Technik


Transformatoren Kurzbezeichnung
Wegen der Typeneinteilungen bei Zulassungen z.B. VDE wurden bei uns Kurzbezeichnungen eingeführt, die Sie hier als PDF downloaden können.


Definition von Kleintransformatoren
Ein Transformator mit einer Leistung kleiner 3 kVA, einer Primärspannung bis 1000 Volt und einer Sekundärspannung kleiner als 100 000 Volt wird als Kleintransformator bezeichnet.


Konventionelle Transformatoren
Bei den konventionellen Transformatoren werden die gestanzten Trafobleche in die vorher gewickelten Spulen eingeschoben. Je nach Verfahren erfolgt dies wechselseitig oder gleichseitig. Man bezeichnet die Transformatoren auch als Spulenkörper- oder Manteltransformatoren.


Ringkerntransformatoren
Der ringförmig, isolierte Eisenkern wird mit Spezialmaschinen direkt mit Kupferdraht bewickelt.


Primär- und Sekundärwicklung
Die Primärwicklung ist die zum Anschluss an das Netz bestimmte Wicklung und wird mit PRI auf dem Etikett angegeben.
Die Sekundärwicklung ist die zum Anschluss einer Installation, Apparates oder Elektronik bestimmte Wicklung und wird mit SEC auf dem Etikett angegeben.


Abschirmung oder Schirmwicklung
Eine metallische Einlage zwischen zwei Wicklungen vermindert die Übertragung von Störungen. Es ist zu unterscheiden zwischen einer statischen und einer magnetischen Abschirmung.


Schutzschirm
Dient zur Trennung von gefährlichen aktiven Teilen mit Hilfe einer dazwischen befindlichen leitenden Abschirmung, die mit dem Anschluss für einen äußeren Schutzleiter verbunden ist.


Statischer Schirm
Der Schirm als statische Abschirmung dient der Dämpfung von Netzstörungen und Spannungsspitzen im hochfrequenten Bereich (EMV-Trafo). Der statische Schirm hat einen grün/gelben Anschluss. Zur Kontrolle der Funktionsfähigkeit kann der Schirm auch mit einem Anschluss am Anfang und einem Anschluss am Ende versehen werden. Ein Anschluss wird nach der Prüfung abgeschnitten. Eine größere Dämpfung wird durch den Einbau von zwei statischen Schirmen erreicht. Der eine Schirm wird mit dem Schutzleiteranschluss verbunden und hat einen grün/gelben Anschluss. Der zweite Schirm hat sekundär Potenzial und die Anschlussfarbe ist schwarz. Als Material wird meist Kupferfolie verwendet. Für EMV-Zwecke eignet sich aber hochpermeable Folie besser, da bei höherer Frequenz hier die Dämpfung größer ist. Mit hochpermeabler Folie werden im Vergleich zu Cu-Folie Dämpfungserhöhungen bis zu 20 dB schon bei relativ niedriger Frequenz erreicht. Der Anschluss wird auch mit dem Kern verbunden.


Magnetische Abschirmung
Die magnetische Abschirmung verringert das äußere magnetische Streufeld des Trafos. Die Schirmung wird realisiert durch eine Umhüllung mit hochpermeablen Material. Dieser Werkstoff wie z.B. Mumetall kann als Gehäuse um die Trafos gebaut werden oder als Blechstreifen angebracht werden. Die magnetische Abschirmung hat normalerweise keinen Anschluss. Beide Abschirmarten vergrößern die Abmessungen des Trafos oder verringern bei gleicher Baugröße die Leistung.


