mit einer Impedanz von 1000 Ohm. Durch die gegenseitige Anpassung an einen etwa gleich großen Wert wird maximal Energie übertragen und damit der Wirkungsgrad der gesamten Anlage verbessert.
Für den elektrischen Widerstand R einer Baugruppe gilt das Ohmsche Gesetz
- R = U / I .
- Wendet man dies auf die Primär- und Sekundärwicklung eines Transformators an, so folgt
- R1 = U1 / I1 ,
- R2 = U2 / I2 ,
- Für das Verhältnis von Primär- und Sekundärwiderstand errechnet sich daher das quadratische Verhältnis der Windungszahlen:
- R1 / R2 = n12 / n22 .
Oberwelleneliminierung
Stromrichtertransformatoren unterdrücken durch ihre spezielle Schaltung (Reihenschaltung von im Stern und in Dreieck geschalteten Sekundärwindungen) alle Oberwellen mit Ausnahme der Ordnung (12*n + 1) und (12 *n - 1) n = 1, 2, 3, 4... und ermöglichen somit erhebliche Einsparungen beim Aufbau von Oberwellenfiltern. Ihre Anwendung erfolgt hauptsächlich bei der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung.
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