20 Jul
2026
Energeks
Öltransformatoren können jahrzehntelang an einem einzigen Ort stehen und nahezu ununterbrochen Energie an Industriebetriebe, Wohnsiedlungen, Photovoltaik-Freiflächenanlagen, Energiespeicher oder Ladestationen für Elektrofahrzeuge übertragen.
Sie haben weder Kolben, Wellen noch Getriebe, die während des Betriebs spektakulär rotieren würden.
Von außen sieht man meist einen Stahlkessel, Durchführungen, Kühler, ein Typenschild und einige Kontrollelemente.
Man könnte den Eindruck gewinnen, dass im Inneren ebenfalls nicht viel passiert.
In Wirklichkeit arbeitet der Transformator jedoch ständig in einem veränderlichen Magnetfeld, überträgt große Ströme und kämpft gegen die im Kern und in den Wicklungen entstehende Wärme.
Jeder zusätzliche Ampere, jede hohe Umgebungstemperatur und jede Betriebsstunde unter hoher Last erhöhen die Wärmemenge, die effektiv abgeführt werden muss.
Aus diesem Grund benötigt ein Öltransformator Öl.
Es dient nicht zur Schmierung beweglicher Teile, da es solche praktisch nicht gibt.
Transformatoröl erfüllt viel wichtigere Aufgaben. Es isoliert die unter Hochspannung stehenden Teile, nimmt die Wärme von den Wicklungen und dem Kern auf und transportiert sie dann zum Kessel und zu den Kühlern.
⚡ Ein Transformator altert nicht allein deshalb, weil die Jahre vergehen. Seine tatsächliche Lebensdauer hängt in hohem Maße von der Temperatur ab, bei der er diese Jahre verbracht hat.
Dieser Artikel wurde für Planer, Ausführende, Investoren und Verantwortliche für die Auswahl von Transformatoren in Industriebetrieben, Anlagen für erneuerbare Energien, Energiespeichersystemen, Gewerbegebäuden oder kritischer Infrastruktur erstellt.
Wir erklären, wie ein Transformator Energie überträgt, woher die Verluste kommen, wie Öl gleichzeitig kühlen und isolieren kann und wie sich die Kühlsysteme ONAN und ONAF unterscheiden.
Wir zeigen auch, warum eine 20-prozentige Überlastung eines Transformators deutlich mehr als 20 % zusätzliche Wärme erzeugen kann.
Lesezeit: ~9 Minuten.
Ein Transformator erzeugt keine Energie. Er verändert ihre Parameter
Energie kann weder aus dem Nichts erzeugt noch endgültig vernichtet werden.
Sie kann jedoch umgewandelt, übertragen, gespeichert und in verschiedenen Formen dissipiert werden.
Ein Kraftwerk "erzeugt" also keine Energie im wörtlichen Sinne.
Es wandelt die chemische Energie des Brennstoffs, die Sonnenstrahlung, die Wind-, Wasser- oder Kernenergie in elektrische Energie um.
Der Transformator vollzieht den nächsten Schritt dieser energetischen Staffel.
Er erzeugt keine neuen Kilowattstunden, sondern überträgt Energie von einem Stromkreis in einen anderen und verändert ihre Parameter, damit sie sicher übertragen, verteilt und genutzt werden kann.
Die Hauptaufgabe eines Transformators ist die Änderung der Wechselspannung.
In einem typischen Verteilnetz kann er die Mittelspannung, z.B. 15 kV oder 20 kV, auf das 400-V-Niveau absenken, das von Maschinen, Gebäudeinstallationen, Schaltanlagen und anderen Niederspannungsverbrauchern genutzt wird.
In anderen Anwendungen arbeitet der Transformator in die entgegengesetzte Richtung und erhöht die Spannung. Dies geschieht unter anderem in Kraftwerken, Photovoltaik- und Windparks, wo die elektrische Energie auf ein Niveau gebracht werden muss, das einen effizienten Transport über größere Entfernungen ermöglicht.
