Tausendfach benutzt, aber wie funktioniert er eigentlich, der Transformator? Wir wollen aber nicht nur der Frage nachgehen, wie ein Transformator die Wechselspannung einer bestimmten Größe in eine Gleichspannung einer anderen Größenordnung umwandelt, sondern auch, ob man mit der gleichen Technik auch nur Gleichspannung verändern kann.

Das Grundprinzip wird Ihnen bekannt sein. Obwohl die Spulen in dem Bild ganz oben anders verteilt sind, wollen wir jetzt links die Primär- und rechts die Sekundärspule annehmen. Wir haben hier, wie bei einem Schaltplan üblich, jeweils die gleiche Anzahl von Windungen angenommen. Das würde in der Praxis natürlich keinen Sinn machen, denn wir wollen ja zumindest die Spannung ändern.

Andererseits kann der Schaltplan nicht jedes Windungsverhältnis darstellen, weil das schon ziemlich groß sein kann. Bei 230 V nach 12 V wären das fast 20 : 1. Bleibt oben die Frage, welche Spannungsquelle hier notwendig ist, um einen Gleichstrommotor zu betreiben.

Sie sehen schon, diese Kombination kann so nicht arbeiten, denn die Wechselspannungsquelle erzeugt etwas, mit dem der Gleichspannungsmotor nichts anfangen kann. Und der Transformator ändert da nichts dran.

So ist es schon viel besser. Hier wird die Wechselspannung hinter dem Transformator in eine Gleichspannung umgewandelt. Es entsteht eine klare Plus-/Minuspolung, so dass auch die Laufrichtung des Motors feststeht.

Es muss doch auch noch anders gehen. Warum können wir denn nicht direkt eine Gleichstromquelle nehmen? Sieht zwar schön aus, funktioniert aber nicht. Denn der Transformator arbeitet auf der Basis der Erzeugung einer stets wechselnden magnetischen Induktion auf der Primärseite. In dem Bild oben wechselt sie nicht, birgt sogar die Gefahr der Zerstörung der Primärseite durch einen Kurzschluss.

Die beiden Spulen im Transformator sind im Prinzip nichts anderes als aufgewickelter Draht. Dadurch wird das ohnehin schon sich um jeden stromdurchflossenen Draht entwickelnde Magnetfeld auf der Primärseite deutlich verstärkt. Die Verstärkung hängt dann, wie schon erwähnt, von der Zahl der Windungen ab.

Umgekehrt erzeugt ein sich um einen Leiter aufbauendes Magnetfeld in diesem eine Spannung. Auch hier hängt diese wieder von der Zahl der Windungen ab. Bleibt die Polung bei gleichbleibender Spannung erhalten, bilden sich Ladungen, z.B. versammeln sich Elektronen am positiven Pol. Aber erst der Wechsel des Magnetfeldes bringt die Elektronen zum Fließen. Die Bewegung der Elektronen wird auch als elektromotorische Kraft bezeichnet.

Bisher sind wir allerdings von einem Vertauschen der Polung beim Magnetfeld und damit auch bei der Sekundärseite ausgegangen. Es würde aber dort auch eine elektromotorische Kraft entstehen, wenn die Spannung nur zwischen Null und einem bestimmten Betrag wechseln würde. Genau das macht die im Bild unten zwischengeschaltete Kippstufe. Dazu später mehr.