Der elektrische Strom hat ab 1880 unsere Industriegesellschaften verändert, also transformiert. In diesem Beitrag geht es um Transfomatoren und den Wechselstrom.

Bereits 1833 bauten Gauss und Weber in Göttingen den ersten funktionierenden Telegrafen. Göttingen hätte damals echt Leinevalley werden können. Das geschah aber nicht. Die beiden Forscher benutzen die magnetische Induktion. Ein in einer Spule bewegter Magnet erzeugt einen Strom und ein von einer Spule umgebender drehbarer Magnet wird durch diesen Strom ausgelenkt.

Transformatoren formen die Spannung einer Stromquelle in eine höhere oder niedrigere Spannung um. Die Netzteile, die wir für unsere Geräte benutzen formen unsere Netzspannung von 230 Volt Wechselstrom in niedrigere Spannungen um, z.B. 5 V Gleichspannung, etwa Spannungsniveau der USB Ausgänge, oder 12 V, Spannungsniveau sehr vieler Geräte. Dabei wird unterschieden ob die transformierte Spannung wiederum Wechselstrom wie bei unserer Netzspannung ist oder etwa Gleichspannung.

Wir merken uns:

Gleichspannung ist eine Stromart, bei der der Strom immer in die gleiche Richtung fließt.

Wechselspannung ist eine Stromart, bei der der Strom mit einer bestimmten Frequenz die Richtung wechselt.

Drehstrom ist eine spezielle Form von Wechselstrom, der bei uns aus 3 wechselnden Strömen, die um 120° phasenverschoben sind besteht.

Frequenz ist eine physikalische Größe, die angibt, wie oft etwas pro Sekunde sich verändert. Das kann eine Luftschwingung sein, ein Pendel oder eben auch das Wechseln der Stromrichtung. Für uns in Europa ist die normale Wechselstromfrequenz 50 Hz.
Einheit der Frequenz ist 1/s .

 Das Summen der Transformatoren hängt mit dieser Frequenz zusammen.

Für das Transformieren von Spannungen wird die elektromagnetische Induktion ausgenutzt. Diese funktioniert aber nur, wenn eine Veränderung eines Stromes, bzw. eines Magnetfeldes eintritt. Wechselstrom ist insofern ideal für das Transformieren von Spannungen

Mit Gleichstrom ist das Transformieren der Spannung nicht so einfach. Es sei denn, dass man einen elektronischen Schalter hat, der den Strom mit der gewünschten Frequenz  An und Aus schaltet. So etwas gibt es heutzutage, gab es aber nicht um 1880.  Aber um 1880 konnte man Gleichstrom wohl bereits mit einem Generator erzeugen. Und man kannte Gleichstrommotoren. Der Wechselstrom war zwar bekannt. Es gab aber bis dahin keine Wechselstrom Motoren. Derartige Motoren wurden von Tesla in Amerika und in Deutschland u.a. von der A.E.G. entwickelt. Es ist  klar, dass zwei Entwicklungsteams nicht unbedingt zu gleichen Parametern kommen, also zu gleicher Spannung, Frequenz oder Stromart. Der Mann, der in Deutschland den Begriff Drehstrom prägte und unser Stromsystem maßgeblich entwickelt hat ist Михаил Осипович Доливо-Добровольский/ Michail Ossipowitsch Doliwo-Dobrowolski.

Ohne Drehstrom und Wechselstrom gäbe es unsere heutige Kultur und Gesellschaft nicht.

Ein Transformator ist nichts anderes als ein Metallkern, auf dem zwei Spulen gewickelt sind

  • die Spule, auf der man die Eingangsspannung U1 gibt, die Primärspule,
  • und die Spule von der man die Abgangsspannung U2 abnehmen kann, die Sekundärspule.

Das Rezept für die Auslegung eines Transformators ist einfach: Das Verhältnis der Spannungen entspricht dem Verhältnis der Windungen, der jeweiligen Spannungen. Als Formelzeichen für Windungen benutzt man den Buchstaben n .

Also:    U1/ U2 =   n1 /n2

 Das nutzt man auch beim Transport von Strom aus, da Hochspannung große Vorteile für einen Ferntransport von elektrischer Energie hat.