Man kann einen Transformator mit einem Getriebe im Auto vergleichen. Das Getriebe erhöht nicht die Motorleistung, sondern verändert das Verhältnis von Drehzahl und Drehmoment. Der Transformator verändert auf ähnliche Weise das Verhältnis von Spannung und Strom und passt die Energie an die Bedingungen im jeweiligen Teil der Anlage an.
Wenn die Spannung abgesenkt wird, kann auf der Sekundärseite ein höherer Strom fließen. Wenn die Spannung erhöht wird, sinkt der Strom entsprechend. In einem idealen Transformator wären Eingangs- und Ausgangsleistung gleich. Ein reales Gerät verursacht jedoch immer gewisse Verluste, da ein Teil der übertragenen Energie in Form von Wärme dissipiert wird.
Ein Verlust von einem Prozent klingt vielleicht harmlos, aber bei einem Transformator, der 1 MW überträgt, entspricht das etwa 10 kW Wärme. Das ist so, als würden im Inneren des Stahlkessels rund um die Uhr mehrere Heizlüfter arbeiten.
Die Wärme muss von den Wicklungen und dem Kern aufgenommen und anschließend an die Umgebung abgegeben werden. Ohne effektive Kühlung würde die Temperatur der heißesten Teile des Transformators schnell ansteigen, die Isolierung altern schneller und die Lebensdauer des Geräts würde sich verkürzen.
Was passiert zwischen den Wicklungen?
Im Inneren eines klassischen Transformators befinden sich eine Primärwicklung, eine Sekundärwicklung und ein gemeinsamer Magnetkern. Die Primärwicklung ist mit der Stromquelle verbunden, die Sekundärwicklung gibt die Energie an den weiteren Teil der Anlage ab.
Beide Wicklungen liegen nahe beieinander, sind aber nicht direkt elektrisch verbunden. Die Energie fließt nicht über einen gewöhnlichen Leiter zwischen ihnen.
Ihr Träger ist das veränderliche Magnetfeld.
Wenn an die Primärwicklung eine Wechselspannung angelegt wird, beginnt ein Strom durch sie zu fließen. Um die Wicklung herum entsteht ein veränderliches Magnetfeld, das vom Kern gebündelt und geführt wird. Dieses Feld erfasst auch die Sekundärwicklung und induziert in ihr eine Spannung.
Dieses Phänomen wird als elektromagnetische Induktion bezeichnet.
Das wichtigste Wort hier ist "veränderlich". Ein konstantes Magnetfeld würde keine kontinuierliche Spannungsinduktion in der zweiten Wicklung ermöglichen. Deshalb arbeitet ein klassischer Transformator mit Wechselstrom.
Im europäischen Stromnetz beträgt die Frequenz 50 Hz. Das Magnetfeld im Kern ändert daher ständig seinen Wert und seine Richtung. Der Kern wird mehrere Dutzend Mal pro Sekunde ummagnetisiert.
Die Sekundärspannung hängt in erster Linie vom Windungsverhältnis der beiden Wicklungen ab. Wenn die Mittelspannungswicklung mehr Windungen hat als die Niederspannungswicklung, senkt der Transformator die Spannung ab.
Beispielsweise entspricht eine Spannungsänderung von 15.000 V auf 400 V einem Übersetzungsverhältnis von etwa 37,5 zu 1. Das bedeutet jedoch nicht, dass der gesamte Transformator-Entwurf auf eine einfache Division reduziert werden kann. Der Konstrukteur muss auch Spannungsabfälle, die Kurzschlussspannung, die Stufenregelung, die Stromdichte, den magnetischen Fluss, die Betriebstemperatur und die Isolationsanforderungen berücksichtigen.
Warum besteht der Kern nicht aus einem massiven Stück Stahl?
Auf den ersten Blick könnte ein massiver Stahlblock einfacher und robuster erscheinen. In einem Transformator würde er jedoch sehr große Verluste verursachen.
