Was ist ein Transformator: Konzept, Typen, Funktionsweise

Transformer sind Geräte zum Senken oder Erhöhen der Stromspannung und der elektrischer Strom. Transformatoren bestehen aus zwei Drahtwicklungen, primär und sekundär, beteiligt an a Metallkern. Der Durchgang eines elektrischen Wechselstroms in der Primärwicklung induzieren zur Bildung eines elektrischen Wechselstroms in der Sekundärwicklung. DAS Anteil zwischen Primär- und Sekundärstrom hängt von der Beziehung zwischen den Anzahl der Züge in jeder der Wicklungen.

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wie sie arbeiten

Transformatoren werden verwendet, um elektrische Spannungen und Ströme in Verbraucherstromkreisen abzusenken oder zu erhöhen oder elektrische Kraftübertragung. Wenn ein Transformator eine elektrische Spannung absenkt, erhöht er automatisch die Intensität des elektrischen Ausgangsstroms und umgekehrt, wobei immer die Potenz übermittelt, gegeben von Produkt gibt Kette für die Stromspannung.

P - elektrische Energie

U - Elektrische Spannung

ich - elektrischer Strom

Aus Gründen der

Effizienz, die Übertragung elektrischer Energie über große Distanzen erfolgt immer in Hochspannung und mit geringer elektrischer Strom, als Reaktion auf Energieverluste durch die Joule-Effekt, da die in den Drähten dissipierte Energie proportional zum elektrischen Strom ist.

Für Energieverbrauchskreise, wie z. B. in Wohngebäuden, werden aus Sicherheitsgründen niedrige elektrische Spannungswerte verwendet – sehr hohe elektrische Potenziale können entstehen elektrische Entladungen. Aus diesem Grund finden wir an Masten große Transformatoren, deren Funktion es ist, die elektrisches Potenzial des Stroms, der von den Drähten getragen wird und ihn zu Häusern mit Spannungen führt im 110V oder 220V.

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Übliche Transformatoren bestehen aus zwei Wicklungen aus Kupferdraht, die als Primär- und Sekundärwicklung bezeichnet werden. Diese Wicklungen haben immer unterschiedliche Windungszahlen und werden dann berührungslos um einen Eisenkern gewunden. Schauen Sie sich die Abbildung unten an:

Transformator mit Primär- und Sekundärwicklung.

die Wicklung primär Ist eingeschaltet direkt zu eins Generator für elektromotorische Kraft alternierend (Transformatoren arbeiten nicht mit Gleichstrom), dh darin wird ein elektrischer Strom gebildet. Intensität und variabler Sinn, was zur Erzeugung von a. führt Magnetfeld mit gleiche Funktionen.

Dieses Magnetfeld ist dann fokussiert und verstärkt durch den Eisenkern zur Sekundärwicklung. Das sich ändernde Magnetfeld induziert das Auftreten eines elektrischen Stroms in der Sekundärseite. Die Beziehung zwischen den elektrischen Potentialen zwischen Primär- und Sekundärwicklung ergibt sich aus der folgenden Formel:

V_P — Spannung in der Primärwicklung

V_so — Spannung in der Sekundärwicklung

Nein_P — Windungszahl der Primärwicklung

Nein_so — Windungszahl der Sekundärwicklung

Wie wir wissen, sind elektrische Spannung und Strom invers proportional, daher ist das Verhältnis der elektrischen Ströme der Primär- und Sekundärwicklung umgekehrt:

ich_P — elektrischer Strom in der Primärwicklung

ich_so — elektrischer Strom in der Sekundärwicklung

Nein_P — Windungszahl der Primärwicklung

Nein_so — Windungszahl der Sekundärwicklung

Das physikalische Phänomen hinter dem Betrieb von Transformatoren heißt Elektromagnetische Induktion und wird durch das Faraday-Lenz-Gesetz beschrieben. Dieses Gesetz sagt uns, dass, wenn wir eine Variation des magnetischen Flusses durch einen Raumbereich erzeugen, ein Magnetfeld entstehen muss, um dieser Variation entgegenzuwirken. Möchten Sie mehr über das Thema erfahren? Greifen Sie auf unseren Text zu: Faradaysches Gesetz.

