Transformatoren oder Übertrager sind passive elektrische Bauelemente, die zur Umsetzung von Wechselspannungen und zur Potentialtrennung benutzt werden. Sie bestehen aus zwei Spulen, der Primärspule und der Sekundärspule, die über ein Magnetfeld eng miteinander gekoppelt sind. Dem Prinzip nach wird in der Primärspule ein Induktionsfeld erzeugt, das in der Sekundärspule durch Induktion eine Wechselspannung gleicher Frequenz erzeugt. Zur besseren Magnetfeldübertragung sind die Primärspule und die Sekundärspule über einen Ferrit- oder Eisenkern miteinander gekoppelt.

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Schaltbild des Transformators. Transformationsverhältnisse

Die Spannungstransformation von der Primär- in die Sekundärspule erfolgt im Verhältnis der Spulenwindungen und wird Übersetzungs- oder Windungsverhältnis genannt. Ist das Wíndungsverhältnis 1:1, dann hat die Primärspule genau soviel Windungen wie die Sekundärspule, die Sekundärspannung ist in diesem Fall genau so groß wie die Primärspannung. Ist das Verhältnis 2:1, dann ist die Sekundärspannung nur halb so groß wie die Primärspannung.

Transformator, Foto: welter-electronic.de

Neben den klassischen Transformatoren mit einer Primär- und Sekundärwicklung gibt es noch das Autotrafo-Prinzip, das nur mit einer Primärwicklung arbeitet. Bei diesem Prinzip werden die verschiedenen Spannungen durch Spannungsabgriffe erzeugt. Allerdings hat ein Autotrafo oder Spartrafo keine galvanische Trennung. Ein anderes Prinzip, das der mechanischen Kopplung nutzt der Piezo-Transformator, der sich den Piezoeffekt zu Nutze macht. Mit dieser Technologie lassen sich Leistungsdichten von 50 W/ccm erzielen. Diese enorm kompakte Bauform, mit der Transformatoren mit Bauhöhen von unter 1 mm hergestellt werden können, ist besonders interessant für mobile Geräte und für DC/DC-Wandler. Die mechanisch arbeitenden Piezo-Transformatoren haben zudem den Vorteil, dass sie keine Störstrahlung generieren.

Verkapselter Transformator, Foto: Yuan-dean

Transformatoren werden zur Transformation von Wechselspannungen benutzt, so zur Umsetzung der Netzspannung in verschiedene Wechselspannungen mit niedrigerem Pegel. Autotrafos werden in der Audiotechnik in Frequenzweichen eingesetzt, da sie einen relativ gleichförmigen Impedanzverlauf haben; so beispielsweise in der 100-V-Technik.