Akustische Anforderungen
Die induktiven Bauteile sind so ausgelegt, dass diese möglichst wenig Lärm verursachen. Gewisse Geräusche sind aber nicht zu vermeiden. Durch die Magnetostriktion (Längen-Breiten Änderung) des Materials entsteht ein Brummgeräusch. Durch Befestigung auf Chassisblech, das wie eine Lautsprecher Membran wirkt, können akustische Geräusche verstärkt werden. Bei nicht sinusförmiger Spannung oder steilem dU/dt ergeben sich hohe Induktionshübe, die Sättigungseffekte im Material verursachen, und dies ist höhrbar. Hier helfen Drosseln, die sinusförmige Spannung erzeugen. Man kann den Trafo sehr brummarm auslegen, was aber den Wirkungsgrad verschlechtert. Alternativ können auch Schwingmetalldämpfer eingesetzt werden, die - ähnlich wie die Federn im Auto - die Schwingungen dämpfen und so Gehäuseteile nicht zur Geräuschverstärkung anregen. Um das magnetische Einstreuen von Störungen zu vermeiden, kann man die Trafos abschirmen (siehe Schirm).


Transformator mit getrennter Wicklung
Dieser Transformator weist zwischen Primär- und Sekundärwicklung eine galvanische Trennung auf, welche einer einfachen Isolationsprüfung genügen muss.


Spartransformator (Autotransformator)
Dies ist ein Transformator, bei dem die Primär- und Sekundärwicklung miteinander verbunden sind.


Hochspannungstransformator
Dies sind Transformatoren mit Sekundärspannungen von 1000 Volt bis 100 000 Volt.


Sicherheitstransformator
Ein Sicherheitstransformator hat am Ausgang im Leerlauf maximal 50 Volt und muss zwischen Primär und Sekundär eine erste Isolationsprüfung bestehen.


Trenntransformator
Der Trenntransformator hat am Ausgang eine Spannung im Bereich 51 Volt bis 10 000 Volt und muss zwischen Primär und Sekundär eine erste Isolationsprüfung bestehen.


PFC - Leistungsfaktorkorrektur
Eine aktive oder passive Leistungsfaktorkorrektur (englisch Power Factor Correction oder Power Factor Compensation, abgekürzt LFK beziehungsweise PFC) ist ein spezieller Filter, der vor allem bei Netzteile ab bestimmter Leistung, wie beispielsweise bei Computernetzteilen, eingesetzt wird, um den Anteil an störenden Oberschwingungen zu minimieren und den Leistungsfaktor möglichst nahe zu 1 zu bringen.


Schutzklasse I
Transformatoren dieser Schutzklasse sind mit einem Schutzleiteranschluss versehen.


Schutzklasse II
Transformatoren dieser Schutzklasse sind verstärkt isoliert und umschlossen und brauchen deshalb keinen Schutzleiter.


Offener Transformator
Dieser Typ ist für den Einbau bestimmt.


Umschlossener Transformator
Dieser Typ ist ein Transformator im Gehäuse.


Unbedingt kurzschlusssicher
Dies ist ein Transformator, bei dem der Ausgang dauernd kurzgeschlossen werden darf.


Bedingt kurzschlusssicher
Dies ist ein Transformator mit eingebauten Überlastschutz


Nicht kurzschlusssicher
Hier muss der Anwender den Überlastschutz vorsehen.


Nennleistung
Leistung, die dem Transformator dauernd entnommen werden kann.


Leerlaufspannung
Sekundärspannung eines unbelasteten Transformators bei Primär-Nenn-Spannung.


Kleinspannungen
Spannungen unter 50 Volt.


Niederspannungen
Spannungen von 51 Volt bis 1000 Volt.


Hochspannungen
Spannungen größer als 1000 Volt.


Überstromauslöser
Schalter, der bei zu hohem Strom öffnet.


Temperaturwächter
Temperaturempfindlicher Schalter, der bei Übertemperatur den Transformator abschaltet.


Betriebstemperatur
Maximale Temperatur, die der Transformator bei Vollast erreicht. (Umgebungstemperatur + Temperaturerhöhung = Betriebstemperatur)


PTC
Reagiert auf zu hohen Strom und zu hoher Temperatur und schaltet den Transformator dann ab.


