Die Blechschnitte, die Einzelteile sowie die äusseren Abmessungen und Anschlussmasse sind weitgehend in den DIN - Normen (DIN 41300 bis 41309) festgelegt. DIN berücksich­tigt hauptsächlich die Grundtypen. Daneben gibt es eine Vielzahl von Zwischengrössen. Die meisten Einzelteile wie Spulenkörper, Bleche und Draht sind Handelsware, die nach Katalog eingekauft werden. Sonderanfertigungen sind teuer und lohnen sich daher erst ab sehr grossen Stückzahlen.

Das Ausgangsmaterial für die Transformatorenbleche ist kaltgewalztes Elektroblech. Auf diese Bleche wird, vor dem Stanzen, ein- oder beidseitig eine Isolierschicht aufgebracht. Bei nichtkornorientierten Blechen handelt es sich meistens um eine Lackschicht, bei korn­orientierten um eine Oxydschicht. Die Transformatorenbleche werden aus Blechstreifen ab Rollen gestanzt. Je nach Blech­grösse und Stückzahlen erfolgt dies mit Komplettschnitten (Stanzwerkzeuge die mit jedem Hub ein Blech herstellen) oder mit einzelnen Stanzwerkzeugen in mehreren Schritten. Die Schichtung der Kerne aus isolierten Einzelblechen verhindert die Bildung von Wirbel­strömen im Kern. Ein massiver Eisenkern würde sich durch die hohen Verluste viel zu stark erwärmen.

Aus einer Vielzahl von Sorten werden für Kleintransformatoren hauptsächlich die folgen­den Typen verwendet:

M400-50A ist die am häufigsten verwendete Blechsorte in der Schweiz. M400 bedeutet, dass das Elektroblech maximal 4 Watt Verluste bei einer Induktion von 1.5 Tesla hat. Frü­her wurde es als V170-50A (1.7 Watt bei 1 Tesla) bezeichnet. Die Zahl 50A bedeutet, dass es sich um kaltgewalztes Blech mit einer Dicke von 0.5 mm handelt. Die Blechisola­tion besteht aus einer Lackschicht.

M330-35A wird hauptsächlich bei kleinen Transformatoren verwendet, da durch das dün­nere Blech (0.35 mm) die Spulenkörper besser gefüllt werden können. Die Blechisolation besteht ebenfalls aus einer Lackschicht.

Bemerkung: Die Ummagnetisierungsverluste werden mit einem Epsteinrahmen an Blechstreifen gemessen. Durch das Stanzen werden die Verluste am fertigen Transformatorenblech jedoch höher.

M111-35N ist ein kornorientiertes Transformatorenblech. Kornorientiert heisst, der magne­tische Fluss kann in der Vorzugsrichtung mit kleineren Verlusten geführt werden. Quer da­zu sind die Verluste jedoch bedeutend grösser. Um dem abzuhelfen wurden bei den MD-Schnitten die Joche verbreitert. Durch diese Querschnittsvergrösserung nehmen die Induk­tion und somit auch die Verluste wieder ab.

Bemerkung: Die Ummagnetisierungsverluste werden mit einem Epsteinrahmen an Blechstreifen gemessen. Durch das Stanzen werden die Verluste am fertigen Transformatorenblech jedoch höher.

Da die Isolation aus einer Oxydschicht besteht, können die Bleche nach dem Stanzen bei Bedarf noch nachgeglüht werden. Dadurch werden die inneren mechanischen Spannun­gen, die beim Stanzvorgang entstehen, abgebaut und die Eisenverluste reduziert. Verbes­serte Stanzwerkzeuge erlauben heute auf diesen kostspieligen Glühprozess in den meis­ten Fällen zu verzichten.

Die gestanzten Einzelbleche werden zu Paketen zusammengeklebt und an den Stoss­flächen geschliffen und geläppt. Meistens wird dieses Verfahren nur für sehr hochwertige Materialien, wie Mumetall, angewendet.

Spulenkörper

Der Spulenkörper ist ein Formteil das im Kunststoff-Spritzverfahren hergestellt wird. Aus den ursprünglich einfachen Spulenkörpern aus Kanal und zwei Seitenflanschen sind heu­te komplizierte Teile geworden, die gleichzeitig Lötösen, Printstifte oder Stecker aufneh­men oder mit aufwändigen Konstruktionen die Kriech- und Luftstrecken zwischen den Pri­mär- und den Sekundärwicklungen vergrössern. Als Werkstoff wird weitgehend glasfaser­verstärktes Polyamid verwendet. Die Gebrauchstemperatur beträgt 130°C. Für höhere Temperaturen sind andere Materialien verfügbar, jedoch meist als Sonderteile. Für die ge­bräuchlichsten Materialien liegen UL-Prüfzertifikate vor. Alternativ können die Spulenkörper auch aus Trafoboard (hochwertige Zellulose) herge­stellt werden. Für Sondertypen bereits ab kleinen Stückzahlen eine günstige Lösung.

Kanäle

Kanäle sind rechteckige Rohre auf denen die Wicklungen lagenweise aufgebracht wer­den. Nach jeder Lage ist eine Lagenisolation notwendig, damit die Windungen seitlich nicht herunterfallen. Bei grösseren Querschnitten müssen die äusseren Windungen noch zusätzlich durch Haltebänder befestig werden. Kanäle werden vorwiegend bei grossen Spulen verwendet, wobei mit Abstandsprofilen (Dog-Bones) zusätzlich Kühlkanäle einge­wickelt werden können.

