Der Transformator und dessen Funktion

Was haben das Radio in der Küche, der Radiowecker im Schlafzimmer, die Stromversorgung für die Modelleisenbahn, ein Elektroschweißgerät und das Ladegerät für die Autobatterie gemeinsam?

Sie haben einen Transformator eingebaut.

Das kann ein sehr kleiner und kompakter Transformator sein, ebenso aber auch ein großer und schwerer Trafo, der eine hohe Ausgangsleistung hat.

Aber es gibt noch ganz andere Kaliber, zum Beispiel die Transformatoren, die in der Energieversorgung zum Einsatz kommen oder Transformatoren in Elektrolokomotiven, die etliche Kilowatt Leistung übertragen können.

Alle diese Trafos haben aber eines gemeinsam: das Grundprinzip beziehungsweise die Funktion vom Transformator, die bei allen Ausführungen gleich ist, ob groß oder klein.

Der Transformator ist ein unverzichtbares Bauteil in der Elektrotechnik. Ohne ihn wäre unser Alltag, wie wir ihn kennen, nicht denkbar. Ob bei der Stromversorgung im Haushalt, in Ladegeräten für Handys oder in großen Kraftwerken – Transformatoren spielen eine wichtige Rolle und sind unverzichtbar.

Ihre Hauptaufgabe ist es, Wechselspannungen zu verändern, also entweder zu erhöhen oder zu verringern. Dadurch wird es möglich, elektrische Energie effizient zu transportieren und sicher zu nutzen.

Doch wie funktioniert ein Transformator genau?

Und wie ist er aufgebaut?

Dieser Beitrag erklärt die Funktion eines Transformators auf einfache und verständliche Weise. Sie erfahren, wie der Aufbau und die Funktionsweise eines Transformators zusammenwirken und wo Transformatoren im Alltag verwendet werden. Ziel ist es, ein grundlegendes Verständnis für dieses wichtige Stück Elektrotechnik zu vermitteln, das tagtäglich und meist unauffällig im Hintergrund für uns arbeitet.

Was ist ein Transformator? (Transformator Funktion einfach erklärt)

Ein Transformator, oft kurz „Trafo“ genannt, ist ein elektrisches Gerät, das Wechselspannungen in andere Spannungen umwandelt.

Das kann bedeuten, dass eine hohe Spannung auf eine niedrigere reduziert wird, wie in einer Klingelanlage. Der Transformator arbeitet aber in beiden Richtungen. Er kann also auch eine niedrige Spannung auf eine höhere erhöhen, etwa wie bei der Zündspule eines Autos.

Transformatoren sind so aufgebaut, dass sie Energie effizient übertragen, ohne dass eine direkte elektrische Verbindung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite besteht.

Eingang und Ausgang sind also galvanisch getrennt, außer bei einem Spartransformator.

Die Funktion eines Transformators basiert auf dem sogenannten Induktionsprinzip. Dabei wird Energie nicht über Drähte, sondern über ein Magnetfeld von einer Spule zur anderen übertragen. Dies ermöglicht es, elektrische Energie sicher zu transportieren und Wechselspannungen umzuwandeln.

Aufbau des Transformators

Ein Transformator besteht aus drei Hauptkomponenten:

  • Die Primärspule ist die Eingangsspule, durch die der Strom fließt und ein Magnetfeld erzeugt.
  • Die Sekundärspule ist die Ausgangsspule, in der durch das Magnetfeld eine neue elektrische Spannung erzeugt wird.
  • Der Eisenkern ist ein speziell zu diesem Zweck hergestelltes geformtes Metallstück, das das Magnetfeld leitet und verstärkt.

Die Spulen bestehen aus vielen Windungen eines isolierten Drahts und sind getrennt voneinander auf dem Eisenkern angebracht. Der Eisenkern ist oft aus dünnen Schichten zusammengesetzt, um Verluste zu minimieren. Der Aufbau ist so gestaltet, dass das Magnetfeld optimal genutzt wird, um Energie von der Primärspule auf die Sekundärspule zu übertragen.