Das veränderliche Magnetfeld induziert Ströme nicht nur in der Sekundärwicklung. Es können auch Ströme im Inneren des Kernmaterials entstehen. Diese werden als Wirbelströme bezeichnet.
Man kann sie sich als kleine elektrische Wirbel vorstellen, die im Stahl zirkulieren. Sie verrichten keine nutzbare Arbeit. Stattdessen erwärmen sie den Kern und erhöhen den Energieverbrauch.
Um dieses Phänomen zu begrenzen, wird der Kern eines Transformators aus dünnen, voneinander isolierten Elektroblechen gefertigt. Jede Schicht unterbricht den Weg für große Wirbelströme. Dadurch wird die erzeugte Wärmemenge erheblich reduziert.
Dies ist jedoch nicht die einzige Verlustquelle im Kern. Das magnetische Material muss ständig ummagnetisiert werden. Seine Struktur reagiert nicht vollständig widerstandslos auf die Feldänderung. Dieses Phänomen wird als magnetische Hysterese bezeichnet.
Aus diesem Grund nimmt der Transformator auch dann eine gewisse Energie auf, wenn auf der Sekundärseite kein nennenswerter Verbraucher angeschlossen ist.
Was sind Leerlauf- und Lastverluste im Transformator?
Die im Transformator auftretenden Verluste lassen sich in zwei Hauptgruppen unterteilen:
Leerlaufverluste
Lastverluste
Die Leerlaufverluste treten auf, wenn der Transformator unter Spannung steht.
Es spielt keine große Rolle, ob das Produktionswerk auf Hochtouren läuft oder alle Maschinen abgeschaltet sind. Solange die Primärwicklung unter Spannung steht, wird der Kern ummagnetisiert und es entstehen Verluste.
Man kann dies mit einem Auto vergleichen, das bei laufendem Motor steht. Das Fahrzeug bewegt sich nicht, verbraucht aber weiterhin Kraftstoff.
Im Falle des Transformators bedeutet dies, dass rund um die Uhr Energie verbraucht wird, auch nachts, an Wochenenden und während Produktionsstillständen. Deshalb sind die Leerlaufverluste besonders in Objekten von Bedeutung, in denen der Transformator die meiste Zeit mit geringer Last arbeitet.
Selbst einige hundert Watt, die ununterbrochen über ein Jahr verbraucht werden, summieren sich auf Tausende von Kilowattstunden. Bei größeren Einheiten können diese Werte noch höher sein.
Die Lastverluste treten hingegen hauptsächlich in den Wicklungen auf und steigen mit dem durch sie fließenden Strom.
Sie resultieren aus dem Widerstand des Leiters, unabhängig davon, ob die Wicklung aus Kupfer oder Aluminium besteht.
In der Branche werden sie oft als Kupferverluste bezeichnet, auch wenn die Wicklung aus Aluminium ist. Der Name bezieht sich auf die Art des Phänomens, nicht immer auf das tatsächliche Leitermaterial.
Warum bedeuten 20 % mehr Strom etwa 44 % mehr Verluste?
Die Lastverluste steigen annähernd proportional zum Quadrat des Stroms. Dies ist einer der wichtigsten Zusammenhänge, die bei der Auswahl und dem Betrieb eines Transformators zu verstehen sind.
Steigt der Strom um 20 %, steigen die Verluste nicht um 20 %. Man muss den Wert 1,2 quadrieren, was 1,44 ergibt. Das bedeutet etwa 44 % mehr stromabhängige Verluste.
Bei einer Stromerhöhung von 30 % ergibt sich 1,69, also etwa 69 % mehr Verluste.
In der Praxis bedeutet dies, dass eine scheinbar geringe Überlastung einen deutlich schnelleren Anstieg der Wicklungstemperatur verursachen kann. Daher sollte ein Transformator nicht "auf Kante" ausgelegt werden, indem nur die Summe der Nennleistungen der Verbraucher berücksichtigt wird.
Man muss auch das Lastprofil, die Spitzendauer, die Umgebungstemperatur, die Kühlungsart und die Möglichkeit einer zukünftigen Anlagenerweiterung prüfen.
