Elektrische Transformatoren:Funktion, Struktur und mehr

Auch wenn Sie vielleicht einen elektrischen Transformator gesehen haben – kennen Sie jeden einzelnen Teil davon? Abgesehen davon, dass Sie einen Großteil Ihrer Geräte an Ihrem Arbeitsplatz oder in Ihrer Fabrik mit Strom versorgen, gibt es noch viel mehr darüber zu erfahren.

Wenn Sie es zum Beispiel mit Transformatoren vergleichen, die für den Heimgebrauch entwickelt wurden, sind sie völlig anders. Riesige Fabrikmaschinen benötigen viel mehr Energie, insbesondere eine hohe Spannung. Typischerweise benötigen sie etwa 10.000 bis 30.000 Volt.

Das ist jedoch noch nicht alles, was es mit Transformatoren auf sich hat. In diesem Artikel helfen wir Ihnen, alles zu verstehen, was Sie darüber wissen müssen.

Was ist das?

Grundsätzlich überträgt ein elektrischer Transformator Strom von einem Punkt zum anderen, insbesondere Hochspannung zu Niederspannung und umgekehrt.

In der heutigen Generation werden sie so hergestellt, dass sie eine Wechselstromversorgung (AC) verwenden, was bedeutet, dass eine Änderung der Versorgungsspannung durch die Änderung des Stroms beeinflusst wird. Dies bedeutet, dass ein Anstieg des Stroms die Spannung erhöht.

Alles in allem sind Transformatoren in der Lage, die Effizienz von Stromversorgungssystemen zu verbessern und die Sicherheit zu verbessern, indem sie die Spannungspegel bei Bedarf erhöhen und verringern.

Die Struktur eines Transformators

Es gibt drei entscheidende Teile eines elektrischen Transformators – Primärwicklung, Sekundärwicklung und einen Magnetkern.

Die Hauptwicklung ist an einer Stromquelle befestigt, von wo aus zuerst ein magnetischer Fluss erzeugt wird. Beide Spulen und der Stahlkern sind voneinander isoliert. Es kann auch einen Behälter innerhalb des Transformators für die Kernmontage (auch bekannt als Tank) und Wicklung, geeignete Buchsen zum Entfernen der Anschlüsse, ein Ölausdehnungsgefäß geben, um den Tank aus Kühlgründen mit Öl zu versorgen, und so weiter.

Bei allen Arten von Transformatoren wird der Kern durch Stapeln von laminierten Stahlblechen hergestellt, wodurch sichergestellt wird, dass zwischen den einzelnen Blechen nur wenig bis gar kein Luftspalt vorhanden ist, sodass ein kontinuierlicher magnetischer Pfad besteht.

So funktioniert es

Der Strom wird von einer Seite durch Drähte zugeführt, die mehrmals um den elektrischen Transformator gewickelt sind, und von der anderen Seite wieder abgeführt. Der eintretende Strom erzeugt ein Magnetfeld innerhalb des Transformators, das anschließend ein elektrisches Feld in anderen Drähten erzeugt – und dem Transformator schließlich die Energie entzieht.

Aber wenn es um die Welt der Physik geht, arbeitet ein Transformator nach dem Faradayschen Gesetz, was bedeutet, dass die Anzahl der Windungen in den folgenden Spulen dem Spannungsverhältnis beider Spulen entspricht.

Wenn also an einem Transformator die geringere Spannung benötigt wird, umfasst die andere (Ouggo-)Spule weniger Windungen als das (eingehende) Hauptöl.

Wie ein Transformator immer funktionieren sollte

Ein idealer Transformator sollte einen perfekt sinusförmigen Erregerstrom, eine perfekte Kopplung (keine Streuinduktivität), eine hervorragende Spannungsregelung, keine Wirbelstromverluste oder Hysterese und einen dicken Draht haben, der stark genug ist, um jeder Stromstärke standzuhalten.

Die einzige Möglichkeit, einen solchen Transformator zu erreichen, besteht jedoch darin, dass er extrem schwer und groß ist. Wenn es also um das Trafodesign geht, müssen stattdessen Kompromisse eingegangen werden.

Darüber hinaus kann bei hohen Spannungen die Wicklungsleiterisolierung ein Problem darstellen, wie sie häufig in Abwärts- und Aufwärtstransformatoren für Energieverteilungen vorkommt. Die Wicklungen müssen sowohl vom Eisenkern gut isoliert als auch ausreichend vom anderen isoliert sein, um eine elektrische Isolierung zwischen den Wicklungen zu gewährleisten.

Sobald Sie feststellen, dass Ihr Transformator keines der oben genannten Kriterien erfüllt, sollten Sie sich nach einem Service für die Rückwicklung von Leistungstransformatoren umsehen, um das Problem zu erkennen und zu beheben. Schließlich ist es notwendig, wenn Sie möchten, dass Ihre Geräte jederzeit mit maximaler Effizienz arbeiten.

Unabhängig davon, ob Sie beabsichtigen, einen elektrischen Transformator oder einen Cummins-Generator in Singapur zu installieren, müssen Sie die Ausrüstung vollständig verstehen.

In diesem Fall können Sie es besser wissen, wenn Sie wissen, wie Ihr Transformator funktioniert und was er wirklich ist. Im Gegenzug wissen Sie, wann der richtige Zeitpunkt für eine Wartung, ein Upgrade oder einen Ersatz ist.