Transformatoren besitzen einen charakteristischen Aufbau, meist ähnlich dem in der Abbildung. In einem Wicklungsgehäuse sind mehrere Wicklungen untergebracht, mindestens eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung. Die Abbildung zeigt einen kleinen Netztransformator aus einem Steckernetzteil, in dem die Netzspannung in Höhe von 230 Volt in eine wesentlich geringere Ausgangsspannung von rund 9 Volt umgewandelt wird.

In der Abbildung sehen Sie deutlich die beiden Wicklungen (blau) und die Anschlüsse auf der rechten Seite. Die Wicklungen wurden räumlich voneinander getrennt in zwei Wicklungsgehäusen untergebracht, und zwar aus Sicherheitsgründen, sodass auch im Falle eines Defektes oder einer Überhitzung die eine Wicklung nicht mit der anderen in Berührung kommen kann. Dies geschieht aus dem Grund, damit auch bei einem Defekt der Ausgang des Netzteils auf keinen Fall die gefährliche Netzspannung führen kann.

Transformatoren und deren Aufbau

Die folgende Abbildung zeigt eine Skizze mit dem typischen Aufbau eines Trafos.

Hier ist der schematische Aufbau eines Transformators zu sehen
Hier ist der schematische Aufbau eines Transformators zu sehen

Der Eisenkern ist grau gekennzeichnet, die beiden Spulen blau. Sie erkennen sicherlich die Ähnlichkeit zu dem im gezeigten Transformator in der vorigen Abbildung. Es handelt sich hier um einen geschlossenen Eisenkern.

Geschlossen ist er deshalb, damit möglichst wenig Energie aus den durch die Primärspule erzeugten magnetischen Wechselfeldern verloren geht, damit eine Energieübertragung von der Primärspule auf die Sekundärspule möglichst verlustarm erfolgen kann.

Theoretisch würde ein Transformator auch funktionieren, wenn die beiden Spulen auf einem Eisenstück aufgebracht wären. Allerdings wäre dann der Wirkungsgrad wesentlich geringer, es würde also wesentlich mehr Energie bei der Übertragung von der Primärspule auf die Sekundärspule verloren gehen.

Zerlegter Transformator
Zerlegter Transformator, gut zu sehen die Eisenlamellen für den Eisenkern

Und hier sehen Sie einen zerlegten Transformator. Der Eisenkern besteht aus mehreren dünnen Blechen, die Schicht für Schicht aus jeweils einen E-förmigen und einem I-förmigen Eisenblech zusammengesetzt werden, so wie es auch in der Abbildung zu sehen ist. Die Spulen werden dabei auf dem Mittelstreifen des „E“ aufgesteckt.

Damit die Stabilität des Eisenkerns gegeben ist, werden die Lamellen Schicht für Schicht im entgegengesetzten Sinn übereinandergelegt. Häufig wird der Eisenkern nach dem Zusammensetzen des Transformators auch noch mit Klarlack versehen, sodass die Stabilität nochmals erhöht wird und beim Betrieb des Transformators keine Brummgeräusche zu hören sind.

Die Funktionsweise des Transformators und das Induktionsprinzip

Die Funktionsweise eines Transformators beruht auf dem Induktionsprinzip. Dieses Prinzip beschreibt, wie eine sich ändernde elektrische Spannung in der Primärspule ein wechselndes Magnetfeld erzeugt.

Dieses Magnetfeld breitet sich im Eisenkern aus und trifft auf die Sekundärspule. Dort wird es genutzt, um eine weitere elektrische Spannung zu erzeugen. Meistens ist diese Spannung deutlich geringer oder höher als die Eingangsspannung. Auch kann der Trafo mehrere Sekundärwicklungen besitzen, um hier mehrere Ausgangsspannungen zur Verfügung zu stellen.

