erstellt 03.03.2018
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Trafos
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Transformatoren bestehen in der Regel aus zwei separaten Spulen die auf einen gemeinsamen Kern gelegt werden.
Die Spulen bestehen fast ausschließlich aus Kupferdraht, während der Kern aus Eisen oder Ferrit besteht.
Transformatoren können aus einer Spule mit Abgriffe bestehen was den Nachteil hat das der Eingang des Transformator
eine direkte körperliche Verbindung mit dem Ausgang hat und somit keine galvanische Trennung besteht.
Das ist unter anderen ein Sicherheits Risiko, weil angenommen die Eingangswicklung würde direkt mit unserer Netzspannung
verbunden sein, der Ausgang des Trafos auch direkt mit dem Netz verbunden wäre .
Diese Spartransformatoren hat man früher gerne in Fernseher und alten
Röhren Radios benutzt, während sie heute nur noch selten zum Einsatz
kommen.
Sie haben den Vorteil der günstigen Herstellung, stellen aber ein großes Risiko dar.
Der Eisenkern wird häufig benutzt bei Transformatoren die mit Netzfrequenz (50-60 Hz) arbeiten.
Bei höheren Frequenzen sind die Verluste bei Eisen zu groß und man geht über zu Kerne aus Ferrit.
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Eine sichere Variante sieht man im
folgenden Beispiel dort sind beide Wicklungen zwar auf einen Körper
gewickelt, haben aber keinen direkten Kontakt, somit es auch keine
direkte Verbindung zur Netzspannung aufweist.
Die Spule an der die Versorgungsspannung angelegt wird ,quasi die Eingangswicklung nennt man
Primärwicklung ,
und die Spule die den Ausgang darstellt trägt die
Bezeichnung Sekundärwicklung.
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Dann gibt es noch Transformatoren, die beide Wicklungen übereinander auf einen Kern gewickelt haben.
Diese habe eine sehr hohen Wirkungsgrad und auch eine Galvanische
Trennung die aber nur zustande kommt,
durch den Lacküberzug der einzelnen Kupferdrähte.
Dadurch ist zwar eine bedingte Isolierung vorhanden , die aber
schwinden kann wenn aus irgend welchen Gründen
die Wicklungen zu heiß werden oder durch Umweltfaktoren diese Lackschicht zerstört wird.
Dann nämlich kann es passieren das doch eine Verbindung zum Stromnetz zustande kommen kann.
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Im Plan erkennt man eine Batterie und einen kleinen Trafo.
Der Trafo kann mittels Taster ein und aus geschaltet werden.
Die beiden an der oberen Hälfte des Trafos angeordneten Punkte geben die Wickelrichtung der Spulen an.
Im vorliegenden Fall haben beide Spulen die gleiche Wickelrichtung .
Wie
sieht das Verhältnis der Spannungen zwischen Primär und
Sekundärwicklung aus wenn ich den Schalter im Ryhtmus
von 1 Sekunde
schließe und wieder öffne.
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Die Spannung im Primärkreis ( Signal oben) steigt bis auf die Betriebsspannung an ,
während der ganzen Anstiegszeit befindet sie auch eine Positive
Spannung an der
Sekundärspule.
Wenn der Spannungsanstieg beendet ist, also die Spule ihre volle
Energie gespeichert hat,
fällt die Ausgangsspannung gleich wieder auf
Null ab.
Das ganze passiert dann wenn der Schalter geöffnet wird auch in negativer Richtung.
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Das Signal als Vergrößerung
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Bei einem Eingangssignal ( Primärwicklung) in Sinusform ergibt sich ein eben solches Signal am Ausgang
( Sekundärwicklung).
Die Spannung verhält sich wie das Verhältnis der Wicklungszahl.
Also größere Wicklung ( Anzahl der Windungen ) hohe Spannung ,
bzw kleine Wicklung - kleine Spannung.
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Ein und Ausgangssignal bei ca . 4 KHz
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Ein und Ausgangssignal bei ca . 10 KHz
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Ein und Ausgangssignal bei ca . 17 KHz
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Es ist zu sehen das bei höher werdender Frequenz zwischen Ein und Ausgang eine Phasenverschiebung stattfindet.
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Aktualisiert 06.03.2023
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