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<title>Transformator</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading">Transformator</h1>

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</style><div class="thumb tright vl-mehrere-bilder" style="width:232px;"><div class="thumbinner"><div><div class="thumbimage"></div></div><div><div class="thumbimage"></div></div><div><div class="thumbimage"></div></div>

<div class="thumbcaption" style="clear:both;text-align:left;">Aus Komponenten zusammensetzbarer Transformator zu Anschauungszwecken. Oben der U-förmige Teil des Eisenkerns, im mittleren Bild mit aufgesteckten Spulen; im unteren Bild mit einem weiteren <a href="Ferromagnetismus" title="Ferromagnetismus">ferromagnetischen</a> (Eisen-)Joch über dem „U“-Kern, mit dem der <a href="Magnetischer_Kreis" title="Magnetischer Kreis">magnetische Kreis</a> durchgehend geschlossen wird.</div></div></div>

Ein Transformator (von <a href="Latein" title="Latein">lateinisch</a> transformare ‚umformen, umwandeln‘; auch Umspanner, kurz Trafo) ist ein <a href="Elektrisches_Bauelement" title="Elektrisches Bauelement">Bauelement</a> der <a href="Elektrotechnik" title="Elektrotechnik">Elektrotechnik</a>. Er besteht meist aus zwei oder mehr <a href="Spule_(Elektrotechnik)" title="Spule (Elektrotechnik)">Spulen</a> (<a href="Spulenwickeltechnik" title="Spulenwickeltechnik">Wicklungen</a>), die in der Regel aus isoliertem <a href="Kupfer" title="Kupfer">Kupferdraht</a> gewickelt sind und sich auf einem gemeinsamen <a href="Eisenkern" class="mw-redirect" title="Eisenkern">Eisenkern</a> befinden. Ein Transformator wandelt eine Eingangs<a href="Wechselspannung" title="Wechselspannung">wechselspannung</a>, die an einer der Spulen angelegt ist, in eine Ausgangswechselspannung um, die an der anderen Spule abgegriffen werden kann. Dabei entspricht das Verhältnis von Eingangs- und Ausgangsspannung dem Verhältnis der Windungsanzahlen der beiden Spulen. So wird zum Beispiel bei einem Windungsverhältnis von 20 zu 1 eine Eingangsspannung von 240 Volt in eine Ausgangsspannung von 12 Volt transformiert. Je nach <a href="Konstruieren_(Technik)" title="Konstruieren (Technik)">Auslegung</a> des Transformators kann die Ausgangsspannung somit kleiner, größer oder gleich der Eingangsspannung sein.

Transformatoren dienen vielfach zur Spannungswandlung in <a href="Energieversorgung" title="Energieversorgung">Energieversorgungsanlagen</a> und in technischen Geräten, dabei insbesondere in <a href="Netzteil" title="Netzteil">Netzteilen</a> zur Bereitstellung von <a href="Kleinspannung" title="Kleinspannung">Kleinspannungen</a> in vielen Arten von elektrischen und elektronischen Geräten. Weiterhin werden sie bei der <a href="Daten%C3%BCbertragung" title="Datenübertragung">Signalübertragung</a> und der <a href="Schutztrennung" title="Schutztrennung">Schutztrennung</a> benötigt.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Geschichte">Geschichte</h2></div>

Obwohl das Induktionsprinzip seit den Entdeckungen <a href="Michael_Faraday" title="Michael Faraday">Michael Faradays</a> von 1831 bekannt war, wurde der Transformator erst 44 Jahre später entwickelt. <a href="Pawel_Nikolajewitsch_Jablotschkow" title="Pawel Nikolajewitsch Jablotschkow">Pawel Nikolajewitsch Jablotschkow</a> entwickelte 1875 eine verbesserte Form der <a href="Kohlebogenlampe" title="Kohlebogenlampe">Kohlebogenlampe</a> und verwendete für deren Betrieb <a href="Induktionsspule" class="mw-redirect" title="Induktionsspule">Induktionsspulen</a>, die prinzipiell einen Transformator darstellten.<a href="#cite_note-NHM-1">[1]</a> Er beschäftigte sich jedoch nicht weiter mit diesen Geräten. <a href="Lucien_Gaulard" title="Lucien Gaulard">Lucien Gaulard</a> und <a href="John_Dixon_Gibbs" title="John Dixon Gibbs">John Dixon Gibbs</a> stellten 1881 einen Transformator in London aus und 1882 wurde ihnen dafür das englische <a href="Patent" title="Patent">Patent</a> Nr. 4362 zuerkannt.<a href="#cite_note-VDE-2">[2]</a> Der Begriff Transformator war zur damaligen Zeit noch nicht üblich; die Geräte wurden als Sekundär-Generator bezeichnet. Davon leitet sich die bis heute übliche Zuordnung der Transformatoren zum Bereich der <a href="Elektrische_Maschine" title="Elektrische Maschine">elektrischen Maschinen</a> ab.<a href="#cite_note-3">[3]</a> <a href="K%C3%A1roly_Zipernowsky" title="Károly Zipernowsky">Károly Zipernowsky</a>, <a href="Miksa_D%C3%A9ri" title="Miksa Déri">Miksa Déri</a> und <a href="Ott%C3%B3_Titusz_Bl%C3%A1thy" title="Ottó Titusz Bláthy">Ottó Titusz Bláthy</a> (alle drei Ungarn) erhielten 1885 ein Patent auf den Transformator. Dieser war mechanisch nach dem umgekehrten Prinzip der heutigen Transformatoren aufgebaut; die Leiterspulen waren um einen festen Kern aus unmagnetischem Material gewunden, darüber wurden dicke Eisendraht-Lagen gelegt, die eine ferromagnetische Schale bildeten. Dieser Transformator wurde vom Unternehmen <a href="Ganz_(Unternehmen)" title="Ganz (Unternehmen)">Ganz & Cie</a> aus <a href="Budapest" title="Budapest">Budapest</a> weltweit vertrieben.

Wesentlichen Anteil an der Verbreitung des <a href="Wechselstrom" title="Wechselstrom">Wechselstromsystems</a> und mit ihm des Transformators hatte der Amerikaner <a href="George_Westinghouse" title="George Westinghouse">George Westinghouse</a>. Er erkannte die Nachteile der damals von <a href="Thomas_Alva_Edison" title="Thomas Alva Edison">Thomas A. Edison</a> betriebenen und favorisierten Energieverteilung mittels <a href="Gleichstrom" title="Gleichstrom">Gleichstrom</a> und setzte stattdessen auf Wechselstrom (vgl. <a href="Stromkrieg" title="Stromkrieg">Stromkrieg</a>). 1885 erwarb Westinghouse die Patentrechte von Gaulard und Gibbs<a href="#cite_note-VDE-2">[2]</a> und importierte eine Anzahl von deren Sekundär-Generatoren sowie einen <a href="Generator" class="mw-redirect" title="Generator">Generator</a> von Siemens. Damit baute er in <a href="Pittsburgh" title="Pittsburgh">Pittsburgh</a> ein <a href="Stromnetz" title="Stromnetz">Stromnetz</a> mit Wechselspannung für die elektrische Beleuchtung. <a href="William_Stanley_(Erfinder)" title="William Stanley (Erfinder)">William Stanley</a> führte im gleichen Jahr als Chefingenieur von Westinghouse in Pittsburgh wesentliche Verbesserungen an Lucien Gaulards und John Gibbs’ Gerät durch. Westinghouse installierte 1886 in Great Barrington, <a href="Massachusetts" title="Massachusetts">Massachusetts</a>, einen Wechselspannungsgenerator, dessen 500 V Wechselspannung zur Verteilung auf 3.000 V hochtransformiert und zum Betrieb der elektrischen Beleuchtung an den Anschlussstellen wieder auf 100 V heruntertransformiert wurde. Der wachsende Einsatz von Transformatoren führte in Verbindung mit der Schaffung von Wechselstromnetzen zum weltweiten Fortschreiten der <a href="Elektrifizierung" title="Elektrifizierung">Elektrifizierung</a>.

<a href="Michail_Ossipowitsch_Doliwo-Dobrowolski" title="Michail Ossipowitsch Doliwo-Dobrowolski">Michail Dolivo-Dobrowolski</a> entwickelte Anfang der 1890er-Jahre bei der <a href="AEG" title="AEG">AEG</a> in Berlin den ersten Transformator für dreiphasigen Wechselstrom und führte den Begriff <a href="Drehstrom" class="mw-redirect" title="Drehstrom">Drehstrom</a> ein.<a href="#cite_note-4">[4]</a><a href="#cite_note-5">[5]</a><a href="#cite_note-6">[6]</a> Sein <a href="Drehstromtransformator" class="mw-redirect" title="Drehstromtransformator">Drehstromtransformator</a> wurde 1891, auf Anregung von <a href="Oskar_von_Miller" title="Oskar von Miller">Oskar von Miller</a>, für die erste Fernübertragung elektrischer Energie mit Dreiphasenwechselstrom eingesetzt. Die Leitung ging am 24. August 1891 zwischen Lauffen am Neckar und der <a href="Internationale_Elektrotechnische_Ausstellung_1891" title="Internationale Elektrotechnische Ausstellung 1891">Internationalen Elektrotechnischen Ausstellung</a> im 175 km entfernten Frankfurt am Main in Betrieb. Die in einem <a href="Wasserkraftwerk" title="Wasserkraftwerk">Wasserkraftwerk</a> erzeugte Spannung von 50 V wurde zur Übertragung auf 15 kV hochtransformiert.

Bereits 1888 veröffentlichte der Münchner Elektroingenieur <a href="Friedrich_Uppenborn" title="Friedrich Uppenborn">Friedrich Uppenborn</a> ein Buch zur Geschichte des Transformators.<a href="#cite_note-7">[7]</a> <a href="Gisbert_Kapp" title="Gisbert Kapp">Gisbert Kapp</a> erarbeitete bis 1907 die Grundlagen für die Berechnung und den Bau von Transformatoren.<a href="#cite_note-8">[8]</a>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Grundprinzip">Grundprinzip</h2></div>

Idealtypisch besteht ein Transformator aus einem <a href="Magnetischer_Kreis" title="Magnetischer Kreis">magnetischen Kreis</a>, welcher als Transformatorkern bezeichnet wird und mindestens zwei stromdurchflossene Wicklungen hat. Die der elektrischen Energiequelle zugewandte Wicklung wird als Primärseite bezeichnet. Diejenige, an welcher sich die elektrische Last befindet, wird als Sekundärseite bezeichnet.

Die Wirkungsweise lässt sich durch die folgenden Mechanismen beschreiben:<a href="#cite_note-9">[9]</a>

<ol><li>Eine Wechselspannung auf der Primärseite des Transformators bewirkt entsprechend dem <a href="Elektromagnetische_Induktion" title="Elektromagnetische Induktion">Induktionsgesetz</a> einen wechselnden magnetischen Fluss im Kern. Der wechselnde magnetische Fluss wiederum <a href="Elektromagnetische_Induktion" title="Elektromagnetische Induktion">induziert</a> auf der Sekundärseite des Transformators eine Spannung (Spannungstransformation).</li>

<li>Ein Wechselstrom in der Sekundärwicklung bewirkt dem <a href="Amperesches_Gesetz" class="mw-redirect" title="Amperesches Gesetz">Ampèreschen Gesetz</a> entsprechend einen Wechselstrom in der Primärwicklung (Stromtransformation).</li></ol>

Bei niedriger Wechselstromfrequenz wird typischerweise ein Eisenkern aus einem ferromagnetischen Material hoher <a href="Permeabilit%C3%A4t_(Magnetismus)" class="mw-redirect" title="Permeabilität (Magnetismus)">Permeabilität</a> verwendet. Damit können gegenüber Transformatoren ohne Eisenkern hohe magnetische Wechselflussdichten und damit eine wesentlich höhere <a href="Umlaufspannung" class="mw-redirect" title="Umlaufspannung">Windungsspannung</a> erzielt werden, was gewährleistet, dass die übertragbare Leistung groß ist im Vergleich zur <a href="Verlustleistung" title="Verlustleistung">Verlustleistung</a>, die durch den <a href="Elektrischer_Widerstand" title="Elektrischer Widerstand">ohmschen Widerstand</a> in den Wicklungen entsteht. Einfach ausgedrückt, benötigt ein Transformator mit Eisenkern wesentlich weniger Windungen auf den Wicklungen als ein Trafo ohne Eisenkern.

Zum magnetischen Fluss im Unterpunkt 1 gehört ein Magnetfeld, welches ähnlich wie in einem <a href="Elektromagnet" title="Elektromagnet">Elektromagneten</a> einen Stromfluss in der Primärspule bedingt. Der zum Aufbau des magnetischen Feldes benötigte Strom heißt Magnetisierungsstrom. Der Primärstrom, der entsprechend Unterpunkt 2 von der Stromtransformation herrührt, heißt primärer Zusatzstrom. Er fließt zusätzlich zum Magnetisierungsstrom und ist in der Regel als <a href="Wirkstrom" class="mw-redirect" title="Wirkstrom">Wirkstrom</a> wesentlich größer als dieser.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Funktionsweise">Funktionsweise</h2></div>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Idealer_Transformator">Idealer Transformator</h3></div>

Unter einem idealen Transformator versteht man einen in der Praxis nicht realisierbaren, verlustfreien Transformator. Dabei werden die Widerstände R1 und R2 der Primär- beziehungsweise Sekundärwicklung mit R1 = R2 = 0 Ω angenommen. Ebenso wird angenommen, dass keine Streuung des magnetischen Flusses <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \Phi }">

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Beim idealen Transformator sind die Spannungen an den Wicklungen aufgrund der <a href="Elektromagnetische_Induktion" title="Elektromagnetische Induktion">elektromagnetischen Induktion</a> proportional zur Änderungsgeschwindigkeit des magnetischen Flusses und zur Windungszahl der Wicklung. Daraus folgt, dass sich die Spannungen so zueinander verhalten wie die Windungszahlen. Sind N1, N2, U1 und U2 die Windungszahlen beziehungsweise die <a href="Effektivwert" title="Effektivwert">Effektivwerte</a> der primär- und sekundärseitigen Spannungen, so gilt beim idealen Transformator

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Das Verhältnis von Windungszahlen, beziehungsweise der primär- und sekundärseitigen Spannungen, wird auch als Übersetzungsverhältnis ü bezeichnet:

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Durch geeignete Wahl des Übersetzungsverhältnisses ü, also der Windungszahlen N1 und N2, können mit einem Transformator Wechselspannungen sowohl hochtransformiert werden, indem ü kleiner 1 gewählt wird, oder heruntertransformiert, wenn ü größer 1 gewählt ist.

