Transformer: Was ist es?
Was ist ein Transformer?
Ein Transformer ist definiert als ein passives elektrisches Gerät, das elektrische Energie von einem Schaltkreis zu einem anderen durch den Prozess der elektromagnetischen Induktion überträgt. Er wird am häufigsten verwendet, um die Spannung zwischen Schaltkreisen zu erhöhen („step up“) oder zu verringern („step down“).
Funktionsprinzip des Transformers
Das Funktionsprinzip eines Transformers ist sehr einfach. Gegenseitige Induktion zwischen zwei oder mehr Wicklungen (auch als Spulen bezeichnet) ermöglicht den Transfer von elektrischer Energie zwischen Schaltkreisen. Dieses Prinzip wird weiter unten im Detail erläutert.
Theorie des Transformers
Angenommen, Sie haben eine Wicklung (auch als Spule bezeichnet), die von einer Wechselstromquelle versorgt wird. Der Wechselstrom durch die Wicklung erzeugt einen ständig wechselnden und alternierenden Fluss, der die Wicklung umgibt.
Wenn eine weitere Wicklung in die Nähe dieser Wicklung gebracht wird, wird ein Teil dieses alternierenden Flusses mit der zweiten Wicklung verbunden. Da sich dieser Fluss ständig in seiner Amplitude und Richtung ändert, muss es eine sich ändernde Flussverkettung in der zweiten Wicklung oder Spule geben.
Gemäß dem Faradayschen Induktionsgesetz wird in der zweiten Wicklung eine Spannung induziert. Wenn der Kreis dieser sekundären Wicklung geschlossen ist, fließt ein Strom durch sie. Dies ist das grundlegende Funktionsprinzip eines Transformers.
Lassen Sie uns elektrische Symbole verwenden, um dies zu visualisieren. Die Wicklung, die elektrische Energie von der Quelle erhält, wird als „Primärwicklung“ bezeichnet. In der untenstehenden Abbildung ist dies die „Erste Spule“.
Die Wicklung, die die gewünschte Ausgangsspannung aufgrund der gegenseitigen Induktion liefert, wird allgemein als „Sekundärwicklung“ bezeichnet. Dies ist die „Zweite Spule“ in der obigen Abbildung.
Ein Transformer, der die Spannung zwischen der Primär- und Sekundärwicklung erhöht, wird als Spannungsaufrücker bezeichnet. Umgekehrt wird ein Transformer, der die Spannung zwischen der Primär- und Sekundärwicklung verringert, als Spannungsabteiler bezeichnet.
Ob der Transformer die Spannung erhöht oder verringert, hängt von der relativen Anzahl der Windungen auf der primären und sekundären Seite des Transformers ab.
Wenn es mehr Windungen auf der Primärspule als auf der Sekundärspule gibt, wird die Spannung verringert (abgeteilt).
Wenn es weniger Windungen auf der Primärspule als auf der Sekundärspule gibt, wird die Spannung erhöht (aufgerückt).
Während die Darstellung des Transformers in der obigen Abbildung theoretisch in einem idealen Transformer möglich ist – ist sie nicht sehr praktikabel. Das liegt daran, dass in der freien Luft nur ein sehr kleiner Teil des Flusses, der von der ersten Spule erzeugt wird, mit der zweiten Spule verbunden wird. Daher ist der Strom, der durch den geschlossenen Kreis fließt, der an die sekundäre Wicklung angeschlossen ist, extrem klein (und schwer zu messen).
Die Änderungsrate der Flussverkettung hängt von der Menge des verlinkten Flusses mit der zweiten Wicklung ab. Idealerweise sollte fast der gesamte Fluss der Primärwicklung mit der Sekundärwicklung verbunden sein. Dies wird effektiv und effizient durch die Verwendung eines Kerntransformators erreicht. Dies bietet einen gemeinsamen Weg mit geringem Widerstand für beide Wicklungen.
Der Zweck des Transformatorkerns besteht darin, einen Weg mit geringem Widerstand bereitzustellen, durch den der größte Teil des Flusses, der von der Primärwicklung erzeugt wird, durchgeführt und mit der Sekundärwicklung verbunden wird.
Der Strom, der ursprünglich durch den Transformer fließt, wenn er eingeschaltet wird, wird als Transformereinschaltstrom bezeichnet.
Wenn Sie eine animierte Erklärung bevorzugen, finden Sie unten ein Video, das genau erklärt, wie ein Transformer funktioniert:
Teile und Bauweise des Transformers
Die drei Hauptteile eines Transformers:
Primärwicklung des Transformers
Magnetkern des Transformers
Sekundärwicklung des Transformers
Primärwicklung des Transformers
Die erzeugt magnetischen Fluss, wenn sie an eine elektrische Quelle angeschlossen wird.
Magnetkern des Transformers
Der magnetische Fluss, der von der Primärwicklung erzeugt wird, wird durch diesen Weg mit geringem Widerstand geleitet, der mit der Sekundärwicklung verbunden ist und einen geschlossenen magnetischen Kreis bildet.
Sekundärwicklung des Transformers
Der Fluss, der von der Primärwicklung erzeugt wird, durchläuft den Kern und verbindet sich mit der Sekundärwicklung. Diese Wicklung ist ebenfalls auf dem gleichen Kern aufgewickelt und liefert die gewünschte Ausgabe des Transformers.
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