Grundlagen und Betrieb von Transformatoren

1. Warum wird die Sekundärseite des Trafos geerdet?

Es wird auf der sekundären Erdung verhindert, dass gefährliche Situationen im Falle einer Entladung von der Primär- zur Sekundärseite entstehen.

2. Warum darf die Sekundärseite nicht kurzgeschlossen werden?

Bei Spannungswandlern zirkulieren sehr intensive Ströme, die den Transformator beschädigen können. Daher sollte das Messgerät bei der Demontage nicht kurzgeschlossen werden.

3. Wozu werden Transformatoren verwendet?

Sie dienen in Hochspannungsnetzen dazu, hohe Spannungen für Messgeräte zu isolieren und hohe Spannungen sowie Stromstärken auf messbare Werte zu transformieren.

4. Was ist die Kurzschlussspannung?

Die Kurzschlussspannung ist diejenige Spannung, die primär angelegt werden muss, damit bei kurzgeschlossener Sekundärseite der Nennstrom fließt.

5. Wie erreicht man eine hohe Kurzschlussspannung?

Durch die Anordnung der Wicklungen wird die primäre Reaktanz erhöht, was die Induktion und damit die interne Impedanz des Transformators steigert.

6. Wie variiert die Ausgangsspannung bei Last?

• Kondensator: Die Ausgangsspannung steigt.
• Widerstand: Die Ausgangsspannung sinkt.
• Spule: Die Ausgangsspannung sinkt.

7. Arten der Kühlung bei Transformatoren

• Natürlich: Umgebungsluft.
• Forced Air: Ein Ventilator treibt Luft über den Transformator.
• Natur- und Ölkreislauf: Öl wird durch Kühlelemente gepumpt, die durch natürliche Luft gekühlt werden.
• Forced Air und Öl: Öl wird durch Kühlelemente gepumpt und luftgekühlt.
• Wasser- und Ölkreislauf: Öl wird durch wassergekühlte Kühlelemente gepumpt.

8. Was ist der Magnetisierungsstrom?

Es ist der Teil des Stromes im Leerlauf, der zu Verlusten im Eisen führt, die sich als Wärme manifestieren.

9. Wie bestimmt man die Polarität?

Setzen Sie eine Brücke zwischen die linken Klemmen und ein Voltmeter zwischen die rechten Klemmen. Speisen Sie die Primärwicklung mit einer Spannung (V). Ist der Messwert höher als die Eingangsspannung, ist der Transformator additiv, andernfalls subtraktiv.

Einphasentransformatoren

Ein Einphasen-Transformator besteht aus zwei Spulen (Primär- und Sekundärwicklung) ohne elektrischen Kontakt, die auf einem Eisenkern gewickelt sind. Die Leistungsmessung im Leerlauf bestimmt die Magnetisierungsverluste (Eisenverluste).

Kurzschlussspannungen nach Typ

• Messspannung: < 1%
• Phasentransformator: 4–10%
• Isolatortyp: 10%
• Spielzeugtransformator: 20%
• Klingeltrafo: 40%
• Experimentell: 70%
• Stelltransformator: 100%

Spannungswandler

Die Klemmen sind mit U und V (primär) sowie u und v (sekundär) gekennzeichnet. Sie messen die Betriebsspannung praktisch im Leerlauf.

Stromwandler

Diese haben einen niedrigen Innenwiderstand und werden sekundär praktisch kurzgeschlossen. Da sich die Ströme umgekehrt proportional zur Windungszahl verhalten, hat die Primärseite nur wenige Windungen. Wichtig: Stromwandler dürfen niemals offen betrieben werden; beim Entfernen des Messgeräts müssen die Ausgangsklemmen kurzgeschlossen werden.

Drehstromtransformatoren

Diese dienen zur Transformation von Dreiphasen-Wechselspannungen. Sie nutzen meist Kerne mit 3 oder 5 Säulen. Die Wicklungen können in Stern- oder Dreieckschaltung verbunden werden.