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Transformatoren - auch Umformer genannt
-spielen eine wichtige Rolle in der Stromversorgung. Sie hängen zwischen den einzelnen Netzebenen und haben die Funktion, die Spannung auf die gewünschte Ebene herauf- bzw. herabzutransformieren (110kV <-> 10kV <-> 0,4kV). Diese Geräte findet man in sämtlichen Kraftwerken, Umspannwerken und Schalthäusern. Die Größe der Transformatoren ist abhängig von der transformierten Leistung. Um die Funktionsweise des Transformators zu erläutern, beschreiben wir hier ein durchgeführtes
Standard-Schul-Experiment:
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U1=230V, n1=500
| n2 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| U2 in V | 0,4 | 0,8 | 1,3 | 1,7 |
2,1 | 2,5 | 2,9 |
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Auf einen Eisenkern setzen wir die Primär-Spule mit n1=500 Windungen; diese Spule wird direkt an eine Netzsteckdose mit U1=230V angeschlossen.
Als Sekundär-Spule legen wir ein Experimentierkabel mit (variablen) n2 Windungen um den Eisenkern und messen die Spannung U2 zwischen den Enden dieses Kabels in Abhängigkeit von seiner variablen Windungszahl.
Wir erhalten die nebenstehende Messreihe.
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Zum physikalischen Verständis:
Auf der Primärseite liegt eine Wechselspannung der Frequenz f=50Hz an, dadurch fließt durch die Spule ein Wechselstrom, der in dem Eisenkern ein sich mit der gleichen Frequenz änderndes Magnetfeld erzeugt.
Ähnlich wie in den Spulen des in  Kapitel 1 erwähnten Generators wird dadurch auf der Sekundärseite eine Spannung induziert.
In jeder Windung der Sekundärspule wird in diesem speziellen Fall eine Spannung von etwa U=0,4V induziert. Bei mehreren Windungen werden diese einzelnen Spannungsquellen hintereinander geschaltet, die Spannungen addieren sich.
Im Rahmen der Experimentier-Genauigkeit bestätigt die Messreihe diese Überlegung, es ergibt sich nämlich
| U2 ~ n2, bzw. präziser |
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Bei einem Transformator verhalten sich die Spannungen wie die Windungszahlen.
Spannungen können also im Pinzip beliebig herauf- und heruntertransformiert werden. |
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