Der Begriff „Gleichstromtransformator“ ist etwas irreführend, da herkömmliche Transformatoren Gleichstrom nicht direkt verarbeiten können. Transformatoren nutzen sich ändernde Magnetfelder, um in der Sekundärspule Spannung zu induzieren, die Wechselstrom (AC) erfordert. Um mit Gleichstrom zu arbeiten, wird stattdessen ein Gerät namens DC-DC-Wandler verwendet. Diese Wandler verwenden elektronische Schaltkreise, einschließlich Induktivitäten, Kondensatoren und Schalttransistoren, um Gleichspannungspegel effizient zu erhöhen oder zu senken. Durch das Schalten entsteht ein pulsierender Gleichstrom, der mithilfe von Induktivitäten und Kondensatoren umgewandelt werden kann, um den Ausgang zu glätten.
Das Funktionsprinzip eines Gleichstromwandlers (DC CT), oft auch Hall-Effekt-Sensor genannt, besteht darin, das Magnetfeld zu messen, das durch den durch einen Leiter fließenden Strom erzeugt wird. Der Hall-Effekt-Sensor erzeugt eine zum Magnetfeld proportionale Spannung, die dann zur Bestimmung der Stromstärke verwendet wird. Diese Methode ermöglicht die genaue Messung des Gleichstroms, ohne dass Widerstandselemente direkt in den Stromkreis eingefügt werden müssen, wodurch Leistungsverlust und Wärmeentwicklung minimiert werden.
Das Funktionsprinzip eines Stromwandlers (CT) für Wechselstrom beruht auf elektromagnetischer Induktion. Wenn Wechselstrom durch die Primärwicklung des Stromwandlers fließt, erzeugt er ein sich änderndes Magnetfeld, das einen Strom in der Sekundärwicklung induziert. Die Sekundärwicklung hat mehr Windungen als die Primärwicklung, wodurch der Stromwandler den hohen Strom im Primärkreis auf einen niedrigeren, messbaren Wert im Sekundärkreis herunterregeln kann. Dieser reduzierte Strom ist proportional zum Primärstrom und kann sicher an Messgeräte oder Schutzgeräte angeschlossen werden.
Gleichstrom (DC) funktioniert, indem er einen konstanten elektrischen Ladungsfluss in eine Richtung aufrechterhält. Im Gegensatz zu Wechselstrom (AC), der periodisch die Richtung umkehrt, fließt Gleichstrom konstant vom Pluspol zum Minuspol einer Stromquelle, beispielsweise einer Batterie. Dieser unidirektionale Elektronenfluss sorgt für eine konstante Spannung, wodurch Gleichstrom für Anwendungen geeignet ist, die eine stabile und kontinuierliche Stromversorgung erfordern, wie z. B. elektronische Geräte, Batterien und Solarpaneele.
Ein Transformator wandelt Wechselstrom nicht direkt in Gleichstrom um; Stattdessen wird zu diesem Zweck eine Gleichrichterschaltung verwendet. Der Transformator senkt (oder erhöht) zunächst die Wechselspannung auf ein gewünschtes Niveau. Anschließend wandelt der aus Dioden bestehende Gleichrichter die Wechselspannung in pulsierenden Gleichstrom um. Nach der Gleichrichtung glättet ein Filter (normalerweise ein Kondensator) die Pulsationen, um eine stabilere Gleichspannung zu erzeugen. In einigen Fällen kann ein Spannungsregler hinzugefügt werden, um eine konstante Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten und so eine konstante Gleichstromversorgung für die Last sicherzustellen.