Auch die Primärwicklung kann mehrere Abgriffe haben, um den Trafo für den Betrieb an Stromnetzen mit verschiedenen Spannungen zu betreiben.

Die folgende Abbildung zeigt drei Skizzen mit einem schematischen Aufbau eines Trafos.

Transformator Funktion im Schema
Transformator: Funktion im Schema erklärt, Hinweise im Text

Die linke Skizze zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Trafos, bestehend aus Primär- und Sekundärspule sowie einem Einsenkern. Er funktioniert bekanntermaßen nur mit einer Wechselspannung.

In der Mitte sehen Sie den Stromfluss sowie das Magnetfeld im Einsenkern. Die Richtung des Magnetflusses im Eisenkern hängt von der (momentanen) Polung der Spannung in der Primärspule ab. Davon wiederum anhängig ist die Polung der Ausgangsspannung.

Wechselt die Polarität der Spannung an der Primärspule, ändert sich auch die Richtung des magnetischen Feldes im Eisenkern und dadurch die Polarität der Spannung am Ausgang (rechte Skizze in der Abbildung).

Ein entscheidender Punkt dabei ist die galvanische Trennung:

Die Primär- und Sekundärspulen sind elektrisch nicht direkt verbunden. Stattdessen erfolgt die Energieübertragung ausschließlich das Magnetfeld. Dies bietet einen wichtigen Sicherheitsvorteil, da keine direkte Verbindung zwischen der oft gefährlichen Netzspannung und der Ausgangsspannung besteht.

Eine spezielle Anwendung stellt dabei der Trenntransformator dar, der genau für diesen Zweck genutzt wird, nämlich der Netztrennung.

Transformatoren können verschiedene Bauformen haben, wie beispielsweise einen Ringkerntransformator oder einen EI-Kern-Transformator. Die grundlegende Funktionsweise bleibt dabei jedoch immer gleich.

Entwicklung und Geschichte des Transformators

Die Geschichte des Transformators ist eng mit den Fortschritten in der Elektrotechnik verknüpft und beginnt mit der Entdeckung des Induktionsprinzips durch Michael Faraday im Jahr 1831. Faraday zeigte erstmals, dass eine sich ändernde magnetische Flussdichte in einer Spule eine elektrische Spannung induziert. Diese grundlegende Erkenntnis bildete die theoretische Grundlage für die spätere Entwicklung des Transformators.

Erste Anwendungen und frühe Entwicklungen

Es dauerte jedoch über 40 Jahre, bis die ersten Arten von Transformatoren konstruiert wurden. Pawel Nikolajewitsch Jablotschkow nutzte 1875 Induktionsspulen für den Betrieb seiner verbesserten Kohlebogenlampen. Diese Spulen entsprachen in ihrer Funktionsweise bereits einem einfachen Transformator. Dennoch verfolgte Jablotschkow diese Technik nicht weiter.

Ein bedeutender Schritt erfolgte 1881, als Lucien Gaulard und John Dixon Gibbs in London einen Transformator vorstellten. Sie nannten ihn damals „Sekundär-Generator“ – der Begriff „Transformator“ war aber zu dieser Zeit noch nicht gebräuchlich. Das Gerät wurde 1882 patentiert und markierte den Beginn der praktischen Anwendung von Transformatoren.

Parallel dazu entwickelten die Ungarn Károly Zipernowsky, Miksa Déri und Ottó Titusz Bláthy 1885 einen Transformator, der sich in seiner Bauweise von heutigen Modellen unterschied. Die Spulen waren um einen festen Kern aus unmagnetischem Material gewickelt, der von einer ferromagnetischen Schale aus Eisendraht umgeben war. Dieses Gerät wurde von der Firma Ganz & Cie aus Budapest weltweit vertrieben und trug viel zur Verbreitung der Technik bei.