Aus der Annahme eines idealen Transformators ergibt sich, dass die Verlustleistung eines idealen Transformators Null ist. Er hat einen Wirkungsgrad von η = 100 %. Damit muss die einem idealen Transformator zugeführte Leistung P1 gleich der abgegebenen Leistung P2 sein:

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Daraus wiederum kann man das Stromübersetzungsverhältnis des idealen Transformators bestimmen. Die Ströme verhalten sich umgekehrt proportional zum Übersetzungsverhältnis:

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Da man nun die Strom- und Spannungsverhältnisse am idealen Transformator kennt, kann man weiterhin das Übersetzungsverhältnis von Wechselstromimpedanzen durch den idealen Transformator bestimmen:

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<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}={\frac {U_{1}}{I_{1}}}\cdot {\frac {I_{2}}{U_{2}}}={\ddot {u}}^{2}}</annotation>

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</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/521f06cec9543cba1617ee8b1759ee22d1c462d2.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.171ex; width:20.694ex; height:5.509ex;" alt="{\displaystyle {\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}={\frac {U_{1}}{I_{1}}}\cdot {\frac {I_{2}}{U_{2}}}={\ddot {u}}^{2}}" loading="lazy"></dd></dl>

Das heißt, ein idealer Transformator transformiert eine Wechselstromimpedanz quadratisch mit dem Übersetzungsverhältnis.

Wird an die sekundäre Wicklung ein <a href="Elektrischer_Verbraucher" title="Elektrischer Verbraucher">Verbraucher</a> angeschlossen, so entnimmt dieser der Sekundärspule <a href="Elektrische_Energie" title="Elektrische Energie">elektrische Energie</a>. Dabei kommt ein Strom auf der Sekundärseite zustande und der Primärstrom vergrößert sich. Im Gegensatz zu den Spannungen an den Wicklungen sind die Ströme in den Wicklungen jedoch entgegengesetzt gerichtet: Wenn der Primärstrom bezogen auf den Kern rechtsherum durch die Spule fließt, fließt der Sekundärstrom linksherum und umgekehrt (<a href="Lenzsche_Regel" title="Lenzsche Regel">Lenzsche Regel</a>). Physikalisch lässt sich der gegensinnige Stromfluss mit dem <a href="Durchflutungssatz" class="mw-redirect" title="Durchflutungssatz">Durchflutungssatz</a> erklären. Dabei wird davon ausgegangen, dass die von der Primärspannung U1 erzeugte Flussdichte B im Kern nur endlich große Werte annimmt und dass die <a href="Permeabilit%C3%A4t_(Magnetismus)" class="mw-redirect" title="Permeabilität (Magnetismus)">Permeabilitätszahl</a> μr des Kerns sehr groß ist. Unter diesen Umständen wird die magnetische Feldstärke H im Kern so klein, dass sie nahezu vernachlässigbar ist (H → 0) und die Anwendung des Durchflutungssatzes auf einen Integrationsweg entlang des Kernes ergibt:

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Die gegensinnige Flussrichtung des Stromes wird im Schaltbild durch den aus dem Transformator herausgerichteten Strompfeil I2 gekennzeichnet.

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Realer_Transformator">Realer Transformator</h3></div>

<div class="hauptartikel" role="navigation">→ Hauptartikel: <a href="Realer_Transformator" class="mw-redirect" title="Realer Transformator">Realer Transformator</a></div>

Ideale Transformatoren sind praktisch nicht realisierbar. Ein realer Transformator unterscheidet sich u. a. folgendermaßen vom idealen Transformator:

<ul><li>Die Wicklungen haben <a href="Elektrischer_Widerstand" title="Elektrischer Widerstand">Widerstände</a> und parasitäre <a href="Elektrische_Kapazit%C3%A4t" title="Elektrische Kapazität">Kapazitäten</a>;</li>

<li>im Eisenkern treten <a href="Wirbelstrom" title="Wirbelstrom">Wirbelstrom</a>- und <a href="Magnetische_Hysterese" class="mw-redirect" title="Magnetische Hysterese">Ummagnetisierungs</a>-Verluste auf</li>

<li>nicht der gesamte magnetische Fluss, den die Primärwicklung erzeugt, führt auch durch die Sekundärwicklung; es tritt ein <a href="Streufluss" title="Streufluss">Streufluss</a> auf. Daher entspricht das Spannungsverhältnis der Wicklungen auch im Leerlauf nicht exakt deren Windungszahlenverhältnis.</li>

<li>Der Kern verträgt nur eine begrenzte Flussdichte bis zur <a href="S%C3%A4ttigungsmagnetisierung" class="mw-redirect" title="Sättigungsmagnetisierung">Sättigungsmagnetisierung</a>. Bis dahin ist das Verhältnis zwischen Flussdichte und Feldstärke (<a href="Permeabilit%C3%A4t_(Magnetismus)" class="mw-redirect" title="Permeabilität (Magnetismus)">Permeabilität</a>) fast linear, darüber hinaus jedoch nicht linear. Daher weicht der Verlauf des Magnetsisierungsstromes, je nach Aussteuerung auf der <a href="Hysteresekurve" class="mw-redirect" title="Hysteresekurve">Hysteresekurve</a>,</li></ul>

mehr oder weniger stark von der Sinusform ab, bzw. hat gar keinen sinusförmigen Verlauf. Für die Hysteresekurven gilt: B ist die Induktionsdichte, die Spannungszeitflächen proportional ist, H ist die Magnetfeldstärke, die Strom proportional ist. Je weiter die Hysteresekurve im Betrieb ausgesteuert wird, desto nichtlinearer wir der Stromverlauf und desto weniger ähnelt dieser einer Sinuskurve.

<ul><li>der Kern ändert aufgrund der <a href="Magnetostriktion" title="Magnetostriktion">Magnetostriktion</a> in geringem Maß seine Form, wenn sich das Magnetfeld ändert, wodurch eventuell Schall abgestrahlt werden kann.</li></ul>

Die Widerstände der Wicklungen, die Ummagnetisierung des Kernes und die Wirbelströme im Kern führen zu Energieverlusten. Die Verluste aufgrund der Widerstände der Wicklungen heißen Kupferverluste, die Verluste durch die Ummagnetisierung heißen <a href="Hysterese" title="Hysterese">Hystereseverluste</a>, und die Verluste aufgrund von Wirbelströmen heißen Wirbelstromverluste. Hystereseverluste und Wirbelstromverluste werden unter dem Begriff <a href="Eisenverluste" title="Eisenverluste">Eisenverluste</a> zusammengefasst.

Die Kupferverluste hängen quadratisch von der Belastung des Transformators ab, d. h., sie sind proportional zum Quadrat der Ströme in jeder Wicklung Ix. Die Eisenverluste sind fast unabhängig von der Belastung, aber in etwa proportional zum Quadrat der magnetischen Flussdichte im Kern. Die Hystereseverluste sind außerdem proportional zur Frequenz, die Wirbelstromverluste sind proportional zum Quadrat der Frequenz.<a href="#cite_note-10">[10]</a>

Streuflüsse bewirken, dass die Sekundärspannung etwas geringer ist als beim idealen Transformator.

Die <a href="Ferromagnetismus" title="Ferromagnetismus">Sättigungsmagnetisierung</a> begrenzt die mögliche Betriebsfrequenz nach unten beziehungsweise bei gegebener Frequenz und Windungszahl die mögliche Primärspannung nach oben. Wird die Grenze überschritten und die Sättigung erreicht, fließen primärseitig sehr hohe Ströme, während sekundärseitig die Spannung nicht weiter steigt. Durch Erhöhung der Primärwindungszahl lässt sich die Sättigung jedoch auf Kosten des Wickelraumes und der Zunahme der Kupferverluste im Praxisfall gegebenenfalls verhindern. Die Sekundärwindungszahlen erhöhen sich dann natürlich entsprechend ebenfalls. Die Sättigungsmagnetisierung spielt auch beim <a href="Einschalten_des_Transformators" class="mw-redirect" title="Einschalten des Transformators">Einschalten des Transformators</a> eine wichtige Rolle; der <a href="Einschaltstrom" title="Einschaltstrom">Einschaltstrom</a> kann dabei kurzzeitig ein Vielfaches des <a href="Nennstrom" title="Nennstrom">Nennstroms</a> betragen.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Belasteter_und_unbelasteter_Transformator">Belasteter und unbelasteter Transformator</h4></div>

Wenn an der Sekundärwicklung kein Verbraucher angeschlossen ist, liegt <a href="Leerlauf_(Elektrotechnik)" title="Leerlauf (Elektrotechnik)">Leerlauf</a> vor. Der Transformator ist unbelastet. Ein verlustloser Transformator im Leerlauf verhält sich wie eine <a href="Induktivit%C3%A4t" title="Induktivität">ideale Spule</a>. Wird primärseitig eine sinusförmige Wechselspannung angeschlossen, fließt bei Transformatoren mit einem Luftspalt im Kern ein um 90 Grad phasenverschobener Strom, der als Magnetisierungsstrom bezeichnet wird und dem Aufbau des magnetischen Feldes dient. Beim realen Transformator ist die Phasenverschiebung des Leerlaufstroms gegenüber der Primärspannung aufgrund der Eisenverluste kleiner als 90 Grad.<a href="#cite_note-spring-11">[11]</a><a href="#cite_note-büttner-12">[12]</a> Im Leerlauf sind die <a href="Eisenverluste" title="Eisenverluste">Eisenverluste</a> aufgrund des nur geringen Eingangsstroms größer als die <a href="Kupferverlust" class="mw-redirect" title="Kupferverlust">Kupferverluste</a> durch den Leerlaufstrom in der Primärspule.

Wegen des in der Realität meist nichtlinearen Zusammenhangs zwischen magnetischer Feldstärke <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle H}">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle H}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/75a9edddcca2f782014371f75dca39d7e13a9c1b.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:2.064ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle H}" loading="lazy"> und magnetischer Induktion <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle B}">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle B}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/47136aad860d145f75f3eed3022df827cee94d7a.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.764ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle B}" loading="lazy"> im Kern ist der Magnetisierungsstrom, anders als beim verlustlosen Transformator, nicht sinusförmig.<a href="#cite_note-büttner-12">[12]</a>

Wenn der Transformator sekundärseitig belastet wird, fließt ein Sekundärstrom. Dieser ändert den Fluss im Kern und damit die in der Primärwicklung induzierte Gegenspannung. Um das Spannungsgleichgewicht auf der Primärseite aufrechtzuerhalten, muss diese Flussänderung durch einen primärseitigen Zusatzstrom zusätzlich zum Magnetisierungsstrom kompensiert werden. Es muss sich ein Gleichgewicht zwischen der vom Sekundärstrom erzeugten Durchflutung und der durch den primärseitigen Zusatzstrom bedingten Durchflutung einstellen. Bei Nennlast ist der Primärstrom deswegen viel größer als im Leerlauffall.<a href="#cite_note-spring-11">[11]</a> Bei Belastung sinkt die magnetische Flussdichte geringfügig ab.

Wird die Sekundärseite kurzgeschlossen und der Eingangsstrom auf den Strom bei Nennlast geregelt, muss dazu die Primärspannung stark reduziert werden. Die so eingestellte Primärspannung wird als <a href="Kurzschlussspannung" title="Kurzschlussspannung">Kurzschlussspannung</a> bezeichnet, welche nicht absolut, sondern als prozentuales Verhältnis zur Nennspannung angegeben wird. Bei Leistungstransformatoren beträgt sie zwischen 5 % und 20 %,<a href="#cite_note-13">[13]</a> bei Kleintransformatoren liegt sie zwischen 15 % und 40 %, bei Schweißtransformatoren beträgt sie 100 %.

Transformatoren mit hoher Kurzschlussspannung heißen spannungsweich, solche mit niedriger Kurzschlussspannung heißen spannungssteif. Die Kurzschlussspannung hängt wesentlich von der Konstruktion des Kerns und der Lage der Spulen zueinander ab: hohe Streuflüsse führen zu hohen Kurzschlussspannungen.<a href="#cite_note-14">[14]</a> Siehe auch <a href="Streufeldtransformator" title="Streufeldtransformator">Streufeldtransformator</a>.

Als Kurzschlussstrom wird jener Strom bezeichnet, der bei sekundärseitigem Kurzschluss und Nennspannung fließt. Er ist viel höher als der Nennstrom und kann den Transformator in kurzer Zeit zerstören. Der Kurzschlussstrom ist umso höher, je niedriger die Kurzschlussspannung ist. Für Transformatoren mit niedriger Kurzschlussspannung sind Kurzschlüsse daher gefährlich. Transformatoren, die so ausgelegt sind, dass sie im Kurzschlussfall nicht zerstört werden, werden als kurzschlussfest bezeichnet. In der Regel werden nur Kleintransformatoren bis zu wenigen VA Leistung, wie zum Beispiel Klingeltrafos, kurzschlussfest ausgelegt. Aber auch große Leistungstrafos müssen zumindest einen kurzfristigen <a href="Elektrischer_Kurzschluss#Stoßkurzschlussstrom" title="Elektrischer Kurzschluss">Stoßkurzschlussstrom</a> ohne mechanische Beschädigung durch die auftretenden <a href="Lorentzkraft" title="Lorentzkraft">Lorentzkräfte</a> überstehen können.<a href="#cite_note-15">[15]</a>

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Wirkungsgrad">Wirkungsgrad</h4></div>

Der Wirkungsgrad eines Transformators ist das Verhältnis der elektrischen Leistung, die den Transformator sekundärseitig verlässt, zur Leistung, die primärseitig in ihn hineinfließt. Wegen der Eisen- und Kupferverluste ist er kleiner als 1. Transformatoren hoher Nennleistung haben Wirkungsgrade von mehr als 99 %, während der Wirkungsgrad von Kleintransformatoren (z. B. 100 VA) um 80 % liegt, und Kleinsttransformatoren (1 VA) kaum auf 50 % Wirkungsgrad kommen. Bei höherer Frequenz, z. B. in <a href="Schaltnetzteil" title="Schaltnetzteil">Schaltnetzteilen</a>, können auch kleine Transformatoren einen hohen Wirkungsgrad erreichen.

Kurzzeitig können Transformatoren stark überlastet werden. Vom Kurzzeit-Betrieb wird zum Beispiel bei <a href="L%C3%B6tpistole" class="mw-redirect" title="Lötpistole">Lötpistolen</a>, aber auch bei <a href="Elektrolokomotive" title="Elektrolokomotive">Elektrolokomotiven</a> Gebrauch gemacht. Transformatoren liefern ein Maximum an Ausgangsleistung bei einem Wirkungsgrad von 50 % (<a href="Leistungsanpassung" title="Leistungsanpassung">Leistungsanpassung</a>). Im nebenstehenden Diagramm ist dieser Punkt ganz rechts am Kurvenende – der dem Beispiel zugrunde liegende Transformator liefert dort etwa das 2,5fache seiner Nennleistung.

