Das Wort "Transformator", kurz auch einfach "Trafo" genannt, kommt aus der lateinischen Sprache und bedeutet so viel wie "Umwandler". Man kann Transformatoren in vielen elektrischen Geräten des täglichen Gebrauchs finden. So zum Beispiel in Ladegeräten und Netzteilen von Handys und Laptops, aber auch in Fernsehgeräten, Kühlschränken, Waschmaschinen, Staubsaugern und vielen weiteren elektrischen Geräten.
Was machen Transformatoren?
Transformatoren wandeln die Stromstärke und die Spannung des Wechselstroms eines Stromkreises um und machen ihn so für einen anderen Stromkreis nutzbar. Im Alltag heißt das, dass die hohen Spannungen in unseren Hochspannungsleitungen, die zwischen 10.000 und 380.000 Volt liegen, für den Gebrauch zu Hause (Steckdosen in Europa werden mit ca. 230V betrieben) umgewandelt werden. Dies geschieht in großen Transformatorstationen der Energieversorger (Abb. rechts).
Die wesentlich kleineren Transformatoren in den Netzteilen unserer Elektrogeräte wandeln dann die Stromspannung aus der Steckdose in noch niedrigere Spannungen für die Nutzung des jeweiligen Gerätes um. Ihr seht also, dass Transformatoren sehr wichtige Geräte sind, welche aus unserem täglichen Leben kaum noch wegzudenken sind. Dabei ist ihr Aufbau grundsätzlich nicht besonders kompliziert.
Wie ist ein Transformator aufgebaut?
In der Regel besteht ein Trafo aus zwei isolierten Spulen. Diese Spulen bestehen aus einem Eisenkern, um welchen isolierter Kupferdraht gewickelt wird. Die erste Spule trägt den Namen "Primärwicklung", die zweite Spule nennt man "Sekundärwicklung". Wenn an die Primärwicklung eine Wechselspannung angelegt wird, entsteht dort ein elektrisches Feld, dessen Stärke und Spannung sich mit der Frequenz der Wechselspannung ändert. An dieser Stelle wird es kompliziert, da nun ein Effekt entsteht, den man Induktion nennt.
Was ist Induktion?
Als Induktion bezeichnet man einen Vorgang, bei dem eine elektrische Spannung und ein Stromfluss entstehen, weil sich das Magnetfeld eines elektrischen Leiters ändert. Die dabei entstehende Spannung nennt man "Induktionsspannung" und den Strom dementsprechend "Induktionsstrom", allgemein auch als magnetischer Fluss bezeichnet (siehe grüne Linie in der Grafik oben rechts). Durch diese Induktion wird nun eine Spannung auf die Sekundärspule erzeugt, da sich das Magnetfeld der Primärspule durch den Wechselstrom ständig ändert. Würde man an die Primärspule Gleichspannung anschließen, dann würde es nicht zu diesem Effekt kommen. Wenn beide Spulen die gleiche Anzahl von Wicklungen des Kupferdtahtes haben, dann entspricht die Spannung an der Sekundärspule genau der Spannung an der Primärspule. Wenn die Anzahl der Wicklungen der Sekundärspule niedriger ist, sinkt auch die induzierte Spannung. Ist es umgekehrt, dann erhöht sich an der Sekundärspule die induzierte Spannung im Gegensatz zur Primärspule. In Haushaltgeräten und elektronischen geräten ist es aber so, dass die Primärspule viel mehr Wicklungen besitzt, als die Sekundärspule. So kann die Spannung aus der Steckdose, die in Europa bei 230 Volt liegt, für Geräte, die eine weitaus geringere Spannung benötigen (z.B. 12 V), nutzbar gemacht werden.
Grafik von BillC, lizensiert unter CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons
Transformatorstation von Ikar.us lizensiert unter CC BY 3.0 de (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/de/deed.en)], via Wikimedia Commons
