Schutzklasse
Elektrische Betriebsmittel müssen im Fehlerfall einen Schutz gegen elektrischen Schlag haben. Sie sind diesbezüglich in DIN EN 61140:2016-11 (VDE 0140-1) in Schutzklassen klassifiziert. In der Regel sind Transformatoren aus unserer Fertigung für den Einbau in Geräte oder Anlagen vorgesehen. Sie besitzen deshalb selber keine Schutzklasse, sind aber für Geräte der Schutzklasse I oder II vorbereitet.
- Transformatoren, vorbereitet für Geräte der Schutzklasse I haben einen Schutzleiteranschluss. Dieser ist mit den berührbaren leitenden Teilen verbunden und ist für die feste Verdrahtung der Installation vorgesehen. Daneben verfügen diese Transformatoren mindestens über eine Basisisolation.
- Transformatoren, vorbereitet für Geräte der Schutzklasse II haben keinen Schutzleiteranschluss. Als zusätzliche Sicherheitsvorkehrung dient hier die doppelte oder verstärkte Isolierung.
- Schutzklasse III werden Geräte genannt, bei denen der Schutz gegen elektrischen Schlag auf der Versorgung mit der SELV (engl. Safety Extra-Low Voltage - Sicherheitskleinspannung) oder PELV (engl. Protective Extra-Low Voltage - Schutzkleinspannung) beruht und in denen keine höheren Spannungen als die SELV erzeugt werden.
Streufeldtrafo
Streufeldtransformatoren sind so konstruiert, dass eine verminderte Kopplung zwischen den Wicklungen des Eingangs- und des Ausgangskreises und ein erhöhtes Streufeld vorliegt, was an fest gekoppelten Transformatoren normalerweise unerwünscht ist. Es lassen sich Arbeitskurven mit hohen Leerlaufspannungen und definierten Strom-Spannungswerten bei Last realisieren.
Streufeldtransformatoren können auch bei größeren Leistungen als unbedingt kurzschlußfeste Transformatoren ausgeführt werden, sie stellen jedoch eine sehr aufwändige Sonderbauform dar.
Anmerkung:
Typische Anwendungen für Streufeldtransformatoren sind Gasentladungsbeleuchtungen („Neon-Leuchten“) mit hohen Zündspannungen und daran anschließender Begrenzung des Stromes in der Gasstrecke die nun einen „Kurzschluss“ darstellt.
Für einige Stromrichterschaltungen werden Transformatoren mit erhöhten Kurzschlussspannungen benötigt, die je nach Höhe der Kurzschlussspannung ebenfalls bereits als Streufeldtransformatoren bezeichnet werden können.
Durch Kombinationen einer AC-Drossel und eines fest gekoppelten Transformators lassen sich Schaltungseigenschaften herstellen, die einem Streufeldtransformator vergleichbar sind.
Wegen der aufwändigen Engineeringarbeiten sind Streufeldtransformatoren für Einzelstücke und Kleinstserien kaufmännisch ungünstig.
Sicherheitstransformator
Ein Sicherheitstransformator ist speziell zur Versorgung von SELV (safety extra-low voltage)- oder PELV (protective extra-low voltage) Stromkreisen konzipiert.
Sicherheitstransformatoren bis 10/16kVA 1-/3-phasig werden i.d.R. nach EN61558-2-6 ausgeführt, wobei auch Transformatoren höherer Leistungen nach Absprache zwischen Käufer und Hersteller möglich sind. Diese Transformatoren sind so ausgelegt, dass die Summe aller Ausgangs-Wechselspannungen im Leerlauf maximal 50V beträgt.
Schutzart
Der Schutz von elektrischen Betriebsmitteln, bei Transformatoren und Drosseln durch Abdeckungen und Gehäuse, wird durch die sog. IP-Kennziffern in DIN EN 60529 (VDE 0470-1) beschrieben.
Die Kennbuchstaben IP werden durch zwei Ziffern ergänzt, wobei die erste (0...6) eine Aussage bezüglich des Schutzes gegen Berührung und gegen das Eindringen von Fremdkörpern darstellt. Die zweite Ziffer (0...8) informiert über den Schutz gegen Wasser. Siehe EN / IEC 60529 für weitergehende Informationen.
Gängige Schutzarten von Gehäusen sind IP20, IP23, IP44, IP54 und IP65.
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Ziffer
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Schutz gegen Fremdkörper... |
Schutz
gegen Wasser... |
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0
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Nicht geschützt | Nicht geschützt |
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1
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... größer 50mm / ...Hand | Tropfen senkrecht |
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2
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... größer 12,5mm / ...Finger | Tropfen bis 15° geneigt |
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3
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... größer 2,5mm / ...Werkzeuge | Sprühwasser bis 60° |
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4
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... größer 1mm / ...Leitungen | Spritzwasser jede Richtung |
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5
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Staubgeschützt | Strahl mit Düse |
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6
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Staubdicht | Starken Strahl mit Düse |
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7
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-- | Zeitweiliges Untertauchen |
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8
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-- | Dauerhaftes Untertauchen |
Anmerkung:
Einige Trafohersteller bezeichnen Transformatoren mit IP20 auch, wenn diese kein Gehäuse und keine Abdeckung haben. Argumentiert wird, dass - berührungsgeschützte Anschlussklemmen vorausgesetzt - die Wicklungen durch Isolierbandbandagen oder Kunststoffdeckel geschützt sind. BREMER-Transformatoren kann sich dieser Sichtweise nicht anschließen. Einen Transformator ohne Abdeckung bezeichnen wir mit IP00. Für die Schutzart IP20 verwenden wir entweder fertig gekaufte Stahlblech- oder Kunststoffgehäuse oder wir fertigen zumindest eine Abdeckung aus Aluminium- bzw. Stahl-Lochblech oder aus Kunststoff.
