Elektronischer Transformator

Einige der Leistungstransformatoren werden in Kraftwerken, Umspannwerken und Stromübertragungsleitungen zum Herabsetzen oder Erhöhen der Spannung eingesetzt. Durch den Einsatz eines Aufwärtstransformators wird der Spannungspegel in der Übertragungsleitung erhöht, wodurch ein geringer Strom durch die Leitung fließt. Daher werden I2R-Verluste in den Übertragungsleitungen reduziert. Die Abwärtstransformatoren werden zur Versorgung von Lasten in der Industrie mit ihren Nennspannungen verwendet.
Einige der Leistungstransformatoren versorgen auch die elektronischen Schaltkreise mit Strom. Der Leistungstransformator kann je nach Verwendungszweck ein- oder dreiphasig sein. In Bezug auf die einzigartigen Eigenschaften von Stufentransformatoren gehören Spartransformatoren und Verteilungstransformatoren im Allgemeinen zur Familie der Leistungstransformatoren. Einige Leistungstransformatoren werden im Folgenden besprochen.

Dies sind die am häufigsten verwendeten Transformatoren und sind im Milliwatt- bis Megawattbereich erhältlich. Diese Arten von Transformatoren werden in der elektrischen Energieübertragung und auch in Geräten zur Versorgung mit Niederspannung eingesetzt. Dieser Transformator besteht aus einem Blechpaket zur Reduzierung der Wirbelströme. Diese Lamellen werden mit Bolzen zusammengeklemmt. Sowohl die Primär- als auch die Sekundärwicklung sind auf einen Wickelkörper gewickelt und um den Mittelschenkel des Kerns herum angeordnet. Diese Transformatoren verwenden geteilte Spulen, um eine hohe Isolierung zwischen den Wicklungen für Kleingeräte zu gewährleisten. Zwischen Primär- und Sekundärseite können Abschirmungen eingesetzt werden, um elektromagnetische Störungen zu reduzieren.
Dieser Transformatortyp bietet viele Vorteile gegenüber Lamellenkerntransformatoren, da er einen ruhigen und effizienten Betrieb mit reduzierten Streu- oder externen Magnetfeldern ermöglicht. Aufgrund des geringeren Gewichts und der geringen Größe können diese problemlos für jede Anwendung mit Nieder- oder Hochspannung entwickelt werden. Es wird ein hocheffizienter, donutförmiger Kern verwendet, der aus kornorientiertem Siliziumeisen besteht und zu einem Stahlband geschnitten wird. Dieser Kern ist außerdem von Kupferwicklungen umwickelt, die wie eine sehr straffe Spiralfeder wirken. Im Vergleich zum EI-Blechkerntransformator sind Ringkerntransformatoren teurer. Bei einer gegebenen Nennleistung ist der Ringkerntransformator jedoch kleiner und leichter als der EI-Transformator vom laminierten Typ. Außerdem sorgt es für weniger Streuung des Magnetfelds und eine höhere Effizienz. Diese sind von einigen Dutzend VAs bis zu Tausenden von VAs verfügbar. Meistens werden sie mit einer zentralen Einlochbefestigung durch eine Schraube mit Unterlegscheiben und Gummipads geliefert.

Autotransformatoren unterscheiden sich von Standardtransformatoren mit zwei oder drei Wicklungen dadurch, dass sie nur eine einzige Wicklung enthalten, die sowohl als Primär- als auch als Sekundärwicklung fungiert. Dabei ist der Teil dieser einzelnen Wicklung sowohl für Primär- als auch Sekundärwicklung gleich und daher sind diese elektrisch verbunden (bei einem herkömmlichen Transformator sind zwei Wicklungen elektrisch isoliert). Dieser Transformator funktioniert also sowohl mit Leitung als auch mit Induktion. Dabei wird ein Blechpaket mit einer einzigen Wicklung umwickelt und ein Teil dieser Wicklung in Primär- und Sekundärwicklung aufgeteilt.
Diese werden in Aufwärts- und Abwärtstransformatoren unterteilt. Bei einem Abwärtstransformator fungiert die gesamte Wicklung als Primärwicklung und ein Teil davon als Sekundärwicklung. Daher ist die in der Sekundärwicklung induzierte Spannung im Vergleich zur Primärwicklung niedrig. Bei einem Aufwärtstransformator ist das Gegenteil der Fall. Dreiphasen-Leistungstransformatoren werden in Stromverteilungssystemen verwendet, bei denen es sich entweder um Autotransformatoren mit Stern- oder Dreieckschaltung handeln kann. Für Hochleistungsanwendungen werden jedoch meist Spartransformatoren in Sternschaltung verwendet.
Variable Autotransformatoren sind mit mehreren Anzapfungen an einer einzelnen Wicklung und einem sekundären Anschluss mit einer verschiebbaren Kohlebürste ausgestattet. Daher wird durch das Verschieben der Kohlebürste eine variable Spannung in der Sekundärwicklung erzeugt, die dem Windungsverhältnis zwischen der gesamten Wicklung und der Anzapfung entspricht.
Autotransformatoren werden als Statoren für den sicheren Start verschiedener elektrischer Maschinen wie Synchronmotoren, Induktionsmotoren usw. verwendet. Außerdem werden sie als Ofentransformatoren und Booster verwendet.