Der Durchbruch mit Wechselstrom

Der Amerikaner George Westinghouse erkannte die Vorteile des Wechselstroms gegenüber dem von Thomas Edison favorisierten Gleichstrom. Wechselstrom ließ sich mithilfe von durch Transformatoren erzeugter hoher Spannungen viel effizienter über weite Strecken transportieren. 1885 erwarb Westinghouse die Patente von Gaulard und Gibbs und baute in Pittsburgh ein Wechselstromnetz auf.

Ein entscheidender Fortschritt gelang William Stanley, Chefingenieur bei Westinghouse, der wesentliche Verbesserungen an Gaulards und Gibbs‘ Transformator vornahm. 1886 errichtete Westinghouse in Great Barrington, Massachusetts, ein Stromnetz, in dem die Spannung von einem Generator (500 Volt) erst auf 3.000 Volt hochtransformiert und vor Ort wieder auf 100 Volt heruntertransformiert wurde. Das Stromnetz nutzte damit erstmals die Tatsache, dass sich elektrische Energie durch höhere Spannungen viel verlustärmer als mit relativ niedrigen Spannungen über längere Leitungen übertragen lässt.

Drehstrom und die Internationalisierung

In den 1890er-Jahren entwickelte Michail Dolivo-Dobrowolski bei der AEG in Berlin den ersten Transformator für dreiphasigen Wechselstrom. Seine Innovation ermöglichte den wirtschaftlichen Transport von Strom über weite Strecken und wurde 1891 bei der ersten Fernübertragung von Dreiphasenwechselstrom über 175 Kilometer zwischen Lauffen am Neckar und Frankfurt am Main eingesetzt. Diese Übertragung war ein bedeutendes Ereignis für die Elektrifizierung, da sie die Leistungsfähigkeit des Drehstromsystems demonstrierte.

Wissenschaftliche Fundierung und Weiterentwicklung

Neben der technischen Entwicklung leisteten Wissenschaftler wichtige Beiträge zur Theorie und Konstruktion von Transformatoren. Bereits 1888 veröffentlichte der Münchner Elektroingenieur Friedrich Uppenborn eine umfassende Darstellung zur Geschichte und Entwicklung des Transformators. Bis 1907 legte Gisbert Kapp die Grundlagen für die Berechnung und den Bau moderner Transformatoren.

Funktion der Primär- und Sekundärspule

Die Primärspule ist für die Erzeugung eines wechselnden Magnetfelds verantwortlich. Wenn eine Wechselspannung an die Primärspule angelegt wird, fließt ein Wechselstrom durch die Spule. Dieser Strom erzeugt ein ständig wechselndes Magnetfeld, das sich im Eisenkern ausbreitet.

Die Sekundärspule befindet sich ebenfalls auf diesem Eisenkern. Sie wird durch das wechselnde Magnetfeld beeinflusst, wodurch in ihr eine Spannung induziert wird. Die Höhe dieser Spannung hängt von der Anzahl der Windungen in den beiden Spulen ab.

Zwei Transformatoren in einem Netzteil
Zwei Transformatoren in einem Netzteil für eine elektronische Orgel

Mehr zum Thema Windungszahlen und Spannungen im nächsten Abschnitt.

Verhältnis von Windungszahlen und Spannung

Die Spannung, die ein Transformator liefert, wird durch das Verhältnis der Windungszahlen in der Primär- und Sekundärspule bestimmt. Dieses Verhältnis lässt sich mit der folgenden Formel ausdrücken:

U1:U2 = N1:N2​​

Dabei bedeuten:

  • U1​: Eingangs- oder Primärspannung
  • U2​: Ausgangs- oder Sekundärspannung
  • N1​: Anzahl der Windungen der Primärspule
  • N2​: Anzahl der Windungen der Sekundärspule

Dazu ein Beispiel:

Hat die Primärspule 100 Windungen und die Sekundärspule 10 Windungen, so ist das Verhältnis N1/N2=10. Wird an die Primärspule eine Spannung von 230 Volt angelegt, beträgt die Ausgangsspannung der Sekundärspule ebenfalls ein Zehntel der Eingangsspannung, also 23 Volt.

