Arten von Transformatoren: Typen, Funktion und Anwendungen

Transformatoren begegnen uns überall: in der Steckdose zu Hause, in der industriellen Produktion oder in medizinischen Geräten. Trotzdem wissen viele nicht genau, was hinter dem Begriff steckt und warum es so viele verschiedene Typen gibt. Dieser Artikel gibt Ihnen einen fundierten Überblick: Was ist ein Transformator, wie funktionieren sie und welche Arten sind für welche Anwendungen gedacht?

Was ist ein Transformator eigentlich?

Ein Transformator ist ein elektrisches Bauteil, das Wechselspannungen von einem Spannungsniveau auf ein anderes überträgt. Das funktioniert ohne direkten elektrischen Kontakt zwischen Ein- und Ausgang (“galvanische Trennung”; “Trenntransformator”). Das klingt zunächst abstrakt, ist aber täglich in Betrieb: Jedes Netzteil, jede Ladestation und jede Industrieanlage nutzt dieses Prinzip.
 

Die Funktionsweise eines Transformators basiert auf elektromagnetischer Induktion. Zwei Wicklungen bzw. Spulen aus Kupfer (die Primärwicklung und die Sekundärwicklung) sind um einen gemeinsamen Magnetkern gewickelt. Fließt durch die Primärwicklung ein Wechselstrom, entsteht ein wechselndes Magnetfeld im Kern. Dieses Magnetfeld induziert in der Sekundärwicklung eine Spannung. Deren Höhe hängt vom Verhältnis der Windungszahlen beider Wicklungen ab. Mehr Windungen auf der Sekundärseite bedeuten höhere Spannung (Hochspannungstransformator); weniger Windungen bedeuten niedrigere Spannung (Niederspannungstransformator).
 

Als Beispiel: Die Primärspule könnte an eine normale Steckdose mit 230 Volt angeschlossen sein. In einem Trafo, auf dem die Sekundärspule halb so viele Windungen hat wie die Primärspule, kommt dementsprechend nur noch die Hälfte der Spannung an.
 

Entscheidend ist dabei, dass die Frequenz konstant bleibt. Nur die Spannung und entsprechend der Strom ändert sich. Das ist die Aufgabe, die ein Transformator überall dort, wo Spannungsanpassung, Energieübertragung oder galvanische Trennung gefragt sind, übernimmt.

Die wichtigsten Transformator-Typen nach Phasenzahl

Einphasentransformatoren

Der Einphasentransformator arbeitet, wie der Name sagt, mit einphasigem Wechselstrom. Er besteht aus einer Primär- und einer Sekundärwicklung auf einem Eisenkern und ist in der Elektrotechnik der vielseitigste Grundtyp. Typische Transformator-Beispiele für Einphasengeräte sind Heiztransformatoren, Trenntrafos, Konstanthalter und Stromwandler.
 

Einphasentransformatoren kommen überall dort zum Einsatz, wo kleinere bis mittlere Leistungen gefragt sind: in Haushaltsgeräten, Beleuchtungssystemen, Laboren und in vielen industriellen Sonderanwendungen. Ihr großer Vorteil liegt in ihrer kompakten Bauweise. Außerdem sind sie sehr flexibel und lassen sich gut an individuelle Anforderungen anpassen.

Drehstromtransformatoren (Dreiphasentransformatoren)

Wo größere Energiemengen übertragen oder verteilt werden müssen, werden Drehstromtransformatoren angewendet. Ein Drehstromtrafo arbeitet mit einem dreiphasigen Wechselstromsystem und überträgt elektrische Energie zwischen Stromkreisen, wobei ein magnetischer Fluss im Sekundärkreis eine elektromotorische Kraft induziert. Die Spannung wird dabei bei gleichbleibender Frequenz erhöht oder verringert.
 

Drehstromtransformatoren sind in der Industrie der Standard, also in Fabriken, Rechenzentren, im Maschinenbau, in der Textilindustrie, im Bergbau und in der Petrochemie. Auch die industrielle Automatisierung und Präzisionswerkzeugmaschinen greifen auf diesen Typ zurück. Dreiphasentransformatoren sind also notwendig für die Energieverteilung in großen Anlagen.

Einphasen- vs Dreiphasentransformatoren im Vergleich

Einphasentrafos sind günstiger, haben aber eine begrenzte Tragfähigkeit.
 

Dreiphasentrafos sind komplexer, aber auch wirksamer mit hoher Kapazität.
 

Die Auswahl hängt also zu einem großen Teil vom erwarteten Lastprofil ab. Auch, wenn die Anforderung aktuell noch niedrig ist und in Zukunft steigen könnte, ist manchmal die Entscheidung für das Dreiphasensystem langfristig effektiver kalkuliert.
 

Das Team von Wickeltechnik Langer berät Sie gerne zur Auswahl des richtigen Transformators für Ihren Anwendungsfall. Kontaktieren Sie uns einfach für eine unverbindliche Beratung.

Transformatoren nach Anwendung und Bauform

Neben der Unterscheidung nach Phasenzahl lassen sich Transformatoren nach ihrem spezifischen Einsatzzweck gliedern.