Dieser Transformatortyp wird üblicherweise für dreiphasige Stromnetze wie Stromnetze und Übertragungsleitungen eingesetzt, in denen große Mengen hoher Spannungen übertragen werden. Diese sind aufgrund der weit verbreiteten Verwendung von Dreiphasen-Wechselstrom-Erzeugungs-, Übertragungs-, Verteilungs- und Nutzungssystemen am wirtschaftlichsten. Dieser Transformatortyp besteht aus drei Wicklungen, die um einen dreibeinigen Kern gewickelt und in einen Tank eingetaucht sind. Diese Primär- und Sekundärwicklungen können in verschiedenen Anschlusskombinationen wie Stern-Stern, Stern-Dreieck, Dreieck-Dreieck und Dreieck-Stern angeschlossen werden. Dabei kann es sich je nach Anwendung oder Last um dreiphasige Aufwärts- oder Abwärtstransformatoren handeln. Aufgrund des gemeinsamen Kerns für alle Wicklungen ist der magnetische Streufluss geringer und daher der Wirkungsgrad des Transformators hoch.

Ölgekühlte Transformatoren sind große Leistungstransformatoren, die in verschiedenen Einheiten eingesetzt werden, von großen Kraftwerken oder Umspannwerken bis hin zu Stromverteilungseinheiten. Diese Transformatoren sind mit Standard-Transformatoröl (oder Mineralöl) gefüllt, um sowohl die Kühlung als auch die Isolierung der Wicklungen und des Kerns zu gewährleisten. Bei ölgekühlten Transformatoren sind Kern und Spulen in die Flüssigkeit bzw. das Öl eingetaucht bzw. eingetaucht. Im Vergleich zu luftgekühlten Transformatoren bietet Öl eine bessere Isolierung und fungiert als besserer Wärmeleiter.
HF-Transformatoren werden in einer Vielzahl elektronischer Schaltkreise aus verschiedenen Gründen verwendet, z. B. zur Impedanzanpassung zur Übertragung maximaler Leistung, zur DC-Isolierung zwischen den Schaltkreisen, zum Erhöhen oder Verringern von Spannung und Strom, als Schnittstelle zwischen unsymmetrischen und symmetrischen Schaltkreisen usw. Diese Transformatoren Es gibt sie als Steckverbinderpakete, Oberflächenmontagepakete und andere unterschiedliche Konfigurationen. Die Stahllamellen werden nicht für HF-Transformatoren verwendet. Die Arbeitsfrequenzen dieses Transformators liegen zwischen 30 kHz und 30 MHz. Meistens hilft die Hinzufügung eines Kondensators zu einer Wicklung dabei, die Wicklungen auf eine bestimmte Frequenz abzustimmen.
Dies können Luftkern-, Ferritkern- oder Balun-Transformatoren sein. Luftkern-HF-Transformatoren, die in Leiterplatten verwendet werden, sodass einige Windungen eines Drahtes darauf angelötet werden. Ferritkerntransformatoren werden in Superheterodyn-Funkempfängern verwendet, bei denen es sich meist um abgestimmte Transformatoren handelt. Balun-Transformatoren werden verwendet, um unsymmetrische und symmetrische Schaltkreise wie symmetrische Verstärker zu verbinden (Anwendungen mit Gleichtaktunterdrückung).

Audiotransformatoren sind speziell entwickelte Transformatoren, die zur Übertragung des Audiosignals in Audioschaltkreisen verwendet werden. Die Arbeitsfrequenzen liegen bei diesem Transformatortyp zwischen 20 Hz und 20 kHz. Diese werden für vielfältige Funktionen wie das Erhöhen oder Reduzieren der Signalspannung, das Umwandeln eines Schaltkreises von symmetrisch in unsymmetrisch und umgekehrt, das Verringern oder Erhöhen der Impedanz eines Schaltkreises, das Blockieren der Gleichstromkomponente des Stroms und das Zulassen eines Wechselstromsignals usw. verwendet sorgen für eine galvanische Trennung von einem Audiogerät zum anderen. Zu diesen Arten von Transformatoren gehören Mikrofoneingang, Line-Eingang, Phonoeingang mit beweglicher Spule, Line-Ausgang, Zwischenstufen- und Leistungsausgang, Mikrofonausgang, Splitter, Impedanzumwandlung, Direktbox, Brummunterdrücker, Ringkern-NF-Transformatoren für Lautsprecher usw.