Energieübertragung über das Magnetfeld

Die Energieübertragung in einem Transformator erfolgt ausschließlich durch das Magnetfeld. Durch diese clevere Aufbau- und Funktionsweise eines Transformators ist es möglich, elektrische Energie sicher und mit relativ geringen Verlusten zu übertragen.

Verwendung im Haushalt

Transformatoren begegnen uns täglich und oft, ohne dass wir sie bewusst wahrnehmen. Eine der häufigsten Anwendungen sind Netzteile und Ladegeräte, die Wechselspannungen aus der Steckdose (230 Volt) in niedrigere Spannungen umwandeln. Diese geringeren Spannungen, wie 5 Volt bei USB-Geräten oder 12 Volt bei anderen Anwendungen, sind sicherer und für die Elektronik moderner Geräte geeignet.

Ein klassisches Beispiel ist das Ladegerät für Smartphones. Hier sorgt der Transformator dafür, dass die hohe Netzspannung reduziert wird, bevor sie in die empfindliche Elektronik des Handys fließt. Dabei übernimmt er die Spannungswandlung und erfüllt dabei eine Sicherheitsfunktion durch die sogenannte galvanische Trennung.

Induktives Laden

Eine weitere moderne Anwendung von Transformatoren ist das induktive Laden. Hier erfolgt die Energieübertragung drahtlos über ein Magnetfeld, das zwischen zwei getrennten Spulen entsteht. Ein bekanntes Beispiel ist die elektrische Zahnbürste:

  • Die Primärspule befindet sich in der Ladestation.
  • Die Sekundärspule ist im Handteil der Zahnbürste verbaut.

Das Magnetfeld, das durch die Primärspule erzeugt wird, überträgt die Energie kontaktlos auf die Sekundärspule. Diese Energie wird dann in der Zahnbürste genutzt, um den Akku zu laden. Ein ähnliches Prinzip wird auch bei kabellosen Ladegeräten für Smartphones eingesetzt (auch induktives Laden).

Weitere Anwendungen: Spannungswandler und Zündspulen

Transformatoren spielen auch eine wichtige Rolle, wenn es darum geht, hohe Spannungen zu erzeugen. Ein gutes Beispiel ist die Zündspule für Verbrennungsmotoren. Hier wird eine niedrige Batteriespannung (12 Volt) in eine Spannung von mehreren 10.000 Volt umgewandelt, um den Zündfunken für den Motor zu erzeugen.

Ein weiteres Beispiel sind Spannungswandler, die in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden. Ein einfacher Spannungswandler kann eine Eingangsspannung von 12 Volt in eine hohe Ausgangsspannung verwandeln, etwa um Geräte an dem Bordspannungsnetz oder einer Batterie zu betreiben, die 230 Volt Wechselspannung benötigen.

Sicherheitsaspekte: Schutz durch galvanische Trennung

Ein besonders wichtiger Aspekt der Transformator Funktion ist die Sicherheit. Durch die galvanische Trennung verhindert man, dass die gefährliche Netzspannung direkt auf die Ausgangsseite gelangt.

Zusätzlich sind Transformatoren oft so aufgebaut, dass die Spulen räumlich voneinander getrennt sind. Diese Trennung sorgt dafür, dass die Primär- und Sekundärspule auch bei einem Defekt nicht miteinander in Kontakt kommen können. Isolierungen und Sicherheitsgehäuse erhöhen die Sicherheit weiter.

Diese Trennung sorgt dafür, dass …

  • … eine gefährliche Netzspannung (230 Volt) nicht direkt auf die Ausgangsseite gelangt.
  • … Menschen und angeschlossene Geräte vor elektrischen Schlägen geschützt werden.

