Elektrizitätslehre & Magnetismus

5.7. Der Transformator
Impulse S. 262
Für den Siegeszug der Elektrizität war vor allem die Möglichkeit ausschlaggebend, Energie
in einfacher Weise übertragen zu können; Fabriken mussten nicht mehr zwingenderweise
an Flüssen errichtet werden um die Wasserkraft auszunützen.
Die Übertragung von elektrischer Energie mit Gleichstrom ist teilweise mit hohen Verlusten
verbunden (durch ohmsche Verluste in den Leitungen); für den Siegeszug des Wechselstromes
war die Möglichkeit massgebend, die Spannung mühelos transformieren zu
können. Der Strom kann bei hohen Spannungen relativ verlustfrei in grosse Entfernungen
übertragen werden. Der Transformator spielt also die zentrale Rolle:
Magnetische Feldlinien verlaufen fast ausschliesslich
im Eisenkern: → gleicher
magn. Fluss
Φ
= Φ
1 2
Die Wechselspannung U 1 am Eingang induziert am Ausgang eine Wechselspannung U 2 .
Eine kurze mathematische Betrachtung liefert folgendes Ergebnis:
U2
N2
U2
I1
= − oder wegen Energieerhaltung: =
U N
U I
1
1
Exp.: Hoch- und Runtertransformieren der Spannung
1
2
Aufgaben:
1) Ein Transformator hat auf der Primärseite 100 Windungen. Die Spannung soll von
220 V Wechselspannung auf 1 kV Wechselspannung transformiert werden. Wie viele
Windungen muss die Sekundärseite haben?
2) Wieso kann man Gleichspannung nicht mit einem Transformator transformieren?
3) Welchen Strom kann man einem Transformator sekundärseitig maximal entnehmen,
wenn die Primärwicklung maximal 1 A aufnehmen kann und die Spannung von 220 V
auf 2000 V hochtransformiert wird?
4) Die Energie- oder Leistungsbilanz (P 1 = P 2 ) geht nicht ganz auf. Es treten Verluste beim
Transformieren auf. Wodurch könnten diese Verluste entstehen?
Lösungen von S. 25:
1) Aus U 2
N2
= − → 454.5 Windungen
U1
N1
3) Aus U 2
I1
= → I 2 = 0.11 A
U I
1
2
Elektrizitätslehre und Magnetismus 25