Transformatorien

Transformatorien sind elektrische Maschinen, die Energie zwischen zwei oder mehreren Stromkreisen mit unterschiedlichen Spannungs- und Stromstärken übertragen, ohne dass die Frequenz verändert wird. Sie basieren auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion, das Albert Einstein und andere Physiker im 19. Jahrhundert beschrieben. Transformatorien finden in fast allen Bereichen der Elektrotechnik Anwendung, insbesondere in der Energieübertragung, Verteilung und in elektronischen Geräten.

Der grundlegende Aufbau eines Transformators besteht aus zwei oder mehr elektrisch isolierten Spulen, den Wicklungen, die auf einem gemeinsamen magnetischen Kern aus ferromagnetischem Material, meist Eisen oder einer Eisenlegierung, aufgewickelt sind. Eine Wicklung wird als Primärwicklung bezeichnet und wird mit Wechselspannung gespeist. Die andere Wicklung, die Sekundärwicklung, induziert eine Spannung, die proportional zur Anzahl der Windungen in beiden Wicklungen ist. Die Beziehung zwischen Primär- und Sekundärspannung wird durch das Windungsverhältnis bestimmt.

Transformatorien werden nach verschiedenen Kriterien klassifiziert, darunter die Bauform (z. B. Kerntransformator oder Shell-Transformator), die Anzahl der Wicklungen (Einphasen- oder Dreiphasentransformator) und die Anwendung (z. B. Netztransformator, Trafostation oder Labortransformator). Sie können sowohl zur Spannungserhöhung (Hochspannungstransformator) als auch zur Spannungserniedrigung (Niederspannungstransformator) eingesetzt werden.

Ein wichtiger Vorteil von Transformatorien ist ihre hohe Effizienz, da sie die Energie mit minimalen Verlusten übertragen. Allerdings sind sie nur für Wechselstrom geeignet, nicht für Gleichstrom. In modernen Stromnetzen werden Transformatorien in Trafostationen eingesetzt, um die Spannung für die effiziente Übertragung über große Distanzen zu erhöhen und sie dann in der Nähe der Verbraucher wieder zu senken.

Neben der Energieübertragung werden Transformatorien auch in elektronischen Schaltungen verwendet, etwa zur Impedanzanpassung oder zur Signalübertragung. Sie sind essenziell für die Funktionsweise vieler Geräte, darunter Netzteile, Audioverstärker und Funkgeräte. Durch kontinuierliche Weiterentwicklung der Materialien und Bauweisen werden Transformatorien immer kompakter und effizienter.