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Einheit
Ampere (A)
Einfach erklärt
Der Sekundärstrom I₂ fließt auf der Ausgangsseite (Verbraucherseite) eines Transformators und ist umso größer, je stärker die Spannung heruntertransformiert wurde: I₂=I₁·N₁/N₂. Ein Trafo, der 230V auf 23V heruntersetzt (Übersetzung ü=10), liefert sekundärseitig den zehnfachen Strom im Vergleich zum Primärstrom. Klingel- oder Schweißtransformatoren nutzen genau dieses Prinzip, um bei niedriger Spannung hohe Ströme bereitzustellen.
Merksatz: Wird die Spannung heruntertransformiert, steigt der Strom im gleichen Verhältnis – Spannung und Strom verhalten sich am Transformator immer gegenläufig.
Fortgeschrittene Erklärung
Beim idealen Transformator folgt der Sekundärstrom aus der Ampere-Windungs-Bilanz I₁·N₁=I₂·N₂ und wird damit unmittelbar durch die angeschlossene Last und das Übersetzungsverhältnis bestimmt – nicht durch die Trafokonstruktion allein. Der maximal zulässige Sekundärstrom (Nennstrom) wird durch die thermische Belastbarkeit der Sekundärwicklung begrenzt (Kupferquerschnitt, Kühlung, Isolationsklasse); wird er dauerhaft überschritten, steigt die Wicklungstemperatur unzulässig an.
Im Kurzschlussfall (U₂≈0) wird der Sekundärstrom nur noch durch die Kurzschlussimpedanz des Transformators begrenzt, die über die Kurzschlussspannung uk angegeben wird, und kann ein Vielfaches des Nennstroms erreichen – ein entscheidender Aspekt bei der Auslegung nachgeschalteter Schutzorgane wie Sicherungen oder Leistungsschaltern.
Wichtige Formeln und Zusammenhänge
I₂ ist der Sekundärstrom, I₁ der Primärstrom (beide in Ampere), N₁ und N₂ die Primär- bzw. Sekundärwindungszahl.
Beispiel und Vorgehensweise
Ein Transformator (N₁=2000, N₂=200) nimmt primärseitig einen Strom von I₁=0,5A auf. Gesucht ist der Sekundärstrom.
- Gegeben: I₁ = 0,5 A, N₁ = 2000, N₂ = 200.
- Formel wählen: I₂ = I₁ · N₁/N₂.
- Einsetzen: I₂ = 0,5 A · 2000/200.
- Rechnen: I₂ = 0,5 A · 10.
- Ergebnis: I₂ = 5 A.
Derselbe Transformator (I₂,Nenn=5A) hat eine Kurzschlussspannung von uk=4%. Gesucht ist der ungefähre Kurzschlussstrom auf der Sekundärseite.
Näherungsweise gilt Ik≈I₂,Nenn/uk=5A/0,04=125A, also das 25-fache des Nennstroms. Dieser hohe Wert zeigt, warum die sekundärseitige Absicherung auf den tatsächlichen Kurzschlussstrom und nicht nur auf den Nennstrom ausgelegt werden muss.
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Weiterführend
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