<a href="Maschinentransformator" title="Maschinentransformator">Maschinentransformatoren</a> sind dauernd belastet, sie werden auf maximalen Wirkungsgrad dimensioniert, d. h., dass bei Nennlast Eisen- und Kupferverluste etwa gleich hoch sind.<a href="#cite_note-16">[16]</a>

Bei einem Ortsnetztransformator, der im Stromnetz verwendet wird, liegt die mittlere Belastungsdauer nur bei ungefähr 40 % der Einschaltdauer, daher können hier höhere Kupferverluste in Kauf genommen werden, während die Eisenverluste stärker reduziert werden. Solche Transformatoren werden auf ihren Jahreswirkungsgrad optimiert. Damit wird das Verhältnis der insgesamt pro Jahr primär- und sekundärseitig umgesetzten Energiemengen bezeichnet. Der Jahreswirkungsgrad liegt umso höher, je größer das Verhältnis zwischen Belastungs- und Einschaltdauer ist.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Netzwerkmodellierung">Netzwerkmodellierung</h4></div>

<div class="hauptartikel" role="navigation">→ Hauptartikel: <a href="Kurzschlussinduktivit%C3%A4t#Kopplungsfaktor_und_Streuinduktivität" title="Kurzschlussinduktivität">„Kopplungsfaktor und Streuinduktivität“ im Artikel Kurzschlussinduktivität</a></div>

Die Netzwerkmodellierung eines Transformators verfolgt das Ziel, die wesentlichen nichtidealen Eigenschaften eines Transformators mit einer geringen Zahl an Parametern zu beschreiben. Das nebenstehende <a href="Ersatzschaltbild" title="Ersatzschaltbild">Ersatzschaltbild</a> zeigt eine häufig vorgenommene Modellierung mithilfe von linearen Bauelementen.<a href="#cite_note-17">[17]</a> Dabei haben die einzelnen Bauelemente die folgende Bedeutung:

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle U_{\mathrm {p} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/635484389dcc742205af239c480ef68ae17639ad.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:2.734ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle U_{\mathrm {p} }}" loading="lazy">: primärseitige Spannungsquelle</li>

<msub>

</mrow>

</msub>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle U_{\mathrm {s} }=U_{2}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/3608dc10780b58795e0b2bf90d9714c2d0d6b491.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:8.208ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle U_{\mathrm {s} }=U_{2}}" loading="lazy">: Ausgangsspannung</li>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle I_{1}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/03f18d041b2df30adef07164dbf285878893dedc.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:2.077ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle I_{1}}" loading="lazy">, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle I_{2}'}">

</mrow>

</msubsup>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle I_{2}'}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/8935a96e1af4e6d35c2182e19745d46e648f46df.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:2.077ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle I_{2}'}" loading="lazy">: Eingangsstrom und transformierter Ausgangsstrom</li>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle R_{\mathrm {q1} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/3178a4ddfa346f217bfe692470755b60c9ef8018.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:3.698ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle R_{\mathrm {q1} }}" loading="lazy">: Innenwiderstand der primärseitigen Spannungsquelle</li>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle L_{\mathrm {\sigma 1} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/0c4a6713e2998afa47b9b29dc3174bc389beb43e.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:3.577ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle L_{\mathrm {\sigma 1} }}" loading="lazy">, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle L'_{\mathrm {\sigma 2} }}">

</mrow>

</msubsup>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle L'_{\mathrm {\sigma 2} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/f780fc2c567dd92f575a8f986ef4e0f98842ca53.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:3.577ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle L'_{\mathrm {\sigma 2} }}" loading="lazy">: Streuinduktivität der Primärseite und transformierte Streuinduktivität der Sekundärseite</li>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle R_{1}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/c1d63c96f59d98589d923c4f0b04222feaa7283e.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:2.818ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle R_{1}}" loading="lazy">, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle R'_{2}}">

</mrow>

</msubsup>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle R'_{2}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/4ee8ada1659ecb6cb6e41989623fbb49b14ff80f.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:2.818ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle R'_{2}}" loading="lazy">: Wicklungswiderstand der Primärseite und transformierter Wicklungswiderstand der Sekundärseite</li>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle L_{\mathrm {h1} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/1152844b5955584147b89ba42f58127bf33e7a19.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:3.551ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle L_{\mathrm {h1} }}" loading="lazy">: Hauptinduktivität, die den Magnetisierungsstrom führt</li>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle R_{\mathrm {Fe} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/b84541bc77ef23cb3858d28dee520d90780b8ba9.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:3.8ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle R_{\mathrm {Fe} }}" loading="lazy">: lineare Modellierung der meist nichtlinearen Eisenverluste im Kern (Fe: Eisen)</li></ul>

Auf die Modellierung der parasitären Kapazitäten der Wicklungen wurde im abgebildeten Modell verzichtet. Ebenso werden nichtlineare Eigenschaften des Transformators nicht abgebildet.

Der eingezeichnete ideale Transformator gehorcht den Transformationsgleichungen:

<mfrac>

<msub>

</munder>

</mrow>

</mrow>

</msub>

<msub>

</munder>

</mrow>

</mrow>

</msub>

</mfrac>

</mrow>

</mrow>

<mfrac>

<msub>

</munder>

</mrow>

</mrow>

</msub>

<msub>

</munder>

</mrow>

</mrow>

</msub>

</mfrac>

</mrow>

<mfrac>

</mfrac>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\frac {{\underline {U}}_{1}}{{\underline {U}}_{2}}}=\gamma {\text{ und }}{\frac {{\underline {I}}_{1}}{{\underline {I}}_{2}}}={\frac {1}{\gamma }}.}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/c7bbdee759d3bb21211b6b91b8b4f9a5f68d37c9.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.28ex; margin-bottom: -0.725ex; width:21.98ex; height:6.676ex;" alt="{\displaystyle {\frac {{\underline {U}}_{1}}{{\underline {U}}_{2}}}=\gamma {\text{ und }}{\frac {{\underline {I}}_{1}}{{\underline {I}}_{2}}}={\frac {1}{\gamma }}.}" loading="lazy"></dd></dl>

Der Übertragungsfaktor <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \gamma =N_{1}/N_{2}}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mrow>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \gamma =N_{1}/N_{2}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/7790f265e0bacdc3a8eda2c5b80582fe03b7cabd.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.838ex; width:11.364ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle \gamma =N_{1}/N_{2}}" loading="lazy"> bezeichnet dabei das Verhältnis der Windungszahlen von Primär- und Sekundärseite.

Die Größen, die mit einem zusätzlichen Strich ' gekennzeichnet sind, wurden von der Sekundärseite zur Primärseite transformiert. Bei der Transformation einer <a href="Elektrische_Impedanz" title="Elektrische Impedanz">Impedanz</a> <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle {\underline {Z}}}">

</munder>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\underline {Z}}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/b179ffebb62a9357ca9191457d52ada9b1a906de.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.511ex; margin-left: -0.06ex; margin-bottom: -0.827ex; width:1.742ex; height:3.176ex;" alt="{\displaystyle {\underline {Z}}}" loading="lazy"> von der Sekundärseite zu einer Impedanz <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle Z'}">

<msup>

</msup>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle Z'}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/774e44aa8ddffe08500952c52374ba6ae8c7bb6c.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:2.393ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle Z'}" loading="lazy"> auf der Primärseite gilt die folgende Transformationsgleichung:

<msup>

</msup>

</munder>

</mrow>

<msup>

</mrow>

</msup>

</munder>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\underline {Z'}}=\gamma ^{2}{\underline {Z}}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/3e8bf0f9bdea78bdda479e3c3751032a8f8b1115.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.511ex; margin-bottom: -0.827ex; width:9.51ex; height:3.676ex;" alt="{\displaystyle {\underline {Z'}}=\gamma ^{2}{\underline {Z}}}" loading="lazy"></dd></dl>

Die Impedanztransformation bedeutet, dass die Eingangsklemmen eines Transformators für einen elektrischen Schaltkreis wie ein Widerstand <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \gamma ^{2}\cdot R}">

<msup>

</mrow>

</msup>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \gamma ^{2}\cdot R}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/9de8c993cd46195dd4e32010a3a7df9dff63bf2d.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.838ex; width:5.777ex; height:3.176ex;" alt="{\displaystyle \gamma ^{2}\cdot R}" loading="lazy"> wirken, wenn an die Sekundärseite ein Widerstand R angeschlossen wird. Somit können mithilfe eines Transformators Widerstände vergrößert oder verkleinert werden, indem das Windungsverhältnis <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \gamma }">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \gamma }</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/a223c880b0ce3da8f64ee33c4f0010beee400b1a.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.838ex; width:1.262ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle \gamma }" loading="lazy"> geändert wird.

Die Impedanztransformation wird in elektronischen Schaltungen häufig zur Anpassung eines Netzwerkes an den Wellenwiderstand einer Leitung oder zur Leistungsanpassung eingesetzt. Anders als bei <a href="Gyrator" title="Gyrator">gyratorischer</a> Kopplung bleibt bei <a href="Transformatorische_Kopplung" class="mw-redirect" title="Transformatorische Kopplung">transformatorischer Kopplung</a> die Struktur des Netzwerkes erhalten, das heißt Reihen- und Parallelschaltungen bleiben erhalten, und induktives und kapazitives Verhalten werden nicht gegeneinander ausgetauscht.

Wenn es auf die <a href="Galvanische_Trennung" title="Galvanische Trennung">galvanische Trennung</a> des Transformators nicht ankommt, kann der ideale Transformator im Ersatzschaltbild nach Transformation aller sekundärseitigen Bauelemente auf die Primärseite entfallen.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Signalformen_und_Bandbreite">Signalformen und Bandbreite</h4></div>

Die Speisung mit einer <a href="Sinusspannung" title="Sinusspannung">sinusförmigen</a> Eingangsspannung ist typisch für <a href="Leistungstransformator" title="Leistungstransformator">Leistungstransformatoren</a>, wie sie beispielsweise im öffentlichen Stromnetz eingesetzt werden. Die <a href="Netzfrequenz" title="Netzfrequenz">Netzfrequenz</a> in einem <a href="Stromnetz" title="Stromnetz">Stromnetz</a> ist durch die Umdrehungsgeschwindigkeit der <a href="Generator" class="mw-redirect" title="Generator">Generatoren</a> vorgegeben. Typische Werte für die Netzfrequenz sind 50 Hz (öffentliches Stromnetz in Europa) und 60 Hz (Stromnetz in den USA). In der <a href="Bahnstrom" title="Bahnstrom">Bahnstromversorgung</a> gibt es darüber hinaus auch Netze mit Netzfrequenzen von 16,7 Hz und 25 Hz.

In <a href="PC-Netzteil" title="PC-Netzteil">PC-Netzteilen</a>, <a href="Frequenzumrichter" title="Frequenzumrichter">Frequenzumrichtern</a> und den <a href="Wechselrichter" title="Wechselrichter">Wechselrichtern</a> der <a href="Photovoltaik" title="Photovoltaik">Photovoltaik</a> werden in speziellen <a href="Schaltnetzteil" title="Schaltnetzteil">Schaltnetzteilen</a> <a href="Rechteckspannung" class="mw-redirect" title="Rechteckspannung">Rechteckspannungen</a> mit wesentlich höheren Frequenzen erzeugt und transformiert. Die dabei eingesetzten Transformatoren dienen vorwiegend zur galvanischen Trennung und zur Spannungsanpassung, wobei eine Sättigung des Transformatorkerns vermieden wird.<a href="#cite_note-18">[18]</a>

In <a href="Sperrwandler" title="Sperrwandler">Sperrwandlern</a> werden zwei magnetisch gekoppelte Spulen mit einem Kern mit Luftspalt als Energiespeicher verwendet.<a href="#cite_note-19">[19]</a> Die über die Primärseite ins magnetische Feld eingebrachte Energie wird nicht sofort entnommen, sondern erst nach Abschalten der Eingangsspannung an der Sekundärseite abgegriffen. Bei rechteckförmigen Eingangsspannungen ergeben sich somit annähernd dreieckförmige Eingangsströme.<a href="#cite_note-20">[20]</a>

Bei der Übertragung von Signalen mit einem Transformator ist es wichtig, dass die Signalanteile aller relevanten Frequenzen übertragen werden. Bei Verwendung einer ohmschen Last weist der Transformator ein sogenanntes <a href="Bandpass" title="Bandpass">Bandpassverhalten</a> auf.<a href="#cite_note-21">[21]</a> Bei ungeeigneter Dimensionierung oder falscher Beschaltung kann ein Transformator darüber hinaus ein unerwünschtes Schwingverhalten, eine sogenannte <a href="Resonanz%C3%BCberh%C3%B6hung" class="mw-redirect" title="Resonanzüberhöhung">Resonanzüberhöhung</a>, aufweisen.

Die Begrenzung der <a href="Bandbreite" title="Bandbreite">Bandbreite</a> nach unten kommt durch die Hauptinduktivität <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle L_{h1}}">

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</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/64dc7a95a5a55a7e6e8fb07399607637ef173708.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:3.577ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle L_{\sigma 2}}" loading="lazy">. Ihre <a href="Elektrische_Impedanz" title="Elektrische Impedanz">Impedanz</a> steigt mit der Frequenz und verhindert auf diese Weise eine Signalübertragung. Bei hohen Frequenzen ist außerdem die kapazitive Kopplung zwischen den einzelnen Windungen relevant.

In der Praxis ist der Frequenzbereich von Transformatoren nach unten vorwiegend durch die erforderliche Größe begrenzt, die mit sinkender Frequenz stark ansteigt. Der typische Frequenzbereich von Niederfrequenztransformatoren reicht bis 16,7 Hz hinunter, der Nennfrequenz für die Bahnstromversorgung. Am oberen Ende des Frequenzbereiches stehen Transformatoren der Hochfrequenztechnik, bei denen die Wicklungen häufig nur noch aus wenigen oder sogar nur einer einzigen Windung bestehen. Die Frequenzspanne handelsüblicher Hochfrequenztransformatoren umfasst einen Bereich von wenigen MHz bis etwa 1 GHz.<a href="#cite_note-22">[22]</a>

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Weg_der_Energieübertragung">Weg der Energieübertragung</h4></div>

Entgegen einer weitverbreiteten Vorstellung findet die Energieübertragung beim Transformator nicht über den Transformatorkern selbst, sondern über das elektromagnetische Feld im umgebenden Medium statt.<a href="#cite_note-23">[23]</a> Der <a href="Poyntingvektor" class="mw-redirect" title="Poyntingvektor">Poyntingvektor</a>, der die Richtung des Energieflusses angibt, steht dabei senkrecht auf den elektrischen Feldlinien, die ringförmig um den Transformatorkern laufen, und den magnetischen Feldlinien des Streufeldes, die durch Primär- und Sekundärströme gebildet werden. Eine Visualisierung der Zusammenhänge findet sich im Artikel von Herrmann und Schmid.<a href="#cite_note-24">[24]</a> Die Darstellung zeigt, dass sich sowohl in elektrischen Stromkreisen als auch in magnetischen Kreisen die Energie nie in den Leitungen selbst, sondern immer entlang der Leitungen bewegt.

