Ratgeber
Übertrager » Alles rund um die spezielle Art von Transformatoren
In der Elektronik sind Übertrager Bauelemente, die unter anderem bei der Wiedergabe von Audio-Signalen und bei der Impedanzanpassung zwischen High-End-Röhrenverstärkern und Lautsprechern eine Rolle spielen. Wie ein Übertrager funktioniert und welche Verwendungsmöglichkeiten es gibt, erfahren Sie in diesem Ratgeber.
Ein Übertrager hat einen ähnlichen Aufbau wie ein Transformator, die Funktion ist allerdings eine gänzlich andere. Während ein normaler Trafo bei der Leistungsübertragung eingesetzt wird, nutzt man einen Übertrager zur Übertragung von analogen oder digitalen Signalen.
Im Vergleich zu einem konventionellen Transformator sind Übertrager in der Lage, über einen breiten Frequenzbereich konstante Leistungsparameter zu liefern, wobei die Kennlinie des Bauteils möglichst linear verlaufen soll.
Die Einsatzgebiete der Bauteile sind vielfältig. Einen wichtigen Platz nehmen sie im Bereich der Audio-Technik ein. Dabei stellt beispielsweise ein Röhrenverstärker ein typisches Einsatzszenario dar. Der Audio-Übertrager sorgt dafür, dass die Ausgangsimpedanz des Verstärkers an die Impedanz der Lautsprecher angepasst wird. Aber auch bei der Signal-Übertragung über Mikrofone werden Übertrager verwendet, um zum Beispiel elektrische Signale zu symmetrieren. Zudem kann die geringe Spannung des Mikrofons hochtransformiert werden und eine galvanische Trennung zwischen Mikrofon und Vorverstärker erfolgen. Bei Computernetzwerken sorgen Signalübertrager ebenfalls für eine Signal-Symmetrierung sowie für eine Potentialtrennung. Auch die Anpassung der Wellenimpedanz bei einem Koaxialkabel oder einem Fernkabel ist mit einem Übertrager möglich. Darüber hinaus lässt sich mit dem passenden Modell bei einem Mischsignal der Signalteil vom Gleichstromanteil trennen.
Wie bereits erwähnt, ähneln sich der Aufbau eines Trafos und eines Übertragers. Grundsätzlich besitzt ein Übertrager genau wie ein Transformator einen Kern mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, die eine unterschiedliche Anzahl an Wicklungen aufweisen. An der primären Wicklung wird eine Spannung angelegt, die an der sekundären Wicklung in umgewandelter Form abgegriffen werden kann. Dieser Vorgang ist auch unter dem Begriff Induktivität bekannt.
Unterschieden werden dabei verschiedene Bauformen des Kerns wie EI oder M sowie der geschlossene Ringkern. Je nach Einsatzgebiet kann der Kern beispielsweise aus Eisen, Ferrit oder gestapelten Blechen bestehen. Der Aufbau und das Material des Magnetkerns sowie Material und Anordnung der Wicklungen sind maßgeblich entscheidend für den Wirkungsgrad eines Übertragers.
EI-Bauform
Bei der EI-Bauform besteht der Kern aus zwei Blechstapeln, dem E-Stapel sowie dem I-Stapel. Zwischen den beiden Stapeln befindet sich ein Luftspalt, dessen Breite zum Erreichen bestimmter Eigenschaften angepasst werden kann.
M-Bauform
Dagegen wird der Kern bei der M-Bauform nur aus einem Blech gefertigt, das gestapelt wird. Auch hier gibt es einen Luftspalt, der allerdings keine Anpassung erlaubt.
Während die Signalform bei der 230 Volt Netzspannung einem gleichmäßigen Verlauf folgt, ist das bei einem Audioübertrager nicht der Fall. Stattdessen treten kontinuierlich wechselnde Impulse auf, die sich dämpfend auf den Übertrager auswirken. Um diesem Phänomen entgegenzuwirken, wird bei Audioübertragern auf hochwertige Materialien zurückgegriffen.
Zum Beispiel bestehen bei den Spulen die Wicklungen häufig nicht aus einem dicken Draht, sondern aus mehreren dünnen Drähten, die dazu noch ineinander verschachtelt sind. Bei der Verwendung von zwei Drähten spricht man auch von einer bifilaren Wicklung und bei drei Drähten von einer trifilaren Wicklung.
Durch dieses Vorgehen kann eine hohe obere Grenzfrequenz erreicht werden. Für eine möglichst niedrige untere Grenzfrequenz sorgen wiederum hochpermeable Materialien beim Spulenkern.
Vor dem Kauf sollten Sie genau klären, für welchen Einsatzzweck der Übertrager verwendet werden soll. Wenn ein Einsatz im Audiobereich geplant ist, zum Beispiel bei einem Röhren-Verstärker, sollten Sie auf jeden Fall auf einen speziell dafür geeigneten Audioübertrager zurückgreifen. Entsprechende Bauteile besitzen je nach Qualität bifilare oder trifilare Wicklungen sowie spezielle magnetische Materialien im Kern.
Berücksichtigen Sie darüber hinaus, dass hochwertige Audioübertrager über eine Schirmwicklung verfügen sollten. Damit werden kapazitive Einflüsse, welche die Wicklungen aufeinander ausüben können, wirkungsvoll unterbunden. Von besonderer Bedeutung ist nicht zuletzt das Wicklungsverhältnis, das ausschlaggebend für die zur Verfügung stehende Leistung ist.
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Welche Vor- und Nachteile weist ein Übertrager mit Ringkern auf?
Ein Übertrager mit Ringkern bietet eine große Leistung bei geringen Abmessungen und gleichzeitig einer niedrigen magnetischen Streuung. Dazu weist er eine gute Symmetrie auf. Als nachteilig erweist sich dagegen die geringe Verträglichkeit von im Signal enthaltenen Gleichstromanteilen.
Wie unterscheiden sich HF- und NF-Übertrager?
Der Unterschied zwischen einem Hochfrequenz-Übertrager (HF) und einem Niederfrequenz-Übertrager (NF) liegt bei den verwendeten Materialien. Bei HF-Übertragern werden spezielle Ferritkerne eingesetzt, die sich besonders für hohe Frequenzen eignen. Für Frequenzen ab dem höheren Kurzwellenbereich verwendet man häufig keine Kerne aus Metall mehr, sondern greift auf Luftspulen zurück.
Was ist die Impedanz?
Die Impedanz bezeichnet den Wechselstromwiderstand, der das Verhältnis von einer an einem Verbraucher gemessenen Spannung zum aufgenommenen Strom angibt.