Erst Transformatoren machen es möglich, dass überall Strom zur Verfügung steht. In ihren Kernen steckt Elektroband.
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Der Weg des Stroms
1. Kraftwerke erzeugen, je nach Größe, 690 Volt bis einige Kilovolt (kV). Mit dieser Spannung kann der Strom nicht transportiert werden, es käme in den Leitungen durch den Materialwiderstand zu hohen Energieverlusten.
2. Verschiedene Umspannwerke in Höchst- und Hochspannungsnetzen heben die Spannung bis zu 400 kV an, dabei sinkt die Stromstärke und damit der Widerstand im Leiter. So kann der Strom verlustarm transportiert werden.
3. Mittelspannungsnetze verteilen den Strom aus den Hochspannungsnetzen in den Regionen und versorgen Großkunden, etwa Krankenhäuser, Fabriken oder auch die Bahn.
Leistungstransformator
Ein Leistungstransformator ist so hoch wie ein Einfamilienhaus und wiegt so viel wie 200 Mittelklasseautos.
Trafohäuser in Wohnvierteln senken die Spannung auf niedrige 230 bzw. 400 Volt. Das ist für Endverbraucher sicherer und erfordert nur geringen Isolationsaufwand.
Grundprinzip Induktion
Wird in einer Drahtspule Wechselstrom angelegt, induziert das dabei entstehende Magnetfeld in einer zweiten Spule ebenfalls einen Wechselstrom. Das Spannungsverhältnis der beiden Stromkreise wird durch das Verhältnis der Drahtwindungen definiert. Die Frequenz bleibt gleich.
Viel effizienter mit Elektroband
Um die Verluste zu verringern, bestehen Trafokerne aus geschichteten dünnsten Blechen, die gegeneinander isoliert sind. Zudem sind die Metallkristallite (Körner) in eine magnetisch günstige Richtung orientiert, was die Hystereseverluste reduziert. Bei diesem Material spricht man von kornorientiertem Elektroband.
Varianten für jeden Einsatzzweck
Über die Zahl der Drahtwindungen in den Spulen wird die Spannung verändert.
Spannung an der Sekundärspule wird erhöht, wenn die Windungszahl höher ist als die der Primärspule. Energie aus Windrädern kann so ins Stromnetz eingespeist werden.
Will man Spannung senken, wird die Zahl der Windungen in der Sekundärspule reduziert. Das geschieht zum Beispiel in Ladegeräten oder Halogenlampen.
Eigenschaften von kornorientiertem Elektroband
1. Transformatorenkerne sind aus weichmagnetischen Werkstoffen (z. B. Eisen-Silizium-Legierungen), die sich leicht magnetisieren lassen.
2. Die Güte des eingesetzten Materials beeinflusst erheblich die Leistungsfähigkeit und den Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung.
3. Je dünner die Lamellen des Transformatorkerns sind, desto weniger Wirbelströme treten auf und desto geringer ist der Leistungsverlust.
4. Kornorientiert: Eine kristallografische Textur und eine leistungsstarke Beschichtung reduzieren Ummagnetisierungsverluste und Geräusche.
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