Da die Energieübertragung mittels des Transformator-Streufeldes geschieht, steht die Vorstellung eines idealen Transformators ohne Streufeld streng genommen im Widerspruch zu den <a href="Maxwell-Gleichungen" title="Maxwell-Gleichungen">maxwellschen Gleichungen</a>. Im American Journal of Physics formuliert Newcomb<a href="#cite_note-Newcomb-25">[25]</a> diesen Zusammenhang folgendermaßen:

“In conclusion, let us note that there is something paradoxical in the notion of a strictly ideal transformer […]. If such a thing existed, we could reverse the foregoing arguments and conclude that both E and H must vanish in the exterior region, thus making it impossible to account for the power flow. Still, it should also be emphasized that the use of ideal-transformer relations is perfectly legitimate as an asymptotic approximation in the low-frequency limit.”

</blockquote>

„Schlussfolgernd wollen wir festhalten, dass der Gedanke eines strikt „idealen“ Transformators eine Paradoxie enthält […]. Sollte ein solcher existieren, könnten wir die vorherigen Argumente verwerfen und stattdessen schlussfolgern, dass sowohl E als auch H im Außenbereich verschwänden, was es unmöglich machen würde, den Leistungsfluss zu bewerten. Trotzdem muss betont werden, dass die Gleichungen für ideale Transformatoren als asymptotische Näherung im niederfrequenten Bereich Gültigkeit haben.“

</blockquote></div><div class="cite" style="margin:-1em 0 1em 1em;">– <style data-mw-deduplicate="TemplateStyles:r261921330">

/* start https://de.wikipedia.org/ */

.mw-parser-output .Person{font-variant:small-caps}

/* end https://de.wikipedia.org/ */

</style>William A. Newcomb<a href="#cite_note-Newcomb-25">[25]</a></div></div>

In der Zeitschrift Praxis der Naturwissenschaften – Physik in der Schule (PdN-PhiS) empfiehlt Herrmann im Zusammenhang mit der Energieübertragung beim Transformator, das Feld zwischen den Schenkeln eines Transformators nicht als Streufeld zu bezeichnen, da es für den Energietransport wichtig sei. Beim Transformator solle darüber hinaus nicht nur das Feld der magn. Flussdichte, sondern auch das Feld der magnetischen Feldstärke diskutiert werden und bei möglichst vielen Gelegenheiten die Frage nach dem Weg der Energieübertragung gestellt werden.<a href="#cite_note-26">[26]</a>

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Verhalten_bei_Netzstörungen_und_beim_Einschalten">Verhalten bei Netzstörungen und beim Einschalten</h4></div>

<div class="hauptartikel" role="navigation">→ Hauptartikel: <a href="Einschalten_des_Transformators" class="mw-redirect" title="Einschalten des Transformators">Einschalten des Transformators</a></div>

Einschaltvorgänge und <a href="Netzst%C3%B6rung" title="Netzstörung">Netzstörungen</a> bewirken besonders starke Abweichungen des Transformatorverhaltens vom idealen Verhalten. Beide Vorgänge können den Transformatorkern sättigen und zu beträchtlichen Überströmen führen.

Entsprechend dem Induktionsgesetz entscheidet allein der Verlauf der Eingangsspannung und die Richtung und Höhe der Remanenz, ob bei einem Transformator Sättigungserscheinungen auftreten oder nicht. Der Belastungszustand spielt keine wesentliche Rolle; selbst ein Kurzschluss auf der Sekundärseite führt nicht zur Sättigung.<a href="#cite_note-27">[27]</a>

Bei einer typischen Netzstörung im 230-V-Netz fallen vereinfacht betrachtet einzelne oder mehrere Spannungshalbwellen beziehungsweise Teile davon aus. Der Transformator reagiert auf das Ausfallen der Netzhalbwelle mit einem großen Sättigungsstrom in der darauf folgenden Halbwelle.<a href="#cite_note-28">[28]</a> Den wesentlichen Beitrag zur Kernsättigung liefert die Vormagnetisierung des Kerns, die durch die Störung der Eingangsspannung verursacht wird.

Beim Abschalten oder Ausfall der Spannung verharrt der Magnetisierungszustand des Kerns in dem <a href="Remanenz" title="Remanenz">Remanenzpunkt</a>, der der Magnetisierung im Abschaltzeitpunkt am nächsten liegt. Abhängig von Polarität und Phasenlage der wiederkehrenden Netzspannung kann das dazu führen, dass ausgehend von diesem Remanenzpunkt der verbleibende <a href="Magnetische_Induktion" class="mw-redirect" title="Magnetische Induktion">Induktionshub</a> bis zur beginnenden Sättigung kleiner ist als die <a href="Elektromagnetische_Induktion#Zeitlich_integrierte_Form,_Spannungszeitfläche" title="Elektromagnetische Induktion">Zeitfläche</a> der wiederkehrenden Spannungshalbwelle. Die durch die Zeitfläche der wiederkehrenden Spannungshalbwelle erzwungene Flussänderung im Kern treibt diesen in die Sättigung, wobei große Überströme benötigt werden, weil ab der Sättigung, der Transformator seine Induktivität kurzzeitig verloren hat und nur der Kupferwiderstand der Spule den Strom bestimmt.

Der ungünstigste Fall für einen Luftkern, also einem Kern ohne Eisen, ist das Einschalten einer vollen Halbwelle, was zum 2-fachen Magnetisierungsstrom des Nennwertes führt, entsprechend der linearen Hysteresekurve der Luft. Der ungünstigste Fall für einen Ringkern ist das Einschalten, wenn die Remanenz bei <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle B=B_{\mathrm {max} }}">

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</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/642abf2e790b2400e19f5a4c6a26350b26e938af.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:9.918ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle B=B_{\mathrm {max} }}" loading="lazy"> liegt und die Polarität der wiederkehrenden Spannung identisch ist mit der vor dem Abschalten. Diesen Verlauf zeigt die untere Messkurve. Der Magnetisierungsstrom ist in diesem Fall im Wesentlichen nur noch durch die Restinduktivität und durch den ohmschen Widerstand der Primärspule und die Impedanz der Netzzuleitung begrenzt. Er kann demnach extreme Werte annehmen, weil der Transformatorkern restlos gesättigt ist und keine Magnetflussänderung mehr aufnehmen kann. Die Sättigungsmagnetisierung spielt auch beim <a href="Einschalten_des_Transformators" class="mw-redirect" title="Einschalten des Transformators">Einschalten des Transformators</a> eine wichtige Rolle; der <a href="Einschaltstrom" title="Einschaltstrom">Einschaltstrom</a> kann dabei kurzzeitig ein Vielfaches des <a href="Nennstrom" title="Nennstrom">Nennstromes</a> betragen.

Diese Einschaltvorgänge klingen in jedem Fall im Verlauf einiger Halbwellen ab, da aufgrund der Asymmetrie der Magnetisierungsströme auch die beiden gegenpoligen Spannungshalbwellen mit unsymmetrischen Spannungsabfällen behaftet sind. Das hat zur Folge, dass in der Sättigungshalbwelle stets etwas weniger Spannung zur Aufmagnetisierung zur Verfügung steht als bei der dazu gegenpoligen Spannungshalbwelle die zur Abmagnetisierung führt. Dadurch zentriert sich der Magnetisierungs-Schleifendurchlauf selbsttätig nach einigen Netzperioden, wobei die Zeitkonstante dafür aus dem Quotienten der Induktivität dividiert durch die Ohmschen Widerstände im Stromkreis errechnet werden kann. Bei sehr großen Transformatoren kann diese Zeitkonstante deshalb einige Minuten betragen.

Schlienz<a href="#cite_note-29">[29]</a> gibt als Zahlenwert für einen daraufhin optimierten 1,6-kVA-Transformator (230 V), der mit 1 kW belastet wird, einen Strom von 200 A aufgrund der Sättigung an. Im Vergleich dazu fließen im Normalbetrieb weniger als 10 A.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Anwendungen_und_technische_Realisierung">Anwendungen und technische Realisierung</h2></div>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Energietechnik">Energietechnik</h3></div>

In der <a href="Energietechnik" title="Energietechnik">Energietechnik</a> verbinden Transformatoren die verschiedenen Spannungsebenen des <a href="Stromnetz" title="Stromnetz">Stromnetzes</a> miteinander. <a href="Maschinentransformator" title="Maschinentransformator">Maschinentransformatoren</a> sind noch Teil der <a href="Kraftwerk" title="Kraftwerk">Kraftwerke</a> und transformieren die im Generator induzierte Spannung zur Einspeisung in das Stromnetz in Hochspannung (in Westeuropa 220 kV oder 380 kV). <a href="Umspannwerk" title="Umspannwerk">Umspannwerke</a> verbinden das überregionale <a href="H%C3%B6chstspannung" class="mw-redirect" title="Höchstspannung">Höchstspannungsnetz</a> mit dem <a href="Mittelspannungsnetz" title="Mittelspannungsnetz">Mittelspannungsnetz</a> der regionalen Verteilnetze. In <a href="Transformatorenstation" title="Transformatorenstation">Transformatorenstationen</a> wird die Elektrizität des regionalen Verteilnetzes mit der Mittelspannung von 10 bis 36 kV zur Versorgung der Niederspannungsendkunden auf die im Ortsnetz verwendeten 400-V-Leiter-Leiter-Spannung transformiert. Wegen der hohen übertragenen Leistungen heißen die in der Stromversorgung verwendeten Transformatoren <a href="Leistungstransformator" title="Leistungstransformator">Leistungstransformatoren</a>.

Leistungstransformatoren sind meist <a href="Drehstromtransformator" class="mw-redirect" title="Drehstromtransformator">Drehstromtransformatoren</a>, die entweder mit <a href="Transformatoren%C3%B6l" title="Transformatorenöl">Transformatorenöl</a> gefüllt oder als <a href="Gie%C3%9Fharztransformator" title="Gießharztransformator">Trockentransformatoren</a> ausgeführt sind. Für erstere gilt in der EU die Norm IEC <a href="EN_60076" class="mw-redirect" title="EN 60076">(EN) 60076-1</a>, für letztere die Norm IEC (EN) 60076-11. Parallel zu den EU-Normen existiert die <a href="Institute_of_Electrical_and_Electronics_Engineers" title="Institute of Electrical and Electronics Engineers">IEEE</a>-Normenreihe C57.<a href="#cite_note-30">[30]</a>

Insbesondere in ringförmigen und mehrfach gespeisten Verteilnetzen ist es üblich, die übertragbare Leistung durch Parallelschaltung von Transformatoren zu erhöhen. Die hierzu eingesetzten Transformatoren haben gleiche Spannungsübersetzung, eine identische <a href="Schaltgruppe" title="Schaltgruppe">Schaltgruppe</a>, nahezu gleiche Kurzschlussspannung und ähnliche Bemessungsleistungen. Das <a href="%C3%9Cbersetzungsverh%C3%A4ltnis" class="mw-redirect" title="Übersetzungsverhältnis">Übersetzungsverhältnis</a> kann bei Drehstromtransformatoren, je nach Schaltgruppe, auch einen <a href="Komplexe_Zahl" title="Komplexe Zahl">komplexen Wert</a> annehmen, d. h., neben dem Betrag der Ausgangsspannung ändert sich auch deren Phasenlage. Zur Steuerung werden direkt in das Transformatorgehäuse <a href="Stufenschalter_f%C3%BCr_Leistungstransformatoren" title="Stufenschalter für Leistungstransformatoren">Stufenschalter</a> integriert.

Es kann zur Steuerung des Leistungsflusses notwendig sein, in räumlich ausgedehnten Verteilnetzen mit mehreren parallelen Leitungen mit unterschiedlichen Übertragungsleistungen (auch bei parallel zu Freileitungen betriebenen Kabelsystemen) spezielle <a href="Phasenschiebertransformator" title="Phasenschiebertransformator">Phasenschiebertransformatoren</a> einzusetzen.

Das Transformatorprinzip findet in der Energietechnik auch in <a href="Stromwandler" title="Stromwandler">Stromwandlern</a> Anwendung. Mit diesen werden hohe <a href="Stromst%C3%A4rke" class="mw-redirect" title="Stromstärke">Stromstärken</a> gemessen, indem der Strom zunächst heruntertransformiert wird. Stromwandler bestehen oft aus einem Ringkern mit Sekundärspule, der den Leiter umschließt, dessen Strom gemessen werden soll. <a href="Rogowskispule" title="Rogowskispule">Rogowskispulen</a> sind wie Stromwandler aufgebaut, besitzen jedoch keinen magnetischen Kern.

Ein <a href="Tokamak" title="Tokamak">Tokamak</a>, ein Kandidat für die Auslegung zukünftiger <a href="Kernfusionsreaktor" title="Kernfusionsreaktor">Fusionskraftwerke</a> und Gegenstand aktueller <a href="Fusionsforschung" class="mw-redirect" title="Fusionsforschung">Forschung</a>, funktioniert ebenfalls nach dem Transformatorprinzip. In einem ringförmigen Vakuumgefäß wird eine <a href="Gasentladung" title="Gasentladung">Gasentladung</a> herbeigeführt, indem in Leitern (Poloidalfeldspulen), die in Ringrichtung um das Gefäß angeordnet sind, der Strom langsam erhöht wird. Die Spulen bilden dabei die Primärwicklung, während das Gas im Vakuumgefäß die Sekundärwicklung darstellt.

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Elektrogeräte">Elektrogeräte</h3></div>

In Elektrogeräten, die nicht direkt mit Netzspannung arbeiten, wandeln Transformatoren die an der Steckdose anliegende Netzwechselspannung von typischerweise 230 V auf die Betriebsspannung des Elektrogeräts um.

<a href="Netzteil" title="Netzteil">Netzteile</a> von Elektrogeräten enthalten entweder einen konventionellen Netztransformator, welcher mit <a href="Netzfrequenz" title="Netzfrequenz">Netzfrequenz</a> und primärseitig (prinzipiell) direkt am <a href="Stromnetz" title="Stromnetz">Stromnetz</a> betrieben wird, oder ein <a href="Schaltnetzteil" title="Schaltnetzteil">Schaltnetzteil</a>, welches den Transformator mit einer höheren Frequenz als der Netzfrequenz betreibt. Schaltnetzteile sind heute weit verbreitet, konventionelle Netztransformatoren eher selten anzutreffen. Eine höhere Frequenz anstelle der Netzfrequenz ermöglicht bei gleicher Leistung einen wesentlich kleineren und damit leichteren Transformator und kleinere <a href="Tiefpass" title="Tiefpass">Tiefpass</a>-<a href="Filter_(Elektronik)" class="mw-redirect" title="Filter (Elektronik)">Siebglieder</a> zur Glättung der vom entsprechenden Gerät benötigten Gleichspannung.