Die galvanische Trennung ist besonders wichtig in Haushaltsgeräten, bei Reparaturen elektrischer Geräte und in Ladegeräten oder Netzteilen und in industriellen Anwendungen, wo Sicherheit oberste Priorität hat.

Sicherheitsaspekte und Energieverluste

Auch wenn Transformatoren effizient arbeiten, gehen bei der Energieübertragung immer kleine Mengen an Energie verloren. Diese Verluste entstehen hauptsächlich durch:

Wärmeentwicklung:

Beim Stromfluss durch die Kupferdrähte der Spulen entsteht Widerstand, der Wärme erzeugt. Diese Verluste werden als Kupferverluste bezeichnet. Durch den Einsatz von dicken Kupferdrähten mit geringerem Widerstand oder von Materialien mit besserer Leitfähigkeit lassen sich diese Verluste reduzieren.

Wirbelströme im Eisenkern

Das wechselnde Magnetfeld im Eisenkern induziert kleine, unerwünschte Ströme, die den Kern erwärmen und Energie verschwenden. Diese werden als Wirbelstromverluste bezeichnet. Die Gegenmaßnahme sieht so aus: Der Eisenkern wird aus dünnen, isolierten Metallblechen zusammengesetzt, anstatt aus einem massiven Stück Metall. Diese Lamellierung vermindert die Entstehung von Wirbelströmen.

Magnetische Verluste

Ein Teil der Energie geht verloren, weil der Eisenkern nicht perfekt magnetisch reagiert. Diese Verluste, auch Hystereseverluste genannt, hängen vom verwendeten Material ab. Sie entstehen durch eine kleine zeitliche Verzögerung zwischen dem Stromfluss und dem Magnetfluss im Einsenkern. Eine Gegenmaßnahme ist der Einsatz von speziellen Legierungen oder ferritischen Materialien, welcher diese Hystereseverluste reduziert.

Aufbau von Eisenkernen und deren Einfluss auf Effizienz

Der Eisenkern eines Transformators ist entscheidend für seine Effizienz. Er hat die Aufgabe, das Magnetfeld zwischen der Primär- und Sekundärspule zu leiten und zu verstärken. Der Aufbau und die Materialwahl des Eisenkerns beeinflussen die Leistung erheblich. Es gibt mehrere Arten von verwendeten Eisenkernen.

  • Laminierte Kerne bestehen aus dünnen Metallblechen, die übereinandergeschichtet sind, um Wirbelstromverluste zu reduzieren.
  • Ferritkerne werden häufig in kleineren, hochfrequenten Transformatoren eingesetzt, da sie geringere Verluste bei hohen Frequenzen aufweisen.
  • Geschlossene Kerne in Transformatoren (Ringkern oder EI-Kern) sind effizienter, da weniger Magnetfeld „verloren“ geht.

Die Wahl des Kerns richtet sich nach der gewünschten Anwendung. In großen Transformatoren, wie sie in Kraftwerken genutzt werden, wird besonderer Wert auf Materialien gelegt, die hohe Effizienz bei minimalen Verlusten garantieren.

Dank solcher Maßnahmen zur Minimierung von Energieverlusten und durch die sichere Funktion eines Transformators mit galvanischer Trennung sind Transformatoren effizient sowie zuverlässig und sicher. Sie tragen dazu bei, Energie auf sichere und wirtschaftliche Weise bereitzustellen.

Vergleich von Transformatoren

Transformatoren gibt es in unterschiedlichen Bauformen, die jeweils für spezielle Anforderungen entwickelt wurden. Zwei der häufigsten Typen sind der Ringkerntransformator und der EI-Kern-Transformator.

Unterschiede zwischen Ringkern- und EI-Kern-Transformatoren

Beim Ringkern-Transformator ist der Eisenkern ringförmig und besteht aus hochwertigem Material, das eine verlustarme Energieübertragung ermöglicht. Seine kompakte Bauweise sorgt für eine hohe Effizienz, da nur wenig Energie durch Wirbelströme verloren geht. Er ist typisch für Anwendungen, bei denen Platzersparnis und leise Betriebsgeräusche wichtig sind, etwa in hochwertigen Audiogeräten.

