Transformator (Spannung)

Wie funktioniert die Spannungsübersetzung im Transformator?

Im idealen Transformator durchsetzt derselbe magnetische Wechselfluss beide Wicklungen. Da die induzierte Spannung pro Windung gleich ist, verhalten sich die Klemmenspannungen wie die Windungszahlen. Mehr Windungen auf der Sekundärseite → höhere Spannung, weniger → niedrigere Spannung.

In realen Trafos sorgen Streuung und Wicklungswiderstände für leichte Abweichungen — bei guten Transformatoren liegt der Übersetzungsfehler unter 1 %.

Die Formel

U₂ / U₁ = N₂ / N₁

Aufgelöst:
    U₂ = U₁ · N₂ / N₁
    U₁ = U₂ · N₁ / N₂
    N₂ = U₂ · N₁ / U₁
    N₁ = U₁ · N₂ / U₂

Das Verhältnis ü = N₁ / N₂ heißt Übersetzungsverhältnis.

Die Variablen

Minimal-Beispiel

U₁ = 230 V, N₁ = 1.150, N₂ = 60:

U₂ = U₁ · N₂ / N₁
   = 230 · 60 / 1.150
   = 12 V

Praxis-Beispiele

Beispiel 1 — Halogentrafo (230 V → 12 V)

Gewünscht: U₂ = 12 V, N₁ = 460 Windungen.

N₂ = U₂ · N₁ / U₁
   = 12 · 460 / 230
   = 24 Windungen

Beispiel 2 — Hochspannungstrafo (Mikrowellengerät)

U₁ = 230 V, N₁ = 130, N₂ = 1.300:

U₂ = 230 · 1.300 / 130
   = 230 · 10
   = 2.300 V

Beispiel 3 — Zwischenkreis-Netzteil

U₁ = 24 V, U₂ = 230 V, N₂ = 1.150 — wie viele Primärwindungen?

N₁ = U₁ · N₂ / U₂
   = 24 · 1.150 / 230
   = 120 Windungen

Beispiel 4 — Audio-Übertrager

Lautsprecherübertrager mit N₁ = 1.000, N₂ = 100. Primär liegt U₁ = 50 V an:

U₂ = 50 · 100 / 1.000 = 5 V

Beispiel 5 — Verteilnetz-Transformator

Mittelspannung 20 kV → Niederspannung 400 V. Bei N₂ = 80 Windungen:

N₁ = U₁ · N₂ / U₂
   = 20.000 · 80 / 400
   = 4.000 Windungen