<a href="Sicherheitstransformator" title="Sicherheitstransformator">Sicherheitstransformatoren</a> liefern sekundärseitig eine Kleinspannung, z. B. 6 V, 12 V oder 24 V. Sie müssen kurzschlussfest sein und die Isolation der Sekundär- von der Primärwicklung muss durch eine Zwischenwand aus Isolationsmaterial sichergestellt werden. Zu den Sicherheitstransformatoren gehören <a href="Spielzeugtransformator" title="Spielzeugtransformator">Spielzeugtransformatoren</a> wie beispielsweise Transformatoren für den Betrieb von Modelleisenbahnen und <a href="Klingeltransformator" title="Klingeltransformator">Klingeltransformatoren</a>. <a href="Trenntransformator" title="Trenntransformator">Trenntransformatoren</a> dienen primär dazu, eine <a href="Galvanische_Trennung" title="Galvanische Trennung">galvanische Trennung</a> zwischen Primär- und Sekundärseite zu erreichen. Sie sind daher meist symmetrisch aufgebaut, d. h., die Primärspannung entspricht der Sekundärspannung. Ist eine galvanische Trennung nicht erforderlich, können Netztransformatoren in speziellen Fällen ohne galvanische Trennung als so genannte <a href="Spartransformator" title="Spartransformator">Spartransformatoren</a> ausgeführt sein.

Ältere <a href="Fernseher" class="mw-redirect" title="Fernseher">Fernsehgeräte</a> oder <a href="Computermonitor" title="Computermonitor">Computermonitore</a> mit <a href="Kathodenstrahlr%C3%B6hre" title="Kathodenstrahlröhre">Kathodenstrahlröhre</a> enthalten einen <a href="Zeilentransformator" title="Zeilentransformator">Zeilentransformator</a>, mit dem neben der Versorgung der Zeilen-<a href="Ablenkspule" title="Ablenkspule">Ablenkspulen</a> auch die für die Beschleunigung der Elektronen erforderliche Spannung (20–30 kV) erzeugt wird. <a href="Mittelfrequenztransformator" title="Mittelfrequenztransformator">Mittelfrequenztransformatoren</a> sind für Frequenzen von einigen Hundert Hertz bis zu einigen Kilohertz ausgelegt. Sie werden beispielsweise beim <a href="Widerstandsschwei%C3%9Fen" title="Widerstandsschweißen">Widerstandsschweißen</a> eingesetzt.

Transformatoren mit Primärspannungen bis 1000 V unterliegen in Deutschland der <a href="Erste_Verordnung_zum_Ger%C3%A4te-_und_Produktsicherheitsgesetz" class="mw-redirect" title="Erste Verordnung zum Geräte- und Produktsicherheitsgesetz">ersten Verordnung zum Geräte- und Produktsicherheitsgesetz</a>, welche die europäische <a href="Niederspannungsrichtlinie" class="mw-redirect" title="Niederspannungsrichtlinie">Niederspannungsrichtlinie</a> umsetzt. Sie müssen die <a href="Normung" title="Normung">Norm</a> <a href="EN_61558" title="EN 61558">EN 61558</a> erfüllen, was mit der <a href="CE-Kennzeichnung" title="CE-Kennzeichnung">CE-Kennzeichnung</a> dokumentiert wird. Ein Transformator mit CE-Kennzeichnung kann ohne weitere Kontrollen und Prüfungen innerhalb der EU <a href="Inverkehrbringen_von_Produkten_(EU-Wirtschaftsrecht)" title="Inverkehrbringen von Produkten (EU-Wirtschaftsrecht)">in den Verkehr gebracht</a> werden.

Nur selten wird ein Transformator mit der Zielsetzung verwendet, einen möglichst großen Sekundärstrom zu erzeugen (wobei dann die Sekundärspannung nachrangig ist). Dies geschieht zum Beispiel beim <a href="Elektroschwei%C3%9Fen" class="mw-redirect" title="Elektroschweißen">Elektroschweißen</a>.

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Signalübertragung">Signalübertragung</h3></div>

<a href="%C3%9Cbertrager" title="Übertrager">Übertrager</a> und Pulstransformatoren sind Transformatoren, die nicht auf verlustarme Energieübertragung, sondern auf möglichst unverfälschte Transformation von Signalen optimiert sind. Jedoch gibt es auch Trafos, die z. B. zur Thyristorzündung genutzt werden, die aus Rechtecksignalen mit einigen Zusatzbauelementen, wie R-C-Dioden-Beschaltungen, kurze Zündnadelimpulse formen. Übertrager werden im Niederfrequenzbereich mit Eisenkern, bis in den Megahertzbereich mit Ferrit- oder Eisenpulverkern und ab einigen 100 kHz oft auch als Lufttransformatoren gefertigt. Sie dienen der Impedanzanpassung und/oder der galvanischen Trennung der Signalstromkreise.

In der <a href="Messtechnik" title="Messtechnik">Messtechnik</a> werden Transformatoren zur <a href="Impedanzwandler" title="Impedanzwandler">Impedanzwandlung</a> eingesetzt. In der <a href="Tontechnik" title="Tontechnik">Tontechnik</a> spielen sie in jeder Stufe der Signalverarbeitung eine Rolle, so in Mikrofonen, <a href="DI-Box" title="DI-Box">DI-Boxen</a>, Verstärkern und Lautsprechern. In <a href="Elektroakustische_Anlage" title="Elektroakustische Anlage">ELA-Anlagen</a> werden die Audiosignale meist per <a href="Elektroakustische_Anlage#100-Volt-Technik" title="Elektroakustische Anlage">100-Volt-Technik</a> fast verlustfrei über längere Leitungen übertragen und erst direkt am Lautsprecher wieder durch einen Transformator an die Impedanz des Lautsprechers angepasst. Über die oft vorhandenen Anzapfungen der Primärwicklung lässt sich die Lautstärke (Leistung) in groben Schritten (oft 6 W, 3 W und 1,5 W) einstellen.

Bei der <a href="Symmetrische_Signal%C3%BCbertragung" title="Symmetrische Signalübertragung">Signalübertragung</a> dienen Transformatoren bis in den dreistelligen MHz-Frequenzbereich zur <a href="Gleichtaktunterdr%C3%BCckung" title="Gleichtaktunterdrückung">Gleichtaktunterdrückung</a>. Typische Beispiele für Gleichtaktsignale, die gefiltert werden sollen, sind Spannungen, die mit gleichem Vorzeichen an beiden Übertragungsleitungen anliegen. Da Transformatoren ausschließlich die Differenz der an beiden Klemmen anliegenden Spannungen registriert, werden Gleichtaktstörungen nicht über den Transformator übertragen. In der Audiotechnik kann man auf diese Weise die sogenannten <a href="Brummschleife" class="mw-redirect" title="Brummschleife">Brummschleifen</a> verhindern. In gestörten Messumgebungen blockieren Transformatoren Störungen auf den Übertragungsleitungen, die beispielsweise durch Motoren oder Schaltnetzteile verursacht werden.

Auch in den <a href="Bandpass" title="Bandpass">Bandpässen</a> der <a href="%C3%9Cberlagerungsempf%C3%A4nger" title="Überlagerungsempfänger">Zwischenfrequenzverstärker</a>, z. B. für 455 kHz oder 10,7 MHz, befinden sich häufig Spulenanordnungen – oft auch noch mit Anzapfungen, die wie kleine (Spar-)Transformatoren magnetisch gekoppelt sind und die unterschiedlichen Ein- und Ausgangsimpedanzen der <a href="Transistor" title="Transistor">Transistoren</a> anzupassen haben.

Ein ähnliches Ziel verfolgt die <a href="Symmetrische_Signal%C3%BCbertragung" title="Symmetrische Signalübertragung">Symmetrische Signalübertragung</a>, bei der ein zu übertragendes Wechselspannungssignal doppelt übertragen wird: Eine Leitung überträgt das Originalsignal, während eine zweite Leitung das mit (−1) multiplizierte Signal überträgt. Zur Generierung des Signalpaars aus einem unsymmetrischen, auf Erde bezogenen Signal wird typischerweise ein Transformator mit <a href="#Anzapfungen">Mittelanzapfung</a> verwendet. Zur Wandlung oder Rückwandlung kann auch eine auf <a href="Operationsverst%C3%A4rker" title="Operationsverstärker">Operationsverstärkern</a> oder <a href="Transistor" title="Transistor">Transistoren</a> basierende elektronische Schaltung verwendet werden.

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Wirtschaftliche_Aspekte">Wirtschaftliche Aspekte</h3></div>

Der Weltmarkt für Transformatoren hat ein Jahresvolumen von ungefähr 10 Milliarden Euro. Er wird bisher von europäischen Gesellschaften dominiert, die jedoch zunehmend von asiatischen Unternehmen herausgefordert werden. Der größte Absatzmarkt ist China mit ungefähr 25 % des Weltmarktvolumens, gefolgt von den USA, Japan und Deutschland. In reifen Märkten wie Europa oder den USA spielen Betriebskosten und energetischer <a href="Wirkungsgrad" title="Wirkungsgrad">Wirkungsgrad</a> für die Absatzchancen eines Produktes eine große Rolle, während in jüngeren Märkten wie China verstärkt über den Preis verkauft wird.<a href="#cite_note-electronics-31">[31]</a><a href="#cite_note-gouldenreports-32">[32]</a>

Der globale Markt für Leistungstransformatoren wird im Jahr 2020 auf 23.3 Milliarden US-Dollar geschätzt. Der Größte Marktanteil liegt mit 49 % im asiatischen Raum.<a href="#cite_note-33">[33]</a> Die führenden Hersteller von Transformatoren sind:

1. <a href="Siemens" title="Siemens">Siemens AG</a>: Leistungstransformatoren, Verteilungstransformatoren, Hochspannungs- und Höchstspannungstransformatoren.

2. <a href="ABB_(Unternehmen)" title="ABB (Unternehmen)">ABB</a> (Hitachi Energy): Leistungstransformatoren, Verteilungstransformatoren, Transformatoren für erneuerbare Energien, Smart Grids und digitale Transformatoren.

3. <a href="General_Electric" title="General Electric">General Electric</a> (GE Grid Solutions): Leistungstransformatoren, Verteilungstransformatoren, Transformatoren für HVDC-Anwendungen und digitale Transformatoren.

4. <a href="Schneider_Electric" title="Schneider Electric">Schneider Electric</a>: Verteilungstransformatoren, einschließlich umweltfreundlicher und energieeffizienter Designs.

5. <a href="Toshiba" title="Toshiba">Toshiba</a> Energy Systems & Solutions Corporation: Leistungstransformatoren, einschließlich Großtransformatoren und Höchstspannungstransformatoren.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Konstruktive_Details">Konstruktive Details</h2></div>

Transformatoren gibt es von Daumennagelgröße für die Übertragung von weniger als einem Tausendstel <a href="Voltampere" title="Voltampere">Voltampere</a> (VA) (zum Beispiel für <a href="Mikrofon" title="Mikrofon">Bühnenmikrophone</a>) bis hin zu großen Einheiten mit einem Gewicht von mehreren 100 Tonnen, die für die Kopplung nationaler <a href="Stromnetz" title="Stromnetz">Stromnetze</a> verwendet werden und für Leistungen im Bereich von mehreren Millionen Voltampere ausgelegt sind. Sie werden für zahlreiche verschiedene Zwecke eingesetzt. Entsprechend vielfältig fällt die Ausführung der Wicklungen, des Transformatorkerns und der Montage- und Befestigungselemente aus. Zur Abführung der Verlustwärme großer Leistungstransformatoren können zusätzlich bei Luftkühlung Rippenkühlkörper mit oder ohne Lüfter bzw. Kühlflüssigkeitsbehälter mit Isolieröl zum Einsatz kommen.

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Transformatorenhauptgleichung">Transformatorenhauptgleichung</h3></div>

Aus dem <a href="Induktionsgesetz" class="mw-redirect" title="Induktionsgesetz">Induktionsgesetz</a> folgt für sinusförmige Spannungen die als Transformatorenhauptgleichung bezeichnete Beziehung:<a href="#cite_note-34">[34]</a>

<msub>

</mrow>

</msub>

<msqrt>

</msqrt>

</mrow>

</mrow>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mrow>

</mrow>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle U_{\mathrm {eff} }={{\sqrt {2}}\cdot \mathrm {\pi } \cdot B_{\mathrm {max} }\cdot A\cdot f\cdot N}\!\approx 4{,}44\cdot B_{\mathrm {max} }\cdot A\cdot f\cdot N}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/40817b331adbe246864be8e7830a421136abdfdf.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:53.54ex; height:3.009ex;" alt="{\displaystyle U_{\mathrm {eff} }={{\sqrt {2}}\cdot \mathrm {\pi } \cdot B_{\mathrm {max} }\cdot A\cdot f\cdot N}\!\approx 4{,}44\cdot B_{\mathrm {max} }\cdot A\cdot f\cdot N}" loading="lazy"></dd></dl>

Dabei ist <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle U_{\mathrm {eff} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle U_{\mathrm {eff} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/61b5324d5812bd930e7d207ead4e42130a1bf6e2.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:3.773ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle U_{\mathrm {eff} }}" loading="lazy"> der Effektivwert der Spannung, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle B_{\mathrm {max} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle B_{\mathrm {max} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/6cb827d4ee79559a15663613c149275adb2735b9.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:5.055ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle B_{\mathrm {max} }}" loading="lazy"> die maximale <a href="Magnetische_Flussdichte" title="Magnetische Flussdichte">magnetische Flussdichte</a> im Kern, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle A}">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle A}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/7daff47fa58cdfd29dc333def748ff5fa4c923e3.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.743ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle A}" loading="lazy"> die Querschnittsfläche des Transformatorkerns, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle f}">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle f}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/132e57acb643253e7810ee9702d9581f159a1c61.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:1.279ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle f}" loading="lazy"> die Frequenz und <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle N}">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle N}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/f5e3890c981ae85503089652feb48b191b57aae3.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:2.064ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle N}" loading="lazy"> die Windungszahl.

Bei nicht-sinusförmigen Wechselspannungen ist die Konstante <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle {\sqrt {2}}\cdot \mathrm {\pi } }">

<msqrt>

</msqrt>

</mrow>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\sqrt {2}}\cdot \mathrm {\pi } }</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/8783051e3c3b15b8ca9868d770d68d0894afbee3.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:6.109ex; height:3.009ex;" alt="{\displaystyle {\sqrt {2}}\cdot \mathrm {\pi } }" loading="lazy"> durch andere Werte zu ersetzen; etwa für <a href="Rechteckspannung" class="mw-redirect" title="Rechteckspannung">Rechteckspannung</a> durch <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle 4}">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle 4}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/295b4bf1de7cd3500e740e0f4f0635db22d87b42.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.162ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle 4}" loading="lazy"> und für Dreieckspannung durch <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle 4{,}62}">

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle 4{,}62}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/a3e9e3107db32e377d2eb12c9066fad2eb88b042.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:4.134ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle 4{,}62}" loading="lazy">.<a href="#cite_note-35">[35]</a>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Raumbedarf_und_Konstruktionsparameter">Raumbedarf und Konstruktionsparameter</h3></div>

Die Transformatorenhauptgleichung verbindet grundlegende Parameter eines Transformators. Die maximale magnetische Flussdichte <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle B_{\mathrm {max} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle B_{\mathrm {max} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/6cb827d4ee79559a15663613c149275adb2735b9.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:5.055ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle B_{\mathrm {max} }}" loading="lazy"> ist durch die Sättigungsmagnetisierung des Kernmaterials begrenzt. Bei gegebenen Werten der Ausgangsspannung <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle U_{\mathrm {eff} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle U_{\mathrm {eff} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/61b5324d5812bd930e7d207ead4e42130a1bf6e2.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:3.773ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle U_{\mathrm {eff} }}" loading="lazy">, der Betriebsfrequenz <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle f}">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle f}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/132e57acb643253e7810ee9702d9581f159a1c61.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:1.279ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle f}" loading="lazy"> und der maximalen magnetischen Flussdichte <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle B_{\mathrm {max} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle B_{\mathrm {max} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/6cb827d4ee79559a15663613c149275adb2735b9.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:5.055ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle B_{\mathrm {max} }}" loading="lazy"> ist das Produkt <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle A\cdot N}">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle A\cdot N}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/342bdeb7bca7741475159e80072cf4696f637a7c.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:5.486ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle A\cdot N}" loading="lazy"> aus Querschnittsfläche des Kerns und Windungszahl festgelegt. Diese beiden Parameter bestimmen wesentlich den Raum- und Materialbedarf eines Transformators.

