Der Transformator
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Der Transformator Eine Grundlage des öffentlichen Stromnetzes Inhalt • Wirkungsweise des Transformators • Spannungen an Primär- und Sekundärseite • Verhältnis der Spannungen und der Windungszahlen Aufbau • Zwei Spulen liegen auf einem „Eisen-Kern“ • Der Eisen-Kern dient der Führung des Magnetfelds Wirkungsweise • Zwei Spulen teilen sich den magnetischen Fluss • „Primärspule“: – Es liegt eine Wechselspannung an – der Strom, und damit der magnetische Fluss, stellt sich so ein, dass die induzierte Gegenspannung gleich der Betriebsspannung ist • „Sekundärspule“: – liegt im magnetischen Fluss der Primärspule – Der magnetische Fluss induziert eine Spannung proportional zur Windungszahl Selbst-Induktion an zwei Spulen 1 0 -1 0 -1 1 Selbst-Induktion an zwei Spulen 0 -1 0 -1 1 0 -1 0 1 -1 1 1 An den Spulen induzierte Spannungen d U1, IND L1 I n1 dt d U 2, IND n2 dt 1V An Spule 1 induzierte Spannung An Spule 2 induzierte 1V Spannung 0 -1 0 1 -1 1 Der Transformator F1 F1 F2 1F 1,0 2 0 0,0 1- -0,5 t 2- -1,0 00,1 0 0,00 2 0,25 4 6 0,50 X Axis Title 8 0,75 57,0 05,0 10 1,00 eltiT sixA X X Axis Title Der Transformator wird mit sinusförmigem Wechselstrom betrieben 52,0 00,0 eltiT sixA Y Y Axis Title 1 t 0,5 Induzierte Spannung U1, IND dI1 d L1 n1 dt dt U 2, IND d n2 dt U 1, IND U 2, IND L1 n1 n2 Änderung des magnetischen Flusses in der Primärspule und in dieser Spule selbstinduzierte Spannung, die gleich der Quellenspannung ist Induzierte Spannung in der zweiten Spule Die induzierten Spannungen verhalten sich wie die Windungszahlen Selbstinduktivität der Primärspule Weshalb Wechselstrom? • Nur bei sinusförmigem Wechselstrom – ist der zeitliche Verlauf der Spannungen in der Primär- und Sekundärspule gleich • denn die Sekundärspannung ist proportional zur zeitlichen Ableitung des Stroms in der Primärspule – Bei zeitlicher Ableitung bleibt die Sinus-Form – bis auf eine „Phasenverschiebung“ erhalten U 1 n1 U 2 n2 Die Spannungen verhalten sich wie die Windungszahlen Zusammenfassung • Die Spannungen am Transformator verhalten sich wie die Windungszahlen U1/ U2=N1/ N2 • Im Transformator wird Energie praktisch verlustlos von einer Spannung auf eine andere umgesetzt • Mehrfaches Transformieren erfordert Sinusförmigen Wechselstrom finis 0 -1 0 1 -1 1