Europäische Normen
EN 61558-1: Sicherheit von Transformatoren (VDE 0570 Teil 1). Allgemeine Anforderungen und Prüfungen.
EN 61558-2-4: Besondere Anforderungen an Trenntransformatoren (VDE 0570 Teil 2-4) für allgemeine Anwendungen.
EN 61558-2-6: Besondere Anforderungen an Sicherheitstransformatoren (VDE 0570 Teil 2-6) für allgemeine Anwendungen.
EN 61558-2-17: Besondere Anforderungen an Transformatoren (VDE 0570 Teil 2-17) für Schaltnetzteile.


CE
Das europäische Konformitätszeichen.


CB
Prüfung auf der Basis von IEC-Normen.


CTI
CTI ist die Abkürzung für Comparative Tracking Index - Vergleichszahl der Kriechwegbildung. Transformatoren können ausfallen, wenn Kriechwege für den Strom durch Verschmutzung oder Feuchtigkeit auf Isolationsmaterialien entstehen. CTI ist die maximale Spannung (in Volt), bei der 50 Tropfen eines kontaminierten Wassers keine Kriechwegbildung auf dem Isolationsmaterial hervorrufen. Die Prüfung ist in IEC 112 festgelegt.


ETG-grenzflaechenGrenzflächen in elektrischen Isoliersystemen
“Grenzflächen bilden häufig die Schwachstellen elektrischer Isolierungen, können aber andererseits auch gezielt zur Beeinflussung der Eigenschaften von Werkstoffen und Isoliersystemen herangezogen werden. Sie bestimmen somit wesentlich das Betriebs und Alterungsverhalten elektrischer Isolierungen. Konstruktions- und funktionsbedingt sind in elektrischen Isolierungen eine Vielzahl von Grenzflächen zu finden. Neben den sichtbaren äußeren Grenzflächen bei Freiluftisolierungen treten auch im Inneren von Isolierungen Grenzflächen auf.”
Prof. Kindersberger, TU München


Internationale Zusammenstellung von Netzspannungen und Frequenzen
Die internationalen, länderspezifischen Netzspannungen teilen wir Ihnen auf Anfrage gerne mit. In der Broschüre “Electric Current Abroad” des U.S. Department of Commerce sind nicht nur Spannungen, sondern auch gängige Steckertypen aufgeführt. In Deutschland kann man diese Broschüre beim ZVEI, Frankfurt erhalten.


Für weitere Grundlagen Informationen empfehlen wir das Lernprogramm der TU Ilmenau “Transformator”

techninfohttp://getsoft.net/trafo/index2.html

Ausgehend von den elektromagnetischen Grundgesetzen (Durchflutungs- und Induktionsgesetz) und den elektrischen Netzwerkgleichungen der Primär- und Sekundärseite wird für einen Einphasenkerntransformator das elektrische Ersatzschaltbild schrittweise hergeleitet. Leerlauf- und Kurzschlussversuch demonstrieren, wie man messtechnisch und rechnerisch alle Elemente dieses T-Ersatzschaltbildes bestimmen kann. Reale technische Transformatoren zeigen stromideales Verhalten. Welche Kennwerte, Zeigerdiagramme und Gleichungen zur Beschreibung des Verhaltens stromidealer Transformatoren relevant sind, wird angegeben bzw. hergeleitet. Breiten Raum nimmt das Leerlaufverhalten des Transformators bei Berücksichtigung der nichtlinearen Kennlinie des Kernmaterials ein.
Im Kapitel “Aufgaben” werden qualifizierbare Kennwerte von technischen Transformatoren angegeben. An einer Beispiellösung wird aus diesen Kennwerten die Berechnung der Elemente des vollständigen Ersatzschaltbildes demonstriert. Eigene Aufgabenstellungen sind anhand von umfangreichen Datensammlungen möglich.


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