Wird bei gleicher Ausgangsspannung die Betriebsfrequenz erhöht, erniedrigt sich entsprechend das Produkt <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle B_{\mathrm {max} }\cdot A\cdot N}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle B_{\mathrm {max} }\cdot A\cdot N}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/8a2dbfd433180d44f27456d59b8c8f86282959ab.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:12.22ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle B_{\mathrm {max} }\cdot A\cdot N}" loading="lazy">. Wird etwa ein Transformator bei 5 kHz statt bei 50 Hz betrieben, so kann das Produkt aus Windungszahl und Kernquerschnitt um einen Faktor 100 kleiner gewählt werden, was eine entsprechende Verkleinerung des Transformators bedeutet. In der Praxis wird dieses nicht ganz ausgenutzt, da sich mit höherer Frequenz auch die Hystereseverluste nach der <a href="Steinmetzformel" title="Steinmetzformel">Steinmetzformel</a> vergrößern und deswegen bei höheren Frequenzen auch <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle B_{\mathrm {max} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle B_{\mathrm {max} }}</annotation>

</semantics>

Höhere Betriebsfrequenzen führen also zu einem geringeren Raum- und Materialbedarf und damit auch zu einem geringeren Gewicht. Dieses ist der Grund für die geringere Baugröße von <a href="Schaltnetzteil" title="Schaltnetzteil">Schaltnetzteilen</a>.

Die maximale Betriebsspannung hat auch einen kleinen Einfluss auf den Raumbedarf. Da der Kupfer-Füllfaktor aufgrund der Isolation bei steigender Speisespannung sinkt, sind Transformatoren bei gleicher Übertragungsleistung umso größer, je höher die zu verarbeitenden Spannungen sind. Die Stromdichte in den Wickeldrähten kann bei kleinen Transformatoren höher sein als bei großen, denn die Wärme kann bei jenen besser entweichen. Dementsprechend haben kleinere Transformatoren (und solche für geringere Übertragungsleistungen) üblicherweise einen kleineren Wirkungsgrad.

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Wicklungen">Wicklungen</h3></div>

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Material">Material</h4></div>

Als Leitermaterial für die Wicklungen wird meist massiver Kupferdraht verwendet. Große Querschnitte werden in Einzelleiter aufgeteilt (<a href="Roebelstab" title="Roebelstab">Roebelstab</a>), die gegeneinander isoliert sind und <a href="Zyklische_Gruppe#Drehgruppen" title="Zyklische Gruppe">zyklisch vertauscht</a> werden. Weiterhin kommen Folie, Band aus Weichkupfer oder <a href="Hochfrequenzlitze" title="Hochfrequenzlitze">Hochfrequenzlitze</a> zum Einsatz. Bänder, Folien von Schaltnetzteiltransformatoren und Drähte von Großtransformatoren bestehen häufig aus Aluminium. Folien haben häufig nur reine Schirmfunktionen.<a href="#cite_note-36">[36]</a>

Zur Isolierung hat der Draht eine Kunstharz-Lackierung (<a href="Kupferlackdraht" title="Kupferlackdraht">Kupferlackdraht</a>) oder – früher – auch eine <a href="Flechten_(Technik)" title="Flechten (Technik)">Umspinnung</a>. Die dünnere Lackschicht hat ein höheres Isoliervermögen und erlaubt eine kompaktere Wicklung, als es mit umsponnenen Drähten möglich war. Relativiert wird dies bei nachfolgendem Tränken des Transformatorwickels oder beim Betrieb in Isolieröl (<a href="Transformatoren%C3%B6l" title="Transformatorenöl">Transformatorenöl</a>).

Um die Spannung zwischen benachbarten Windungen nicht allzu hoch werden zu lassen, werden Lagenisolationen eingebracht oder der Draht wird beim Wickeln in mehrere nebeneinanderliegende Kammern verlegt. Eine weitere Methode, die Spannungsfestigkeit zu erhöhen, sind Folien-Wickel. Sie werden teilweise bei Schaltnetzteil-Transformatoren, aber auch bei Großtransformatoren<a href="#cite_note-37">[37]</a> verwendet.

Konstruktives Ziel ist eine möglichst kompakte Wicklung, um in einem durch den Kern gegebenen Wickelquerschnitt möglichst viel Kupfer oder Aluminium unterbringen zu können. Die Art der Isolierung begrenzt die mögliche Betriebstemperatur nach oben (siehe <a href="Isolierstoffklasse" title="Isolierstoffklasse">Isolierstoffklasse</a>). Eine kompakte, möglicherweise getränkte Wicklung verbessert auch die Wärmeableitung aus dem Inneren.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Herstellung">Herstellung</h4></div>

Ein Spulenkörper (englisch coil former oder bobbin) hilft, die Wicklung in der passenden Form herzustellen und bietet zusätzliche Isolation zum Kern oder zu Nachbarwicklungen (Mehrkammer-Spulenkörper). Spulenkörper sind meist aus Kunststoffspritzguss und besitzen oft eingespritzte Kontaktstifte oder Führungen für ein- und auslaufende Wicklungsenden. Damit ist auf einer automatischen <a href="Spulenwickeltechnik" title="Spulenwickeltechnik">Wickelmaschine</a> eine geordnete Wicklung möglich.

In einigen Fällen ist ein Spulenkörper zu teuer oder er schränkt den Wickelraum zu stark ein. Dann wird ein selbsttragender Wickel hergestellt und auf dem Kern mit Keilen oder anderen Zwischenlagen befestigt. Nur selten wird direkt auf die Schenkel des Transformatorkerns gewickelt, da solche Wicklungen maschinell schwer herzustellen sind und nur eine geringe Spannungsfestigkeit gegenüber dem Kern aufweisen.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Anordnung">Anordnung</h4></div>

Bei Netztransformatoren mit nur einer Wickelkammer ist die Primärwicklung meist zuunterst gewickelt – bei niedrigeren Ausgangsspannungen schützt so der meist dickere Draht der Sekundärwicklung den dünnen Draht der Primärwicklung. Bei hoher Ausgangsspannung wird durch diesen Wicklungsaufbau die Isolation zum Kern erleichtert. Das Übereinanderwickeln von Primär- und Sekundärspule wird auch Mantelwicklung genannt.

Bei Sicherheitstransformatoren sind Primär- und Sekundärwicklung in getrennten Kammern des aus Isolierstoff bestehenden Wickelkörpers untergebracht, um sie sicher voneinander zu isolieren.

Aufteilung von Primär- und Sekundärwicklung in mehrere Bereiche:

<ul><li>Scheibenwicklung: Anordnung der Teilwicklungen nebeneinander auf einem Schenkel des Kerns

<ul><li>freitragend: Abstände zwischen den Scheiben dienen häufig als Kühlkanäle</li>

<li>Mehrkammer-Wickelkörper: senkt die Lagenspannung und verringert die Eigenkapazität der Wicklung; bessere Isolation auch bei nicht getränkten Wickeln</li></ul></li>

<li>verschachtelte Wicklungen: Audio-Transformatoren (Übertrager und <a href="Ausgangs%C3%BCbertrager" class="mw-redirect" title="Ausgangsübertrager">Ausgangstransformatoren</a>) haben oft unterteilte, ineinandergreifende Primär- und Sekundärwicklungen, um die Streuinduktivität zu verringern und so die Übertragung hoher Frequenzen zu verbessern.</li></ul>

Netz- und Signaltransformatoren, aber auch Trenntransformatoren besitzen eine <a href="Schirmwicklung" title="Schirmwicklung">Schirmwicklung</a>, wenn der Ableitstrom unterbunden werden soll, der ohne Schirm von der Primärseite zur Sekundärseite durch kapazitive Kopplung der Wickel gelangt. Dieser Schirm ist an <a href="Masse_(Elektronik)" title="Masse (Elektronik)">Masse</a> angeschlossen und dient zur Verringerung der <a href="Kapazitive_Kopplung" title="Kapazitive Kopplung">kapazitiven Kopplung</a> zwischen Primär- und Sekundärwicklung. Der Schirm besteht aus einer einlagigen Drahtwicklung oder aus Folie, die nur an einem Ende angeschlossen ist. Die Schirmwicklung darf keine elektrisch geschlossene Schleife darstellen, weshalb die Überlappung der beiden Folienenden elektrisch isoliert sein muss. Dieser Schirm kann bei sogenannten Störschutztransformatoren auch aus hochpermeablem Material bestehen. Damit wird der Übergang von hochfrequenten Störungen zur Sekundärseite gedämpft.

Ein Transformator kann statt einer einzelnen auch mehrere getrennte Sekundärwicklungen für unterschiedliche Spannungen oder für getrennte Stromkreise haben.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Fixierung">Fixierung</h4></div>

Häufig wird die Wicklung mit Tränk- oder <a href="Gie%C3%9Fharz" title="Gießharz">Gießharz</a> fixiert. Dadurch verbessern sich die Isolation, die Wärmeableitung und die mechanische Festigkeit; das Brummen des Transformators wird reduziert und die Gefahr, dass Feuchtigkeit eindringt, wird geringer. Besonders Schaltnetzteil- und kleine Hochspannungstransformatoren werden unter Vakuum getränkt oder beim Verguss entlüftet. Dadurch werden Lufteinschlüsse beseitigt, die andernfalls zu lebensdauerverringernden <a href="Teilentladung" title="Teilentladung">Teilentladungen</a> führen.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Anzapfungen">Anzapfungen</h4></div>

Die Primärwicklung kann mehrere Anzapfungen haben; damit ist ein solcher Transformator für unterschiedlich hohe Primärspannungen geeignet, wobei dennoch auf gleiche Ausgangsspannungen transformiert wird. Ein Transformator, der sowohl für den amerikanischen (120 V) als auch den europäischen Markt (230 V) einsetzbar sein soll, kann z. B. mit einer Anzapfung der Primärwicklung am Netztransformator und einem Umschalter versehen sein. Oft werden hierzu jedoch zwei Wicklungen für je 120 V aufgebracht, die wahlweise parallel oder in Reihe geschaltet werden können. Dabei kann man die geringe Spannungsabweichung zugunsten des geringeren Kupferbedarfes meistens in Kauf nehmen.

Auch die Sekundärwicklung kann Anzapfungen besitzen, um den Transformator zum Beispiel an unterschiedliche Belastungsfälle anzupassen oder mehrere Spannungen mit gleichem Bezug zu erzeugen. Die Anzapfungen können unter Last mit speziellen <a href="Lastschalter" title="Lastschalter">Lastschaltern</a> je nach Erfordernis (Spannungs- oder Leistungsänderung) frei gewählt werden, beispielsweise bei elektrischen <a href="Lichtbogenofen" title="Lichtbogenofen">Lichtbogenöfen</a> oder Bahnfahrzeugen. Eine Stromunterbrechung wird dabei durch kleine Hilfs-Stelltransformatoren vermieden.

Wird die Wicklung der Sekundärseite nach der Hälfte der Gesamtanzahl der Windungen aufgetrennt und nach außen geführt, so wird dies als Mitten- oder Mittelanzapfung bezeichnet. So stehen drei Spannungen im Verhältnis 1:1:2 zur Verfügung. Solche Transformatoren werden als Treiber- oder Ausgangsübertrager von Gegentaktendstufen sowie zur Speisung einer Zweiwege-Gleichrichtung eingesetzt. Eine solche Mittelanzapfung kann man auch schaffen, indem man zwei Wicklungen mit gleicher Anzahl von Windungen auf die Sekundärseite aufbringt und diese polrichtig in Reihe schaltet. Dadurch erhält man zwei gleiche Spannungen, die sich addieren.

Bei <a href="Stelltransformator" title="Stelltransformator">Stelltransformatoren</a> kann ein beweglicher <a href="Gleitkontakt" title="Gleitkontakt">Gleitkontakt</a> oder eine Kontaktrolle jede einzelne Windung der Ausgangswicklung kontaktieren, wodurch eine nahezu stufenlose Einstellung der Ausgangsspannung ermöglicht wird.

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Transformatorkern">Transformatorkern</h3></div>

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Material_2">Material</h4></div>

Der Transformatorkern besteht je nach Einsatzgebiet des Transformators aus <a href="Eisenkern" class="mw-redirect" title="Eisenkern">Eisen</a> oder aus <a href="Ferritkern" class="mw-redirect" title="Ferritkern">Ferriten</a>. Einige Transformatoren haben überhaupt keinen Kern; diese bezeichnet man als Lufttransformatoren. <a href="Ferromagnetismus" title="Ferromagnetismus">Ferromagnetisches</a> Material im Spulenkern hat eine wesentlich bessere magnetische Leitfähigkeit als Luft und erlaubt so einen stärkeren magnetischen Fluss, hat aber die Eigenschaft, ab bestimmten magnetischen Flussdichten zu sättigen. Bei Sättigung reduziert sich die magnetische Leitfähigkeit, was zu einem nichtlinearen Übertragungsverhalten führt.

Wirtschaftlich größte Bedeutung haben Eisenlegierungen und ferromagnetische Stähle. Für Transformatoren (Betriebsfrequenz 50 Hz oder 60 Hz) verwendet man überwiegend sogenanntes <a href="Dynamoblech" class="mw-redirect" title="Dynamoblech">Dynamoblech</a> nach DIN EN 10107, das aus Eisen-<a href="Silizium" class="mw-redirect" title="Silizium">Silizium</a>-<a href="Legierung" title="Legierung">Legierungen</a> besteht. Bei Signalübertragern werden auch Nickel-Eisen-Legierungen eingesetzt. Die maximale Flussdichte liegt bei Eisen je nach Spezifikation bei 1,5 bis 2 Tesla.

