Ing: GdE: Einphasentransformator

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Der Transformator ist eine elektrische Maschine. Er wandelt eine Wechselspannung in eine Wechselspannung anderer Höhe um, bei gleicher Frequenz.

Dabei gilt das Induktionsgesetz der Ruhe:

  • Es muss sich der Magnetfluss ändern
  • Der Magnetfluss wird von einer Spule umfasst

Wird an die Primärseite (Eingangsseite) des Transformators eine Wechselspannung angelegt, so induziert die Primärspule auf die Sekundärspule (Ausgangsseite) eine Wechselspannung.

Die Größe der Ausgangsspannung Usek hängt von der Größe der Eingangsspannung Uprim und dem Spulen-Windungsverhältnis ab.

U = Spannung
N = Windungszahl

Beispiel: Uprim = 230V /100N Usek 10N = 23V >>>> Übersetzungverhältnis: 10/1

2. Beispiel

Gegeben sei ein Einphasentransformator mit 230V/25V, 50 Hz. Die Sekundärwicklung besitzt 80 Windungen.

a) Wieviele Windungen besitzt die Primärwicklung?

Antwort: Die Primärwicklung besitzt 736 Windungen.

b) Wie groß ist der Wert des magnetischen Flusses im Eisenkern?

Antwort: Der magnetische Fluss im Eisenkern beträgt 1,4 mVs.

c) Mit welchem Strom wird das 230V-Netz belastet, wenn der Transformator verlustfrei 4,2 A abgibt?

Antwort: Das 230V-Netz wird mit 0,46 A oder 460mA belastet, wenn der Transformator verlustfrei 4,2 A abgibt.

3. Beispiel

Gegeben sei ein Transformator mit einer Primärspannung von 230 Volt und einer Primärwicklung von 920.

a) Wie groß ist die Sekundärspannung in einer Windung der Sekundärwicklung?

Antwort: In einer Windung der Sekundärwicklung werden 0,25 Volt induziert.

4. Beispiel

Gegeben sei ein Einphasentransformator. Die maximale Flussdichte beträgt 1,2 T. Die wirksame Eisenquerschnittsfläche betrage 200 cm². Primärseitig ist der Trafo an 6 kV/50 Hz angeschlossen. 400 V sei die Sekundär-Leerlauf-Spannung.

a) Wie viele Windungen besitzt die Primärwicklung?

Antwort: Die Primärwicklung besitzt 1126 Windungen.

Grundlage: Transformator-Hauptgleichung

U0 = 4,44 * Bdach *A* ffe * f * N

U0 = induzierte Spannung,
Bdach = max. magnetische Flussdichte
A = Fläche des Eisenkerns
f = Netzfrequenz
N = Windungszahl

ffe= Eisenfüllfaktor z.B. 0,95