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Was ist Transformator?

Gerät, das Wechselspannungen durch elektromagnetische Induktion zwischen zwei oder mehr Wicklungen auf einem Kern umsetzt. Beim idealen Transformator ist die Spannung proportional zur Windungszahl (V1/V2 = N1/N2) und der Strom umgekehrt proportional, sodass Primär- und Sekundärleistung gleich sind. Legt man zum Beispiel an einen Transformator mit dem Windungszahlverhältnis 10:1 eine Spannung von 100 V an, ergeben sich sekundärseitig 10 V, und fließen sekundärseitig 5 A, beträgt der Primärstrom 0,5 A. Er kann Eingang und Ausgang galvanisch trennen, und in Schaltnetzteilen wird er durch den Betrieb bei hoher Frequenz klein. Gleichspannungen kann er nicht umsetzen.

Japanische Bezeichnung: 変圧器

„Transformator“ kommt in 15 Übungsfragen aus 6 Themen vor, z. B. Grundlagen elektrischer Schaltungen und des Elektromagnetismus, Schaltungen der Leistungselektronik, Leistungshalbleiter.

Fachgebiet: Schaltungen der Leistungselektronik

Jetzt üben: Fragen zu Transformator

An die Primärseite eines idealen Transformators mit 1000 Windungen auf der Primärwicklung und 100 Windungen auf der Sekundärwicklung wird eine Wechselspannung von 100 V (Effektivwert) angelegt. Wie groß ist die Sekundärspannung (Effektivwert)?

  1. A1000 V
  2. B100 V
  3. C10 V
Antwort und Erläuterung anzeigen

Antwort: C. 10 V

Beim idealen Transformator ist die Spannung proportional zur Windungszahl: V2 = V1 × N2/N1 = 100 V × 100/1000 = 10 V. Da die Leistung erhalten bleibt, ist der Strom umgekehrt proportional zur Windungszahl; der Sekundärstrom ist also 10-mal so groß wie der Primärstrom. Ein Transformator überträgt Spannung durch die Änderung des magnetischen Flusses und kann daher keine Gleichspannung umsetzen.

An die Sekundärseite eines idealen Transformators mit dem Windungszahlverhältnis N1:N2 = 10:1 wird eine ohmsche Last von 8 Ω angeschlossen. Welche Impedanz sieht man von der Primärseite aus?

  1. A800 Ω
  2. B80 Ω
  3. C0,8 Ω
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Antwort: A. 800 Ω

Beim idealen Transformator ist die Primärspannung das n-Fache (n = N1/N2) der Sekundärspannung und der Primärstrom das 1/n-Fache des Sekundärstroms; die von der Primärseite aus gesehene Impedanz V1/I1 ist daher das n²-Fache der sekundärseitigen V2/I2. 10² × 8 Ω = 800 Ω. Wegen dieser Impedanztransformation werden Transformatoren auch zur Impedanzanpassung eingesetzt, etwa zwischen Verstärker und Lautsprecher.

„Transformator“ in den Erläuterungen

Fragen mit „Transformator“ (15)

  1. An die Primärseite eines idealen Transformators mit 1000 Windungen auf der Primärwicklung und 100 Windungen auf der Sekundärwicklung wird eine Wechselspannung von 100 V (Effektivwert) angelegt. Wie groß ist die Sekundärspannung (Effektivwert)?
  2. An die Sekundärseite eines idealen Transformators mit dem Windungszahlverhältnis N1:N2 = 10:1 wird eine ohmsche Last von 8 Ω angeschlossen. Welche Impedanz sieht man von der Primärseite aus?
  3. Was ist der Hauptgrund dafür, dass Netzteile, die aus dem Wechselstromnetz Gleichspannung erzeugen, galvanisch getrennte Wandler verwenden, die Eingang und Ausgang mit einem Transformator trennen?
  4. Warum benötigt ein Durchflusswandler eine Entmagnetisierungswicklung (Reset-Wicklung) oder eine Klemmschaltung am Transformator?
  5. Welche Beziehung zwischen Primär- und Sekundärstrom gilt, wenn ein idealer Transformator die Primärspannung auf der Sekundärseite in eine niedrigere Spannung umsetzt?
  6. Welcher Wert kommt dem maximalen Wirkungsgrad eines idealen B-Gegentaktverstärkers am nächsten?
  7. Welcher Ausdruck gibt in einem Wechselstromkreis mit der Wirkleistung P [W] und der Scheinleistung S [VA] den Leistungsfaktor an?
  8. Ändert sich der magnetische Fluss durch eine Spule, wird in der Spule eine Spannung induziert (elektromagnetische Induktion). Wodurch wird der Betrag dieser induzierten Spannung bestimmt?
  9. Eine Wechselstromlast hat eine Wirkleistung von 800 W und eine Scheinleistung von 1000 VA. Wie groß ist ihre Blindleistung? (Spannung und Strom sind sinusförmig.)
  10. Welche Aussage zum B-Gegentaktverstärker im Vergleich zum A-Verstärker ist korrekt?
  11. Was ist der Hauptvorteil einer höheren Schaltfrequenz von Leistungswandlern?
  12. Welches Beispiel für ein alltägliches Produkt, in dem GaN-Leistungsbauelemente zunehmend eingesetzt werden, ist richtig?
  13. An einen einphasigen Brückengleichrichter aus vier Dioden wird eine Wechselspannung gelegt. Welche Beschreibung des Strompfads während einer Halbwelle ist richtig?
  14. Welche Beschreibung der Funktionsweise eines Sperrwandlers (Flyback-Wandler) ist richtig?
  15. Welcher Umgebungsfaktor erfordert neben Schwingungen besondere Beachtung bei der Aufstellung von Elektronenstrahllithografiegeräten oder Elektronenmikroskopen?

Verwandte Begriffe

Tastverhältnis (Duty Cycle) Ruhestrom Leistungsfaktor GaN (Galliumnitrid) Tiefsetzsteller (Buck-Konverter) Schaltverluste SiC (Siliziumkarbid) Leistungshalbleiter (Leistungsbauelement) Gleichrichterschaltung (Gleichrichter) Snubber-Schaltung

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