Der Kern wird aus einem Stapel aus einzelnen Blechen aufgebaut, zwischen denen elektrisch isolierende Zwischenschichten liegen, wobei die Blechfläche parallel zur Richtung des magnetischen Flusses und damit senkrecht zum induzierten elektrischen Feld ist. Dadurch werden die Wirbelstromverluste reduziert. Je höher die Frequenz ist, desto dünner müssen die Bleche gewählt werden. Eine Beschädigung der Isolierung der einzelnen Blechpakete kann bei großen Transformatoren zu einer erheblichen lokalen Erwärmung des Paketes führen.

Ab Frequenzen im Kilohertzbereich würden die <a href="Wirbelstrom" title="Wirbelstrom">Wirbelstromverluste</a> bei Eisenkernen auch bei sehr dünnen Blechen zu groß. Es werden Kerne aus amorphen oder nanokristallinen Bändern oder Ferritkerne verwendet. Ferrite haben eine hohe Permeabilität, aber nur eine geringe elektrische Leitfähigkeit. Zur Herstellung von Ferritkernen wird das meist pulverförmige Ausgangsmaterial in eine Form gegeben und unter Druck gesintert (gepresst). Hierdurch ergeben sich mehr Gestaltungsmöglichkeiten als bei den Blechpaketen, insbesondere bei der Anpassung an den Spulenkörper. Bei <a href="Ferrite" title="Ferrite">Ferriten</a> liegt die maximale Flussdichte bei etwa 400 mT. Die Grenze zur Verwendung von Ferritmaterial liegt in der Herstellbarkeit im Press- und Sinterprozess. Kerne für größere Trafos werden teilweise aus Ferritblöcken zusammengesetzt. Die amorphen und nanokristallinen Kerne erlauben durch ihre natürliche Banddicke von typ. 0,02 mm die Verwendung bei höheren Frequenzen und haben sehr geringe Verluste. Typische Kernformen für diese Bänder sind <a href="Ringkern" title="Ringkern">Ringkerne</a> oder seltener Schnittbandkerne.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Bauformen">Bauformen</h4></div>

Der Querschnitt des Kerns wird aus wirtschaftlichen Gründen im Bereich der Energietechnik (16…60 Hz, geblechter Eisenkern) im Verhältnis zur Windungszahl der Primärwicklung, der Betriebsspannung und der Frequenz meist so gewählt, dass die Flussdichte bei der maximal zulässigen Spannung und dabei im Leerlaufbetrieb nahe an die zulässige magnetische Sättigungsflussdichte kommt. Bei Ferritkernen und höheren Frequenzen ist das nicht möglich, weil die Verluste dann zu hoch wären. Die Aussteuerung liegt hier oft nur bei einem Zehntel der Sättigungsflussdichte.

<div class="mw-heading mw-heading5"><h5 id="Ringkerne">Ringkerne</h5></div>

Bei einem <a href="Ringkerntransformator" title="Ringkerntransformator">Ringkerntransformator</a> ist ein vergleichsweise hoher Wirkungsgrad bei kleiner Baugröße möglich. Dafür ist das Wickeln der Spule aufwendiger. Ringkerne bestehen aus Blechband, <a href="Pulverkern" class="mw-redirect" title="Pulverkern">Pulver</a> oder Ferriten. Ringkerntransformatoren haben bei homogen über den Umfang verteilten Wicklungen nur ein sehr geringes Streufeld und entsprechend geringe Streuinduktivität, aber hohe Einschaltströme, weil die max. Remanenz nahe der Betriebsinduktionsdichte B liegt.

<div class="mw-heading mw-heading5"><h5 id="Schnittbandkerne">Schnittbandkerne</h5></div>

Bei Schnittbandkernen versucht man, die Vorteile von leicht herstellbaren Drahtwickeln mit den Vorteilen eines aus Band gewickelten Kernes zu vereinen. Zur Herstellung eines Schnittbandkerns wird ein Blechband (Dicke 0,025–0,3 mm) auf einen Dorn mit rechteckigem Querschnitt aufgewickelt und verklebt. Anschließend wird der Wickel in der Mitte quer zerteilt und die Trennflächen werden poliert. Schließlich werden die Hälften in die bewickelten <a href="Spulenk%C3%B6rper" title="Spulenkörper">Spulenkörper</a> gesteckt und verklebt. Für Schnittbandkerne werden auch texturierte Blechbänder eingesetzt.

Schnittbandkerne haben aufgrund ihrer Restluftspalte eine kleinere Remanenz als Ringkerntransformatoren und damit kleinere Einschaltströme als diese. Durch die beiden Rest-Luftspalte im Kern und dessen rechteckige Form ist die Materialausnutzung jedoch nicht so hoch wie beim Ringkerntransformator. Schnittbandkerne haben dennoch ähnlich gute Eigenschaften wie Ringkerne, die Wicklungsherstellung ist gegenüber jenen einfacher, die Schnittbandkern-Herstellung ist jedoch gegenüber anderen Kernbauformen etwas teurer.

<div class="mw-heading mw-heading5"><h5 id="Gestapelte_Blechkerne">Gestapelte Blechkerne</h5></div>

Es wird zwischen Mantelbauform und Kernbauform unterschieden.<a href="#cite_note-boege1-38">[38]</a> Bei der Einphasenausführung eines Manteltransformators befinden sich beide Windungen auf dem Mittelschenkel, entweder nebeneinander oder übereinander. Der Mittelschenkel ist in dieser Bauform durch zwei Außenschenkel ergänzt, welche je den halben Querschnitt des Mittelschenkels aufweisen, und keine Windungen tragen. Die Mantelbauform wird beispielsweise aus wechselseitig geschichteter Stapeln aus Blechen in E- und I-Form gebildet, daraus folgt die Bezeichnung EI-Kern. Eine weitere Möglichkeit sind sogenannte M-Bleche, die die gesamte Mantelform bilden und zur Montage einen Trennschnitt am Ende des Mittelschenkels haben.

Bei der Kernbauform fehlt der Mittelschenkel, der Kern bildet in Seitenansicht die Form eines Rechtecks und weist einen einheitlichen Querschnitt auf. Die Windungen befinden sich im Regelfall getrennt auf den beiden Außenschenkeln, können aber auch gemeinsam auf einem Schenkel angebracht sein. Die Kernbauform wird beispielsweise durch wechselseitig geschichtete Stapel aus Blechen in der Form eines U und I gebildet, daraus folgt die Bezeichnung UI-Kern. Eine weitere Möglichkeit sind LL-Bleche – hier wird für die Zweischenkelbauweise nur eine Blechform benötigt.

<div class="mw-heading mw-heading5"><h5 id="Weitere_Kernbauformen">Weitere Kernbauformen</h5></div>

Insbesondere bei <a href="Ferritkern" class="mw-redirect" title="Ferritkern">Ferritkernen</a> gibt es eine Vielzahl von Bauformen, unter anderem besonders flache Ausführungen für eine bessere <a href="W%C3%A4rmeleitung" title="Wärmeleitung">Wärmeableitung</a> und solche mit <a href="Zylinder_(Geometrie)" title="Zylinder (Geometrie)">zylindrischem</a> Mittelschenkel für ein leichteres Bewickeln des Spulenkörpers. Schalen- bzw. Topfkerne weisen geringe Streufelder auf. RM-Kerne und EP-Kerne sind eine Mischform aus EE-Kern und Schalenkern.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Luftspalt">Luftspalt</h4></div>

Im Regelfall ist, um die gespeicherte Energie im Kern und damit Blindströme gering zu halten, kein Luftspalt im Kern gewünscht. Man schichtet daher Bleche wechselseitig oder poliert die Grenzflächen der Kernhälften. Manche Transformatorkerne dienen jedoch der Zwischenspeicherung magnetischer Energie wie beim <a href="Sperrwandler" title="Sperrwandler">Sperrwandler</a>. Dies kann durch einen Luftspalt im magnetischen Kreis erreicht werden, in dem ein wesentlicher Teil der magnetischen Feldenergie gespeichert wird. Der Feldstärkebedarf und damit der Magnetisierungsstrom steigen, die Kennlinie wird geschert beziehungsweise linearisiert. Die im Luftspalt gespeicherte magnetische Energie vergrößert die Blindleistung, wird jedoch fast verlustfrei wieder abgegeben. Die Remanenz im Kern liegt wegen der Scherung der Magnetisierungskennlinie nahe bei der Induktion Null.

Luftspalte im Kern werden auch bei Gleichstrom-Anteilen im Primärstrom wie bei <a href="Ausgangs%C3%BCbertrager" class="mw-redirect" title="Ausgangsübertrager">Ausgangsübertragern</a> benötigt. In sehr einfachen <a href="Schwei%C3%9Fstromquelle" title="Schweißstromquelle">Schweißstromquellen</a> erfüllen sie ebenfalls diese Funktion, denn dort wirkt der Schweißlichtbogen als Gleichrichter.<a href="#cite_note-39">[39]</a>

Luftspalte vergrößern lokal in der Nähe des Spaltes den Streufluss, der möglicherweise dort (z. B. im Trafokessel) zu Verlusten und Störungen führt. Auch in der weiteren Umgebung besitzen solche Transformatoren oft einen erhöhten Streufluss, da ein größerer Anteil des Gesamtfeldes außerhalb des Kernes auftritt.

Luftspalte werden z. B. bei Ferritkernen und M-Blechen durch unterschiedlich lange Schenkel erreicht, bei E/I-Blechen durch gleichsinnige Stapelung und eine Zwischenlage.

<a href="Pulverkern" class="mw-redirect" title="Pulverkern">Pulverkerne</a> und Kerne aus Sintermetall besitzen einen sogenannten verteilten Luftspalt, der aus den isolierenden Schichten zwischen den Pulverkörnchen besteht. Diese Kerne vertragen daher natürlicherweise eine höhere Gleichstrom-Vormagnetisierung.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Magnetischer_Nebenschluss">Magnetischer Nebenschluss</h4></div>

Durch ein zusätzliches unbewickeltes Joch mit Luftspalt wird unter anderem bei Lichtbogen-Schweißtransformatoren und <a href="Streufeldtransformator" title="Streufeldtransformator">Streutransformatoren</a> (u. a. für <a href="Leuchtr%C3%B6hre" title="Leuchtröhre">Leuchtröhren</a>) eine Strombegrenzung bewirkt. Das Joch dient als magnetischer Nebenschluss. Solche Transformatoren sind oft auch kurzschlussfest und besitzen im Falle von Schweißtransformatoren und manchen Leuchtröhren-Transformatoren eine mechanische Verstellmöglichkeit des Joches, sodass der abgegebene Strom eingestellt werden kann. Der magnetische Fluss in diesem Joch steigt mit dem abgegebenen Strom und kann zur Auslösung einer Überstromabschaltung herangezogen werden. Das war zum Beispiel bei Modellbahn-Transformatoren ME002 der Marke PIKO/<a href="Deutsche_Demokratische_Republik" title="Deutsche Demokratische Republik">DDR</a> der Fall. Dort diente das Joch ausschließlich diesem Zweck und bestand lediglich aus einer Blechkonstruktion ähnlich einem Klappankerrelais. Auch Transformatoren in <a href="Mikrowellen" title="Mikrowellen">Mikrowellengeräten</a> und manche Klingeltransformatoren besitzen aus diesen Gründen einen magnetischen Nebenschluss.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Masse-Leistungs-Verhältnis">Masse-Leistungs-Verhältnis</h4></div>

Höhere Betriebsfrequenzen erlauben einen geringeren Materialeinsatz – siehe den Abschnitt <a href="#Raumbedarf_und_Konstruktionsparameter">Raumbedarf und Konstruktionsparameter</a>. Jedoch erfordern höhere Betriebsfrequenzen oftmals aufwendigere Konstruktionen wie dünnere, teurere Bleche, Wicklungen aus Litze oder einen verschachtelten Wicklungsaufbau. Kerne aus Ferriten erlauben nur eine geringere Aussteuerung als diejenigen aus Eisen. Dennoch gelingt es mit höheren Arbeitsfrequenzen bis in den MHz-Bereich, die Baugröße und Masse von Transformatoren extrem zu verringern. So wiegt ein Ringkerntransformator für 3 kW für 50 Hz 30 kg;<a href="#cite_note-40">[40]</a> ein Trafo gleicher Leistung für 100 kHz wiegt lediglich 0,5 kg.<a href="#cite_note-41">[41]</a>

Netztransformatoren (50 oder 60 Hz, 115 oder 230 V) haben ein mit der Nennleistung leicht sinkendes Masse-Leistungs-Verhältnis, welches aufgrund des höheren Isolierstoffanteiles bei kleineren Transformatoren schlechter sein sollte. Andererseits können kleinere Transformatoren mit höheren Stromdichten im Wickeldraht betrieben werden (die Wärme kann besser abgegeben werden wegen geringerem Wärmeleitweg und höherer spezifischer Oberfläche), was zu einem schlechteren Wirkungsgrad führt. Daher ist das Masse-Leistungsverhältnis dennoch fast eine Gerade.