Hochspannungstransformatoren

Hochspannungstransformatoren sind auf eine Sache spezialisiert: am Ausgang deutlich höhere Spannungen bereitzustellen als am Eingang anliegen. Sie bestehen aus einer Primär- und einer Sekundärspule auf einem Eisenkern; das wechselnde Magnetfeld der Primärspule induziert in der Sekundärspule die gewünschte Hochspannung.
 

Anwendungsgebiete sind zum Beispiel die Röntgen- und Lasertechnik und der Maschinen- und Anlagenbau. Hochspannungstransformatoren werden häufig als Öltransformatoren ausgeführt.

Öltransformatoren

Der Öltransformator ist eine Bauform, die vor allem bei hohen Leistungen und anspruchsvollen Umgebungsbedingungen zum Einsatz kommt. Das umgebende Öl übernimmt dabei gleich zwei Aufgaben: Es kühlt den Transformator und isoliert gleichzeitig die spannungsführenden Teile. Das Ergebnis ist ein Gerät, das höhere Leistungen erreicht als vergleichbare Gießharztransformatoren und das außerdem einen besseren Schutz gegen elektromagnetische Verträglichkeits-Phänomene (EMV) bietet sowie geringere Verluste aufweist.
 

Öltransformatoren eignen sich überall dort, wo besonders robuste Funktion gebraucht wird, etwa in der Energieversorgung, in Umspannwerken, im Schwermaschinenbau oder überall dort, wo extreme Temperaturen oder Lastspitzen auftreten können.

Steuertransformatoren

Steuertransformatoren gehören zu den Trenntransformatoren. Sie versorgen Steuer- und Regelkreise mit einer gleichmäßigen, stabilen Spannung. In Maschinen und Schaltanlagen gleichen sie Schwankungen der Eingangsspannung aus und liefern konstante Ausgangsleistung. Das ist für den reibungslosen Betrieb komplexer Produktionsanlagen wichtig, weil ein instabiler Steuerkreis im Störungsfall zu Maschinenausfällen oder Fehlfunktionen führen kann.

Messwandler und Stromwandler

Messwandler übertragen nicht primär Leistung, sondern dienen der sicheren Erfassung und Messung von Strom- und Spannungswerten in Hochspannungsnetzen. Wäre eine direkte Messung ohne Wandler nötig, wäre das für Messgeräte und Personen gefährlich. Der Stromwandler transformiert hohe Ströme auf einen sicheren Messbereich und ermöglicht so die Überwachung und Steuerung von Energieversorgungsnetzen.

Transformator-Anwendungen: Wo welcher Typ eingesetzt wird

In Haushalten und kleinen Geräten übernehmen Einphasentransformatoren die Spannungsanpassung zuverlässig und kompakt.
 

In der Energieversorgung und -übertragung sind Hochspannungs-Öltransformatoren und Drehstromtransformatoren typisch, weil sie hohe Leistungen effizient und verlustarm übertragen.
 

In der industriellen Fertigung, also zum Beispiel Maschinenbau, Automatisierung, Druckindustrie, kommen je nach Anwendung Drehstromtransformatoren und Steuertransformatoren zum Einsatz.
 

In der Laser- und Röntgentechnik sind präzise Hochspannungstransformatoren gefragt, die exakt definierte Ausgangsspannungen erzeugen.

Sonderformen: Drosseln und Spulen

Eng verwandt mit dem Transformator, aber nicht dasselbe sind Drosseln und Spulen. Das sind induktive Bauteile, die in Transformatorschaltungen häufig gemeinsam eingesetzt werden. Eine Drossel oder Drosselspule nutzt das Prinzip, dass ein stromdurchflossener Leiter ein Magnetfeld erzeugt, das wiederum eine Induktionsspannung erzeugt und den Stromfluss verzögert oder glättet. Glättungsdrosseln werden z. B. in Gleichrichtern eingesetzt, Motorfilter schützen Antriebe vor Netzrückwirkungen, und Hochstrominduktivitäten kommen in leistungselektronischen Anwendungen zum Einsatz.

Vom Standardprodukt zur Sonderlösung: Transformatoren aus Hannover

Standardlösungen reichen oft nicht aus. Die spezifischen Anforderungen an Spannung, Leistung, Bauform, Isolierung und Umgebungsbedingungen können mit einer individuellen Lösung am besten bedient werden.
 

Wickeltechnik Langer aus Laatzen bei Hannover entwickelt und fertigt seit 1965 kundenspezifische Transformatoren, Drosseln und Spulen, von der Einzelanfertigung bis zur Serienfertigung. Zum Produktprogramm gehören Einphasentransformatoren, Drehstromtransformatoren, Hochspannungstrafos in Öl, Trenntrafos, Stromwandler, Drosselspulen sowie Sonderspulen für anspruchsvolle Anwendungen in der Medizin-, Laser- und Röntgentechnik.
 

Alle Produkte werden in Deutschland nach höchsten Qualitätsstandards gefertigt und entsprechen den geltenden EU-Richtlinien. Das Team von Wickeltechnik Langer berät Sie persönlich und findet gemeinsam mit Ihnen die passende Lösung.
 

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