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Arten von Transformatoren

Trotz ähnlicher Funktionen gibt es verschiedene Arten von Transformatoren, die unterschiedliche Anforderungen erfüllen. Sehen Sie sich einige der gängigsten Typen an:

• Stromwandler: Sein Hauptzweck besteht darin, die Intensität des elektrischen Stroms zu verringern, um ihn an Übertragungsnetze oder Geräte zu übertragen, die keine hohen elektrischen Ströme unterstützen.

• Potentialtransformator: ist der gebräuchlichste Transformatortyp, er kann das elektrische Potenzial je nach Bedarf und Windungszahl in der Primär- und Sekundärspule senken oder erhöhen.

• Verteilungstransformator: In den Verteilerzentren der Kraftwerke ist es dafür verantwortlich, den elektrischen Strom über die Übertragungsleitungen an verschiedene Arten von Verbrauchern zu verteilen.

• Leistungstransformator: arbeitet mit sehr hohem elektrischem Potential und elektrischem Strom, wird in der Stromerzeugung eingesetzt elektrisch, aber auch in Anwendungen, die viel elektrische Leistung benötigen, wie z. B. Industrieöfen und Induktion.

Übungen

1) Ein Transformator erhält in seiner Primärwicklung eine elektrische Spannung von 4400 V. Bestimmen Sie die Anzahl der Windungen in der Primärwicklung, sodass die Ausgangsspannung an der Sekundärwicklung, 10 Windungen, 110 V beträgt.

Auflösung:

Um die Übung zu lösen, verwenden Sie einfach die Formel, die die Spannungen und die Anzahl der Umdrehungen in jeder Runde auflistet:

2) Ein Transformator erhält eine Spannung von 20 V in seiner Hauptwicklung, die N Windungen enthält. Wenn die Sekundärwicklung dieses Transformators aus 3N Windungen besteht, wie hoch ist die elektrische Ausgangsspannung?

Auflösung:

Mit der Formel für die Eingangs- und Ausgangsspannungen im Transformator führen wir folgende Berechnung durch:

3) Bestimmen Sie in Bezug auf den Betrieb von Transformatoren die folgenden Aussagen als richtig oder falsch:

I - Transformatoren können sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom betrieben werden.

II - Wenn die Windungszahl der Sekundärwicklung eines Transformators größer ist als die Windungszahl des of Primärwicklung, dann ist die Ausgangsspannung dieses Transformators notwendigerweise größer als die Spannung von Eingang.

III - Trotz der Transformationen von elektrischer Spannung und Strom bleibt die elektrische Leistung in idealen Transformatoren konstant.

IV - Transformatoren arbeiten nach einem Phänomen namens elektrostatische Induktion, das von Faraday entdeckt wurde.

Sie sind wahr:

a) F, F, V, F

b) V, V, V, F

c) F, V, V, F

d) F, V, F, F

e) F, V, V, V

Feedback:

Antworten: Buchstabe C

I - Transformatoren arbeiten nur mit Wechselströmen, da sie erscheinen müssen magnetische Feldflussänderungen, um elektrische Ströme in der Wicklung zu induzieren sekundär.

II - Die Formel, die die Ausgangsspannungen und die Windungszahl in Beziehung setzt, bestätigt diese Aussage.

III - Für ideale Transformatoren, die keine elektrische Energie verbrauchen, gilt diese Aussage.

IV - Das Phänomen, das den Betrieb von Transformatoren erklärt, ist das Prinzip der elektromagnetischen Induktion.

Von mir. Rafael Helerbrock

Möchten Sie in einer schulischen oder wissenschaftlichen Arbeit auf diesen Text verweisen? Aussehen:

HELERBROCK, Rafael. "Was ist ein Transformator?"; Brasilien Schule. Verfügbar in: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-um-transformador.htm. Zugriff am 28. Juni 2021.