Mittig abgegriffene Transformatoren erklärt: Funktionsweise und Einsatzbereiche

Ob Sie an einem Gleichrichterschaltkreis arbeiten oder Ihr Zuhause mit Strom versorgen – ein mittig abgegriffener Transformator (Center-Tapped Transformer) ist äußerst praktisch.

Daher betrachten wir mittig abgegriffene Transformatoren detailliert: Funktionsprinzip, Spezifikationen und Einsatzmöglichkeiten.

Funktionsprinzip mittig abgegriffener Transformatoren

Abb. 1: Ein Transformator in einer Umspannstation

Die Funktionsweise eines mittig abgegriffenen Transformators ähnelt stark der eines Standardtransformators. Beide übertragen Primärspannung bzw. Energie von der Primärspule auf die Sekundärwicklung durch induktive Kopplung.

Der Wechselstrom in der Primärwicklung induziert einen wechselnden magnetischen Fluss im Transformatorenkern. Dieser induzierte Fluss schneidet die Sekundärwicklungen und induziert dort eine wechselnde Spannung. Der Kern besteht aus Material mit hoher magnetischer Permeabilität, z. B. Eisen.

Bei mittig abgegriffenen Transformatoren wird die Sekundärspule genau in ihrer Mitte abgegriffen. Dieser Mittelabgriff ermöglicht drei Ausgangsschaltungen für unterschiedliche Leistungsbedarfe.

Sie erhalten einen Stromkreis zwischen den beiden Enden der Sekundärspule und dem Neutralleiter. Ein weiterer Stromkreis liegt zwischen den beiden Enden der Sekundärspule.

Wird der Mittelabgriff geerdet, ist die eine Hälfte der Ausgangsspannung positiv bezüglich Erde, die andere Hälfte negativ und 180° phasenverschoben zur ersten Hälfte.

Daher sollte der Mittelabgriff geerdet werden, um unsymmetrische Ströme, die durch ungleichmäßige Lasten entstehen, abzuleiten.

Spezifikationen 12-0-12 mittig abgegriffener Transformator

Nachfolgend die Spezifikationen eines mittig abgegriffenen Abwärtstransformators:

• Montage: Vertikale Bauform
• Eingangsspannung: 220 V AC
• Eingangsfrequenz: 50 Hz
• Ausgangsspannung: 0 V, 12 V, 24 V
• Ausgangsstrom: 1 Ampere
• Wicklung: Kupfer

Verwendung eines mittig abgegriffenen Transformators

Abb. 2: Nahaufnahme einer elektronischen Leiterplatte

Das Funktionsprinzip entspricht jedem anderen Transformator. Ein zusätzlicher Draht liegt in der Sekundärwicklung.

Der mittig abgegriffene Draht befindet sich in der Mitte der Sekundärspule. Die Summe der Spannungen in der Mitte der Sekundärwicklung ist immer null.

Es gibt keine elektrische Verbindung zwischen Primär- und Sekundärspulen. Wird jedoch eine Spannung in die Primärwicklung eingespeist, induziert sie eine Spannung in der Sekundärwicklung.

Bei einem 1:1-Isolationstransformator stünde in der Sekundärwicklung die gleiche Spannung zur Verfügung.

Für unseren 220 V Abwärtstransformator erhalten wir 24 V AC zwischen den beiden Außenleitern T1 und T2. Bezieht man den Neutralleiter (Mittelabgriff) als Referenz, misst man 12 V AC auf jeder Seite des Mittelabgriffs.

Für den Transformator unten bezeichnen wir die Spannung über der oberen Hälfte der Sekundärwicklung als Va, die Spannung über der unteren Hälfte als Vb (siehe Schaltbild).

Abb. 3: Schaltbild eines mittig abgegriffenen Transformators

Mit der Windungszahlformel lässt sich die Spannung an der Sekundärwicklung berechnen:

Va = (Na / Np) × Vp

Vb = (Nb / Np) × Vp

Wobei:

Unterschied zwischen normalem und mittig abgegriffenem Transformator

Abb. 4: Ein Transformator

Der Hauptunterschied: Ein normaler Transformator liefert eine einzelne Ausgangsspannung. Ein mittig abgegriffener Transformator bietet drei Spannungen, je nachdem, wo man die Spannung abgreift.

Anwendungen mittig abgegriffener Transformatoren

Abb. 5: Ein Silizium-Brückengleichrichter mit Kondensator

• Gleichrichterschaltungen (DC)
• Als reine AC-AC-Abwärtstransformatoren
• Vollwellengleichrichterschaltungen

Fazit

Mittig abgegriffene Transformatoren sind entscheidend in Gleichrichter- und AC-Schaltungen.

Sie ermöglichen das Halbieren der Sekundärspannung, um Niederspannungsgeräte nicht zu beschädigen. Zudem kann die Sekundärspannung für leistungshungrigere Geräte abgegriffen werden.

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