Schaltgruppe
Die Angabe der Schaltgruppe ist bei Dreiphasen-Transformatoren - im Gegensatz zu Einphasen-Transformatoren - unentbehrlich. Sie gibt Auskunft über Schaltungsart und Phasenlage sowie die damit verbundenen möglichen Belastungsarten eines Drehstrom-Transformators.
Die Kennbuchstaben sind:
- Y, y für die Sternschaltung,
- D, d für die Dreieckschaltung,
- Z, z für die Zickzackschaltung,
- I, i für die offene Schaltung der Wicklungen.
- N, n gibt an, ob ein Sternpunkt als äußerer Anschluss heraus geführt wird.
- a weist auf einen Spartransformator hin, (der als Dreiphasen-Transformator immer in Sternschaltung ausgeführt wird).
Der Großbuchstabe wird i.a. für die Oberspannungswicklung, der Kleinbuchstabe für die Unterspannungswicklung verwendet.
Die nachgestellte Kennzahl gibt an, um welches Vielfache von 30°el. der Spannungszeiger der Ausgangsspannung entgegen dem Uhrzeigersinn dem Zeiger der Eingangsspannung nacheilt.
Wenn der Besteller keine anderen Angaben macht, werden BREMER-Drehstromtransformatoren in der Schaltgruppe YNyn0 hergestellt.
Auswahlkriterium der Schaltgruppe ist u.a. die Frage, ob das eingangsseitig speisende System über einen Sternpunkt verfügt und ob die Last eine symmetrische Belastung darstellt, oder ob auch einphasige Lasten gespeist werden sollen. Bei einphasigen (unsymmetrischen) Belastungen spricht man auch von sekundärseitiger Sternpunktbelastung.
Bevorzugte Schaltgruppen für Transformatoren:
- Yy0 - Der Sekundär-Sternpunkt darf nur dann mit dem vollen Laststrom belastet werden, wenn das eingangsseitig speisende Netz über einen Sternpunktleiter verfügt und dieser mit dem Transformatorsternpunkt fest verbunden ist. Anderenfalls kann der Sternpunkt der Ausgangswicklung nur mit ca. 10% belastet werden.
- Dy5 - Sekundär- Sternpunkt voll belastbar
Weitere übliche Schaltgruppen für Transformatoren:
- Dd0 Sternpunkte nicht vorhanden
- Yd5 Sekundär- Sternpunkt nicht vorhanden
- Yz5 Sekundär- Sternpunkt voll belastbar
Die Kerntyp-Leistungen von Transformatoren mit Z-Schaltungen sind kleiner als die vergleichbarer Transformatoren mit Y oder D-Schaltung, sie werden deshalb seltener eingesetzt.
Herausgeführte Sternpunkte (Kennzeichen N oder n) verursachen Mehrkosten gegenüber einer Wicklung ohne herausgeführte Sternpunkte. Es ist deshalb sinnvoll, bei Bestellungen anzugeben, ob die Sternpunkte zugänglich sein müssen.
Beispiele von Schaltgruppen:
Beispiel 1: YNyn0yn0
Stern-Stern-Schaltung mit 2 Sekundärwicklungen und herausgeführten Sternpunkten
- Ein Transformator mit solch einer Schaltgruppe könnte beispielsweise in einer Werkzeugmaschine montiert sein und an einer Sekundärwicklung ein Dreiphasenmotor, an der anderen ein B6-Drehstromgleichrichter nachgeschaltet sein. Die Sekundärwicklungen können für kleine Steuerleistungen und Beleuchtungen mit ca. 10% der Bemessungs-Ausgangsleistung einphasig belastet werden.
Beispiel 2: Dyn5
Dreieck-Stern-Schaltung mit sekundärseitig herausgeführtem Sternpunkt und Phasenwinkel 150°el. zw. Ein- und Ausgang
- An solch einem Transformator könnten beispielsweise drei einphasige Lasten (z.B. drei Heizstäbe) betrieben werden, die betriebsmäßg u.U. nicht gleichzeitig eingeschaltet sind. Der Trafo kann an jeder Phase - unabhängig davon, ob die übrigen Phasen belastet sind - mit dem Bemessungsstrom belastet werden.
Beispiel 3: YNa0
Dreiphasen-Spartransformator
Spartransformator
Ein Spartransformator ist ein Transformator, bei dem Eingangsspannung und Ausgangsspannung von einer gemeinsamen Wicklung abgeleitet werden. In Abhängigkeit des Übersetzungsverhältnisses ergeben sich dadurch z.T. deutlich kleinere und somit preiswertere Baugrößen.
ACHTUNG: Es besteht keine galvanische Trennung zwischen Ein- und Ausgangsstromkreis!
Anmerkung:
Es obliegt der Verantwortung des Anwenders zu prüfen, ob ein Transformator ohne galvanische Trennung eingesetzt werden darf. So ist u.a. zu beachten, ob der Isolationspegel eines am Ausgang des Spartrafos angeschlossenen Gerätes ausreichend ist.
Beispiel: Betrieb eines 115V-Gerätes am europäischen Netz 230V: Wir würden hier i.d.R. vom Einsatz dieses Gerätes mittels eines Spartrafos abraten und einen Transformator mit getrennten Wicklungen empfehlen.
Spartrafo wird im angelsächsischen Raum auch „autotransformer“ genannt.
Siehe auch: Typen- / Kernleistung, Durchgangsleistung
Sekundärwicklung
Die Wicklung des Ausgangsstromkreises eines Transformators wird Ausgangswicklung oder Sekundärwicklung genannt.