Das Masse-Leistungs-Verhältnis lässt sich durch eine hohe Induktion und damit mittels hochwertigem, bei Blechen texturiertem Kernmaterial verbessern. Ringkerntransformatoren und Schnittbandkerne sind anderen geblechten Kernen überlegen, da bei diesen die Textur immer entlang der Feldlinien gerichtet sein kann.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Geräuschentwicklung">Geräuschentwicklung</h4></div>

Bei Transformatoren treten zufolge der <a href="Magnetostriktion" title="Magnetostriktion">Magnetostriktion</a> induktionsabhängige Längenänderungen im Kernmaterial in der Größenordnung von einigen µm/m auf. Besondere Bedeutung hat dies bei <a href="Leistungstransformator" title="Leistungstransformator">Leistungstransformatoren</a>. Die Schwingungen mit doppelter <a href="Netzfrequenz" title="Netzfrequenz">Netzfrequenz</a> übertragen sich teilweise durch die mechanischen Verbindungen zwischen Kern und Außenumwandung und zu einem Teil durch das Öl auf die Ummantelung bzw. den Kessel des Transformators, wo sie als Schall großflächig an die Umgebung abgestrahlt werden. Zusätzlich wirken auf die Wicklungen mechanische Kräfte, die quadratisch mit dem Strom wachsen und ebenfalls Schwingungen mit doppelter Netzfrequenz erregen. Beispielsweise wird in unmittelbarer Nähe von Leistungstransformatoren mit 40 MVA, ohne die Geräuschpegel der Kühleinrichtungen, ein Geräuschpegel in der Größenordnung von 70 <a href="DB(A)" class="mw-redirect" title="DB(A)">dB(A)</a> erreicht.<a href="#cite_note-42">[42]</a> Bei Umspannwerken mit Großtransformatoren in oder in der Nähe von Wohngebieten werden meist zusätzliche schalldämpfende Maßnahmen getroffen. Eine weitere Geräuschquelle des Transformators sind etwaige Pumpen und Lüfter der Kühlanlage.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>Peter Bastian, Horst Bumiller, Monika Burgmeier, Walter Eichler, Franz Huber, Jürgen Manderla, Jürgen Schwarz, Otto Spielvogel, Klaus Tkotz, Ulrich Winter, Klaus Ziegler: <cite style="font-style:italic">Fachkunde Elektrotechnik</cite>. 26., überarbeitete und erweiterte Auflage. <a href="Europa-Lehrmittel" title="Europa-Lehrmittel">Europa-Lehrmittel</a>, Haan-Gruiten 2008, ISBN 978-3-8085-3160-0.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Transformator&rft.au=Peter+Bastian%2C+Horst+Bumiller%2C+Monika+Burgmeier%2C+...&rft.btitle=Fachkunde+Elektrotechnik&rft.date=2008&rft.edition=26.%2C+%C3%BCberarbeitete+und+erweiterte&rft.genre=book&rft.isbn=9783808531600&rft.place=Haan-Gruiten&rft.pub=Europa-Lehrmittel" style="display:none"> </li>

<li>Hans Rudolf Ris: <cite style="font-style:italic">Elektrotechnik für Praktiker</cite>. 5., vollständig überarbeitete Auflage. Electrosuisse, Fehraltorf 2011, ISBN 978-3-905214-71-0 (mit <a href="CD-ROM" title="CD-ROM">CD-ROM</a>).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Transformator&rft.au=Hans+Rudolf+Ris&rft.btitle=Elektrotechnik+f%C3%BCr+Praktiker&rft.date=2011&rft.edition=5.%2C+vollst%C3%A4ndig+%C3%BCberarbeitete&rft.genre=book&rft.isbn=9783905214710&rft.place=Fehraltorf&rft.pub=Electrosuisse" style="display:none"> </li>

<li>Hans-Ulrich Giersch, Hans Harthus, Norbert Vogelsang: <cite style="font-style:italic">Elektrische Maschinen</cite>. 5. Auflage. Teubner, Stuttgart 2003, ISBN 3-519-46821-2.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Transformator&rft.au=Hans-Ulrich+Giersch%2C+Hans+Harthus%2C+Norbert+Vogelsang&rft.btitle=Elektrische+Maschinen&rft.date=2003&rft.edition=5.&rft.genre=book&rft.isbn=3519468212&rft.place=Stuttgart&rft.pub=Teubner" style="display:none"> </li>

<li>Rudolf Janus: <cite style="font-style:italic">Transformatoren</cite>. VDE, Berlin 1993, ISBN 3-8007-1963-0.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Transformator&rft.au=Rudolf+Janus&rft.btitle=Transformatoren&rft.date=1993&rft.genre=book&rft.isbn=3800719630&rft.place=Berlin&rft.pub=VDE" style="display:none"> </li>

<li>Helmut Vosen: <cite style="font-style:italic">Kühlung und Belastbarkeit von Transformatoren</cite>. VDE, Berlin 1997, ISBN 3-8007-2225-9.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Transformator&rft.au=Helmut+Vosen&rft.btitle=K%C3%BChlung+und+Belastbarkeit+von+Transformatoren&rft.date=1997&rft.genre=book&rft.isbn=3800722259&rft.place=Berlin&rft.pub=VDE" style="display:none"> </li>

<li>Rolf Fischer: <cite style="font-style:italic">Elektrische Maschinen</cite>. 12. Auflage. Hanser, München 2004, ISBN 3-446-22693-1.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Transformator&rft.au=Rolf+Fischer&rft.btitle=Elektrische+Maschinen&rft.date=2004&rft.edition=12.&rft.genre=book&rft.isbn=3446226931&rft.place=M%C3%BCnchen&rft.pub=Hanser" style="display:none"> </li>

<li>Adolf J. Schwab: <cite style="font-style:italic">Elektroenergiesysteme – Erzeugung, Transport, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie</cite>. Springer, 2006, ISBN 3-540-29664-6.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Transformator&rft.au=Adolf+J.+Schwab&rft.btitle=Elektroenergiesysteme+-+Erzeugung%2C+Transport%2C+%C3%9Cbertragung+und+Verteilung+elektrischer+Energie&rft.date=2006&rft.genre=book&rft.isbn=3540296646&rft.pub=Springer" style="display:none"> </li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><div class="noresize noviewer" style="display:inline-block; line-height:10px; min-width:1.6em; text-align:center;" aria-hidden="true" role="presentation"></div><a class="external text" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Transformers?uselang=de">Commons: Transformatoren</a> – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien</div>

<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><a href="https://de.wiktionary.org/wiki/Transformator" class="extiw external" title="wikt:Transformator">Wiktionary: Transformator</a> – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen</div>

<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><div class="noviewer" style="display:inline-block; line-height:10px; min-width:1.6em; text-align:center;" aria-hidden="true" role="presentation"></div><a href="https://de.wikibooks.org/wiki/Ing:_Grundlagen_der_Elektrotechnik#Transformator" class="extiw external" title="b:Ing: Grundlagen der Elektrotechnik">Wikibooks: Transformator</a> – Lern- und Lehrmaterialien</div>

<ul><li>TU-Ilmenau: <a rel="nofollow" class="external text" href="http://getsoft.net/trafo/index.html">Lernprogramm Transformator</a></li>

<li>National High Magnetic Field Laboratory der Florida State University: <a rel="nofollow" class="external text" href="http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/transformer/index.html">Simulation eines Transformators</a> (Java-Applet, englisch)</li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="http://hdl.handle.net/2003/2837">Lehrgang „Grundlagen der Elektrotechnik, Transformator“ der TU Dortmund von 2003</a></li>

<li>Deutsches Kupferinstitut: <a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.kupferinstitut.de/front_frame/pdf/s193.pdf">Auswahl und Berechnung von Klein-Transformatoren</a> (PDF; 682 kB)</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-NHM-1"><a href="#cite_ref-NHM_1-0">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://nationalmaglab.org/education/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/museum/stanley-transformer">NATIONAL HIGH MAGNETIC FIELD LABORATORY USA – The Stanley Transformer – 1886</a> (englisch)

</li>

<li id="cite_note-VDE-2">↑ <a href="#cite_ref-VDE_2-0">a</a> <a href="#cite_ref-VDE_2-1">b</a> VDE „Chronik der Elektrotechnik – Transformator“

</li>

<li id="cite_note-3"><a href="#cite_ref-3">↑</a> Borns: Beleuchtung mittels sekundärer Generatoren. In: Elektrotechnische Zeitung. Nr. 5, 1884, S. 77–78.

</li>

<li id="cite_note-4"><a href="#cite_ref-4">↑</a> VDE-Website - Dolivo-Dobrowolsky

</li>

<li id="cite_note-5"><a href="#cite_ref-5">↑</a> Gerhard Neidhöfer: Michael von Dolivo-Dobrowolsky und der Drehstrom. Anfänge der modernen Antriebstechnik und Stromversorgung. VDE-Buchreihe Geschichte der Elektrotechnik Band 9, 2. Auflage. VDE VERLAG, Berlin/Offenbach, ISBN 978-3-8007-3115-2.

</li>

/* start https://de.wikipedia.org/ */

.mw-parser-output .webarchiv-memento a{color:inherit}

/* end https://de.wikipedia.org/ */

</style><a rel="nofollow" class="external text" href="https://archive.today/20120723133216/http://www.datenschutz-praxis.de/lexikon/d/dolivo-dobrowolski.html">WEKA Media Lexikon</a> (<a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a> vom 23. Juli 2012 im Webarchiv <a href="Archive.today" title="Archive.today">archive.today</a>)

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<li id="cite_note-7"><a href="#cite_ref-7">↑</a> Friedrich Uppenborn: Geschichte der Transformatoren. München/Leipzig 1888. Englische Übersetzung 1889 als History of The Transformer. In: <a href="Open_Library" title="Open Library">Open Library</a> (<a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.archive.org/details/historyoftransfo00upperich">(Volltext bei Open Library)</a>)

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<li id="cite_note-8"><a href="#cite_ref-8">↑</a> Gisbert Kapp: Transformatoren für Wechselstrom und Drehstrom: Eine Darstellung ihrer Theorie, Konstruktion und Anwendung. Berlin 1907 (<a rel="nofollow" class="external text" href="http://openlibrary.org/details/transformatoren00kappgoog">(Volltext bei Open Library)</a>).

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<li id="cite_note-9"><a href="#cite_ref-9">↑</a> Karl Küpfmüller, Wolfgang Mathis, Albrecht Reibiger: Kapitel 29.3 Der Transformator In: Theoretische Elektrotechnik, Eine Einführung. 17. Auflage, ISBN 3-540-29290-X (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://books.google.de/books?id=rWSyDh2iKn4C&pg=PA66#v=onepage">Auszug</a> in der Google-Buchsuche).

</li>

<li id="cite_note-10"><a href="#cite_ref-10">↑</a> H. R. Ris: <cite style="font-style:italic">Elektrotechnik für Praktiker</cite>. 1. Auflage. Buchverlag Elektrotechnik Aarau (Schweiz), 1990, ISBN 3-905214-11-3, S. 495 f.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Transformator&rft.au=H.+R.+Ris&rft.btitle=Elektrotechnik+f%C3%BCr+Praktiker&rft.date=1990&rft.edition=1.&rft.genre=book&rft.isbn=3905214113&rft.pages=495+f.&rft.pub=Buchverlag+Elektrotechnik+Aarau+%28Schweiz%29" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-spring-11">↑ <a href="#cite_ref-spring_11-0">a</a> <a href="#cite_ref-spring_11-1">b</a> Eckhard Spring: <cite style="font-style:italic">Elektrische Maschinen: Eine Einführung</cite>. 3. Auflage. Springer, Dordrecht/Heidelberg/London/New York 2009, ISBN 978-3-642-00884-9, 2.2 Realer Transformator, S. 115–129 (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://books.google.de/books?id=ZH5f23QgHdMC&pg=PA115#v=onepage">eingeschränkte Vorschau</a> in der Google-Buchsuche).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abookitem&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Transformator&rft.atitle=2.2+Realer+Transformator&rft.au=Eckhard+Spring&rft.btitle=Elektrische+Maschinen%3A+Eine+Einf%C3%BChrung&rft.date=2009&rft.edition=3.&rft.genre=bookitem&rft.isbn=9783642008849&rft.pages=115-129&rft.place=Dordrecht%2FHeidelberg%2FLondon%2FNew+York&rft.pub=Springer" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-büttner-12">↑ <a href="#cite_ref-büttner_12-0">a</a> <a href="#cite_ref-büttner_12-1">b</a> Wolf-Ewald Büttner: <cite style="font-style:italic">Grundlagen der Elektrotechnik</cite>. 2. Auflage. Band 2. Oldenbourg, München 2009, ISBN 978-3-486-58981-8, 9.4.2 Berücksichtigung der Kernverluste, S. 294 (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://books.google.de/books?id=v60_MQz_qY0C&pg=PA294#v=onepage">eingeschränkte Vorschau</a> in der Google-Buchsuche [abgerufen am 8. Dezember 2012]).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abookitem&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Transformator&rft.atitle=9.4.2+Ber%C3%BCcksichtigung+der+Kernverluste&rft.au=Wolf-Ewald+B%C3%BCttner&rft.btitle=Grundlagen+der+Elektrotechnik&rft.date=2009&rft.edition=2.&rft.genre=bookitem&rft.isbn=9783486589818&rft.pages=294&rft.place=M%C3%BCnchen&rft.pub=Oldenbourg&rft.volume=2" style="display:none">

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<li id="cite_note-13"><a href="#cite_ref-13">↑</a> Adolf J. Schwab: Elektroenergiesysteme – Erzeugung, Transport, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie. S. 351.

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<li id="cite_note-14"><a href="#cite_ref-14">↑</a> H. R. Ris: <cite style="font-style:italic">Elektrotechnik für Praktiker</cite>. 1. Auflage. Buchverlag Elektrotechnik Aarau (Schweiz), 1990, ISBN 3-905214-11-3, S. 499.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Transformator&rft.au=H.+R.+Ris&rft.btitle=Elektrotechnik+f%C3%BCr+Praktiker&rft.date=1990&rft.edition=1.&rft.genre=book&rft.isbn=3905214113&rft.pages=499&rft.pub=Buchverlag+Elektrotechnik+Aarau+%28Schweiz%29" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-15"><a href="#cite_ref-15">↑</a> DIN EN 60076-5; VDE 0532-76-5:2007-01:2007-01: Leistungstransformatoren – Teil 5: Kurzschlussfestigkeit (IEC 60076-5:2006)

</li>

<li id="cite_note-16"><a href="#cite_ref-16">↑</a> H. R. Ris: <cite style="font-style:italic">Elektrotechnik für Praktiker</cite>. 1. Auflage. Buchverlag Elektrotechnik Aarau (Schweiz), 1990, ISBN 3-905214-11-3, S. 502.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Transformator&rft.au=H.+R.+Ris&rft.btitle=Elektrotechnik+f%C3%BCr+Praktiker&rft.date=1990&rft.edition=1.&rft.genre=book&rft.isbn=3905214113&rft.pages=502&rft.pub=Buchverlag+Elektrotechnik+Aarau+%28Schweiz%29" style="display:none">

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<li id="cite_note-17"><a href="#cite_ref-17">↑</a> <a href="Ekbert_Hering" title="Ekbert Hering">Ekbert Hering</a>: Bild 16.13. In: Grundwissen des Ingenieurs. 14. Auflage, Fachbuchverlag Leipzig, ISBN 978-3-446-22814-6, S. 780.

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</style><a class="external text" href="https://redirecter.toolforge.org/?url=http%3A%2F%2Fwww.minicircuits.com%2Fproducts%2Ftransformers_sm_a.shtml">Original</a> (nicht mehr online verfügbar) am 15. September 2011; abgerufen am 29. November 2009 (Produktübersicht).<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ATransformator&rft.title=RF+Transformers&rft.description=RF+Transformers&rft.identifier=https%3A%2F%2Fweb.archive.org%2Fweb%2F20110915075545%2Fhttp%3A%2F%2Fwww.minicircuits.com%2Fproducts%2Ftransformers_sm_a.shtml&rft.publisher=Fa.+Minicircuits&rft.source=http://www.minicircuits.com/products/transformers_sm_a.shtml">

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<li id="cite_note-33"><a href="#cite_ref-33">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://connect.itegroup.com/rs/344-AEZ-891/images/CWIEME_Market%20Report%20Transformer_July%202021.pdf">Market Report: Transformer Market and Component Developments.</a> CWIEME Global, Juni 2021, abgerufen am 18. August 2024 (englisch).<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ATransformator&rft.title=Market+Report%3A+Transformer+Market+and+Component+Developments&rft.description=Market+Report%3A+Transformer+Market+and+Component+Developments&rft.identifier=https%3A%2F%2Fconnect.itegroup.com%2Frs%2F344-AEZ-891%2Fimages%2FCWIEME_Market%2520Report%2520Transformer_July%25202021.pdf&rft.publisher=CWIEME+Global&rft.date=2021-06&rft.language=en">

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