Der EI-Kern-Transformator hat einen Eisenkern mit einer E- und I-förmige Struktur, die aus gestapelten Metallblechen besteht. Diese Bauweise ist robuster und einfacher herzustellen, wodurch sie kostengünstig ist. Er kommt häufig zum Einsatz in Haushaltsgeräten und Netzteilen, wo hohe Präzision weniger wichtig ist.

Praktische Beispiele zur Verdeutlichung

Ein Verstärker für Hi-Fi-Anlagen enthält oft Ringkerntransformatoren, um störende Brummgeräusche zu vermeiden und eine hohe Klangqualität zu gewährleisten.

In Netzteilen von Haushaltsgeräten wie Kaffeemaschinen oder Ladegeräten wird häufig ein EI-Kern verwendet, da er günstig und zuverlässig ist.

Spannungswandler mit Transformatoren

Nicht nur Netzteile, sondern auch Spannungswandler können mit Transformatoren aufgebaut werden. Im folgenden Bild ist ein einfaches Beispiel für einen solchen Spannungswandler für Leuchtstofflampen zu sehen. Hier handelt es sich um eine ganz einfache Bauart eines Transformators auf einem offenen Eisenkern (in diesem Fall eine Schraube). Hier dient der Transformator dazu, eine wesentlich höhere Ausgangsspannung als die Eingangsspannung in Höhe von 12 Volt zu gewinnen. Diese reicht aus, um eine Leuchtstoffröhre aus einer Energiesparlampe mit ausreichend hoher Spannung zu versorgen.

Selbst hergestellter Transformator in einem Spannungswandler
Selbst hergestellter Transformator in einem Spannungswandler

Angesteuert wird dieser Transformator durch eine kleine elektronische Schaltung und einem Leistungstransistor (im Bild mit dem Kühlkörper zu sehen). Auch dazu können Transformatoren eingesetzt werden, nämlich zur Gewinnung wesentlich höherer Spannungen als die zur Verfügung stehenden. Ein gutes Beispiel dafür ist die Zündspule für den Verbrennungsmotor (Benzinmotor), die es ermöglicht, aus einer geringen Batteriespannung in Höhe von 12 Volt eine Ausgangsspannung von mehreren 10.000 Volt zu erzeugen, wie diese für den Zündfunken benötigt wird.

Auch ein Transformator: Ladeschaltung in einer elektrischen Zahnbürste
Transformator mal anders: Energieübertragung in einer elektrischen Zahnbürste

Der Transformator im Alltag

Transformatoren finden sich auch in Geräten, an denen man sie vielleicht gar nicht vermuten würde. Auch in der Abbildung sehen Sie eine Art Transformator, bei dem die Übertragung elektrischer Energie mithilfe von wechselnden Magnetfeldern erfolgt.

Hier wurde der Transformator quasi in zwei Teile zerlegt. Die Primärspule befindet sich in der Ladeschale einer elektrischen Zahnbürste. Die Sekundärspule dagegen befindet sich in der Zahnbürste bzw. in deren Handteil.

Im Bild ist sie zu sehen, während sie auf das Ladegerät in der Ladeschale gelegt wurde. Das Ganze funktioniert ebenfalls wie ein Transformator, in dem in der Primärspule eine Wechselspannung ein sich wechselndes Magnetfeld erzeugt. Dieses dient wiederum in der Sekundärspule ebenfalls zur Erzeugung einer Wechselspannung. Innerhalb der Zahnbürste wird diese Wechselspannung in eine Gleichspannung umgewandelt. Diese dient dazu, den im Handteil der elektrischen Zahnbürste enthaltenen Akku aufzuladen.