Kern mit Profilisolation

Das Kernpaket wird mit Profilen an den Ecken isoliert und direkt bewickelt. Mit weiteren Profilen und Folien wird die Isolation zwischen der Primär- und Sekundärwicklung hergestellt. Wird hauptsächlich bei grösseren Transformatoren und Stabkerndrosseln angewen­det. Statt Kernpakete können auch Modulkerne verwendet werden. Vorteilhaft bei dieser Wickelart ist die Verwendung von Meterware statt fertigen Formteilen. Ohne grossen Auf­wand können die Abmessungen des Transformators variiert werden.

Wickeldrähte

Wickeldrähte werden aus Elektrolytkupfer gezogen und mit mehreren Lackschichten iso­liert. Je nach Lacktyp können die Wickeldrähte bis zu Temperaturen von 220°C und mehr verwendet werden. Sondertypen sind mit einer Klebeschicht versehen und können mit Wärme zu selbsttragenden Spulen verklebt werden. Für Sonderzwecke (Motoren- und Generatorenbau) können die Wickeldrähte auch zusätzlich mit Isolationsfolien, Seiden- und Kunststofffäden oder Glimmerpapier umwickelt werden.

Drähte aus Aluminium sind bei den Kleintransformatoren weniger üblich, da die Verarbei­tung schwieriger ist (löten).

Runddraht

Der Runddraht ist der am häufigsten verwendete Leiter bei Kleintransformatoren. Der Durch­messerbereich reicht von 0.01 - 5 mm, wobei immer die Abmessungen des Drahtes ohne Isolation angegeben werden.

Die Durchmesser werden aus einer geometrischen Reihe (R20, respektiv R40) ausge­wählt.

1 - 1.06 - 1.12 - 1.18 - 1.25 - 1.32 - 1.4 - 1.5 - 1.6 - 1.7 - 1.8 - 1.9 - 2 - 2.12 - 2.24 - 2.36 - 2.5 - 2.65 - 2.8 - 3.0 - 3.15 - 3.35 - 3.55 - 3.75 - 4.0 - 4.25 - 4.5 - 4.75 - 5.0 - 5.3 - 5.6 - 6.0 - 6.3 - 6.7 - 7.1 - 7.5 - 8.0 - 8.5 - 9.0 - 9.5 - 10

Die Querschnittszunahme zum nächsten Durchmesser beträgt im allgemeinen bei dünne­ren Drähten ca. 25%, bei dickeren Drähten ca. 12.5 %.

Bei der Platzberechnung ist immer der Drahtdurchmesser inklusive der Lackisolation ein­zusetzen, sonst hat die Wicklung keinen Platz. Vor allem bei dünneren Drähten kann der Lackauftrag bis zu 25% des blanken Durchmessers betragen.

Flachdraht

Als Ergänzung zu den Runddrähten können für grössere Querschnitte Flachdrähte ver­wendet werden. Gegenüber den Runddrähten weisen sie, auf Grund ihrer Rechteckform, den besseren Füllfaktor auf.

HF-Litze: Bei Arbeitsfrequenzen über einigen Kilohertz treten bei Wickelgütern mit soliden Leitern Stromverdrängungseffekte auf, die sich in einer Zunahme der Kupferverluste äussern.

Skineffekt: Die Stromdichte auf der Leiteroberfläche nimmt zu, gegen die Leitermitte nimmt sie ab. Dadurch entstehen erhöhte Kupferverluste.

Proximity-Effekt: Dieser Effekt entsteht, wenn zwei oder mehr stromdurchflossene Leiter parallel liegen. Bei parallelen Leitern in denen der Strom in der gleichen Richtung fliess, was bei einer Spule ja der Fall ist, wird der Strom gegen die Spulenoberfläche gedrängt. Daraus ergeben sich ebenfalls erhöhte Kupferverluste.

Beide Effekte sind abhängig von der Arbeitsfrequenz und dem Leiterdurchmesser. Sie können also verringert werden indem die Leiter in mehrere dünne Einzelleiter aufgetrennt werden, die voneinander isoliert sind. Diese Mehrfach-Leiter (HF-Litze) werden mit einem Nylonfaden umsponnen, damit sie besser verarbeitet werden können.

Der Skin-Effekt wirkt, je nach Durchmesser, etwa ab 20 - 50 kHz, wogegen der Proximity-Effekt bereits früher, ab etwa 5 - 10 kHz einsetzt.

Draht mit verstärkter Isolation

Für HF-Übertrager werden vermehrt Wickeldrähte mit einer extrudierten Isolation aus Polyester verwendet, bekannt unter dem Namen TEX-E oder Rubadu. Diese Isolationen erfüllen die Anforderungen an eine "verstärkte Isolation" und sind über die ganze Länge zu 100% auf Isolationsfehler geprüft.

Alternativ werden die Drähte auch mit einer Kapton-Folie umwickelt, wobei meistens zwei bis drei Lagen erforderlich sind.

Isolationen, Isoliersysteme

Isolationen werden nach EN/IEC 60085 in Temperaturklassen eingeteilt. Dabei betrachtet man nur die Temperaturbeständigkeit der einzelnen Materialien.

Die Differenz von 5 - 15°C in den Werten für die "höchstzulässige Dauertemperatur" (Hot-Spot) und den "mitt­leren Temperaturen" liegt in den unterschiedlichen Messverfahren.

Isoliersysteme sind eine Erweiterung der Isolationen. Dabei werden alle Isoliermaterialien, inklusive der Imprägnierlacke, miteinander geprüft. Wichtig ist bei diesen Prüfungen die Temperaturbeständigkeit der einzelnen Materialien, sowie die Einflüsse der verschiedenen Materialien untereinander. Diese Prüfungen können unabhängig vom Endprodukt durchgeführt werden. Bei den Typprüfungen an den Transformatoren werden diese gegenseitigen Einflüsse ebenfalls geprüft. Von Vorteil ist, dass die Prüfung unter realen Bedingungen bei Nennlast und Überlast erfolgt.