Elektrischer Transformator: Wie funktioniert er und wozu dient er?

Der elektrische Transformator ist einer der Hauptakteure im Netz und garantiert dessen Versorgung und Effizienz

Das Stromnetz ist ein komplexes Geflecht aus Elementen, die miteinander interagieren, um einen stabilen und sicheren Energietransport von einem Punkt zum anderen zu gewährleisten und so sicherzustellen, dass wir, die Nutzer, jederzeit mit Energie versorgt sind. Diese Verfügbarkeit ist für uns selbstverständlich, aber sie ist dennoch ein technologischer Meilenstein, der das Ergebnis zahlloser Jahre der Forschung und Entwicklung all dieser Elemente ist. Daher möchten wir uns heute auf die Funktionsweise und Funktion eines dieser Schlüsselelemente konzentrieren: des elektrischen Transformators oder Trafos.

Bevor wir näher auf die tatsächliche Funktionsweise und Nutzung dieses Elements des Stromnetzes eingehen, muss möglicherweise erklärt werden, warum Elektrizität transformiert werden muss. Der Grund dafür ist, dass die von den Anlagen erzeugte Energie je nach Quelle mit niedriger oder mittlerer Spannung bereitgestellt wird. Dies macht es notwendig, sie auf Hochspannung zu bringen, um ihren effizienten Transport durch das Stromnetz zu gewährleisten und Verluste beim Energietransport zu minimieren. An diesem Punkt kommt unser heutiger Protagonist ins Spiel, der diesen Energieverlust verhindert.

Das heißt, der Transformator ist der Hauptverantwortliche, der den Transport elektrischer Energie über große Entfernungen auf praktische und wirtschaftliche Weise erfolgreich durchführen kann.

Dazu variiert der Transformator verschiedene Werte des Wechselstroms wie Spannung oder Intensität und hält dabei die Frequenz und praktisch die gesamte Leistung jederzeit aufrecht. Dabei werden Wirkungsgrade im Bereich zwischen 96 % und 97 % erreicht. Dank der Prinzipien der elektromagnetischen Induktion fließt Energie von einem Stromkreis zum anderen, ohne die Frequenz zu ändern, wodurch die Sicherheit und Effizienz von Energiesystemen während des gesamten Transportprozesses verbessert wird.

Somit können wir verschiedene Verwendungszwecke des Transformators identifizieren:

• Variieren Sie den Spannungspegel innerhalb eines Stromkreises nach oben oder unten.
• Passen Sie die Erzeugungsspannung für Übertragung und Verteilung an.
• Isolieren Sie zwei verschiedene Stromkreise und verhindert außerdem den Durchgang von Gleichstrom zwischen ihnen.

Aus welchen Elementen besteht ein elektrischer Transformator?

Um all diese Funktionen erfüllen zu können, bestehen Transformatoren aus verschiedenen Elementen mit jeweils eigenen Aufgaben. Werfen wir einen Blick auf die wichtigsten.

• Kern: Dies ist eine Reihe von Magnetfolien, die auch als Träger für die Montage anderer Elemente dienen, für die Leitung von magnetischer Fluss.
• Wicklung: ist der Draht oder Streifen (entweder Kupfer oder Aluminium), der in Form von Spulen (zwei, eine für Hoch- und eine für Niederspannung) gewickelt ist und als Leiter für Elektrizität von einem Punkt zum anderen um den Kern herum dient. 
• Isolatoren: sind die Materialien, die für die Erdung zwischen den verschiedenen Elementen des Transformators und ihren Spannungen sorgen. Normalerweise wird ein System aus in Mineral- oder Pflanzenöl getauchten Papierschichten verwendet.
• Gehäuse: Dies ist die Blechstruktur, die das Äußere des Transformators bildet und als Behälter und Schutz für alle Elemente dient.
• Steuer- und Sensoreinheit: Dies ist ein Element, das in Transformatoren mit höherer technologischer Ausstattung, wie z. B. dem transforma.smart, verfügbar ist und die Erfassung von Daten über den Betrieb des Netzwerks und des Transformators selbst sowie die digitale Steuerung des Geräts selbst ermöglicht.

Wie funktioniert ein Transformator?

Trotz der technologischen Herausforderungen bei der Entwicklung von Transformatoren ist ihre Funktionsweise im Vergleich zu anderen Elementen elektrischer Schaltanlagen relativ einfach. und sein Erfolg liegt in seiner Einfachheit.

Der elektrische Transformator verbindet zwei verschiedene Stromkreise über einen gemeinsamen Stromkreis (Magnetkreis) und wendet dabei die Prinzipien der elektromagnetischen Induktion an.

Das heißt, ein Transformator verwendet die beiden Wicklungen, um einen Doppelstromkreis zu erzeugen, der über eine gemeinsame magnetische Verbindung (den Kern) verbunden ist.

Der durch die Hochspannungswicklung fließende Strom erzeugt einen magnetischen Fluss, der durch den Kern verläuft und in der Niederspannungswicklung einen anderen Strom und eine andere Spannung induziert, wodurch die Frequenz aufrechterhalten wird. Das Spannungsverhältnis der beiden Wicklungen (Hoch- und Niederspannung) ist proportional zur Anzahl der Windungen, die jede von ihnen hat.

Welche Arten von Transformatoren gibt es?

Je nach Funktion, Art des elektrischen Systems, Installationsort und Bauart können wir verschiedene Arten von Transformatoren unterscheiden. Sehen wir uns also die wichtigsten Typen nach Kategorie an.

Elektrische Transformatoren nach Art des elektrischen Systems

• Einphasig: Das elektrische Verteilungssystem wird über einen einzelnen Leiter (Kabel) oder eine Phase ausgeführt.
• Dreiphasig: Das am weitesten verbreitete Verteilungssystem, bestehend aus drei Leitern oder Phasen. Auf diese Weise besteht der zirkulierende Dreiphasenstrom aus drei Strömen: einphasigen Wechselströmen gleicher Frequenz und Amplitude. Im Vergleich zum einphasigen Verteilungssystem werden die Kosten für die gleiche Menge an umgewandelter und erzeugter elektrischer Energie reduziert.

Wenn der Transformator eine Spannungserhöhungsfunktion erfüllt, wird er allgemein als Aufwärtstransformator bezeichnet. und wenn er Reduktionsaufgaben erfüllt, wird er als Abwärtstransformator bezeichnet.

Elektrische Transformatoren nach Bauart

• Ölgefüllt: Diese Art ist am weitesten verbreitet und hat sich als die umweltfreundlichste erwiesen, außerdem hat sie eine längere Lebensdauer als die anderen.
• Trocken: Eine technologische Alternative zu ölgefüllten Transformatoren, die, obwohl sie dieses Material nicht verwendet, erzeugt einen ökologischen Fußabdruck.

Elektrische Transformatoren nach ihrem Installationsort

• Im Freien: Man sieht sie sehr häufig an Strommasten an Straßen, Wegen, Industriegebieten usw. Sie sind robust gebaut, um je nach Installationsort unterschiedlichen Witterungsbedingungen standzuhalten.
• Im Innenbereich: Diese Transformatoren befinden sich in einem eigenen Raum, z. B. in einem Transformatorzentrum aus Beton oder Metall, wo sie in Gemeinschaft mit den übrigen Elementen, aus denen sie bestehen, ein eigenes Fach haben diese Zentren.

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