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Was steckt in einem Öltransformator?
Wozu braucht ein Transformator Öl?
Transformatoröl erfüllt zwei Aufgaben, die auf den ersten Blick völlig unterschiedlich erscheinen.
Es muss ein guter elektrischer Isolator sein und gleichzeitig Wärme effektiv transportieren.
Im Transformator herrschen hohe Spannungen und relativ geringe Abstände zwischen den Teilen, die unter unterschiedlichen Potenzialen stehen. Luft hat ebenfalls isolierende Eigenschaften, aber Öl ermöglicht eine hohe elektrische Festigkeit in einer kompakten Bauweise.
Die Flüssigkeit füllt die Räume zwischen den Wicklungen, dem Kern, den Durchführungen, der festen Isolierung und den Konstruktionselementen. Sie reduziert das Risiko von Überschlägen und Entladungen.
Gleichzeitig gelangt das Öl sehr nahe an die Wicklungsoberflächen, also genau dorthin, wo bei Belastung ein erheblicher Teil der Wärme entsteht.
Man kann sagen, es ist das Kreislaufsystem des Transformators.
Es nimmt die Wärme aus dem Inneren auf, transportiert sie in Richtung Kessel und Kühler, gibt sie an die Umgebung ab und kehrt dann zu den Wicklungen zurück, um die nächste Portion Wärmeenergie aufzunehmen.
Ohne diesen Kreislauf würde die lokale Wicklungstemperatur steigen, und die Papierisolierung sowie andere Isolationsmaterialien würden deutlich schneller altern.
Öl funktioniert nur gut, wenn es sauber und trocken ist
Richtig aufbereitetes Transformatoröl hat sehr gute dielektrische Eigenschaften. Das Problem beginnt, wenn Wasser, Verunreinigungen, Feststoffpartikel oder Alterungsprodukte darin auftreten.
Feuchtigkeit kann die Durchschlagspannung des Öls verringern und die Degradation der Zelluloseisolierung beschleunigen. Hohe Temperaturen beschleunigen zudem unerwünschte chemische Reaktionen.
Im Inneren des Transformators arbeitet das Öl mit der festen Isolierung zusammen, die meist auf Basis von Papier und Pressspan gefertigt ist. Zellulosematerialien können Wasser aufnehmen. Unter dem Einfluss von Temperaturänderungen wandert die Feuchtigkeit zwischen Papier und Öl.
Daher ist eine Ölprobe mehr als nur ein aus dem Kessel entnommener Flüssigkeitsanteil. Sie kann eine Informationsquelle über den Zustand des gesamten Isolationssystems sein.
Im Rahmen der Diagnostik werden unter anderem der Wassergehalt, die Durchschlagspannung, der Säuregehalt, der dielektrische Verlustfaktor sowie die im Öl gelösten Gase untersucht. In einigen Fällen werden auch Furanverbindungen analysiert, die Hinweise auf den Alterungsgrad der Zelluloseisolierung geben können.
Besonders nützlich ist die Analyse der gelösten Gase, abgekürzt DGA. Bei lokaler Überhitzung, Teilentladungen oder Lichtbogenbildung können charakteristische Gase entstehen.
Ein einzelner Messwert gibt selten eine vollständige Antwort. Am aussagekräftigsten ist die Beobachtung von Veränderungen über die Zeit. Wenn die Konzentration bestimmter Gase systematisch steigt, kann dies auf einen sich entwickelnden Fehler hindeuten, selbst wenn der Transformator äußerlich noch einwandfrei arbeitet.
Wie zirkuliert das Öl, wenn der Transformator keine Pumpe hat?
In vielen Verteilungstransformatoren erfolgt die Ölzirkulation auf völlig natürliche Weise.
Das Öl an den Wicklungen und am Kern nimmt Wärme auf. Wenn seine Temperatur steigt, sinkt die Dichte der Flüssigkeit geringfügig. Das wärmere Öl beginnt daher aufzusteigen.
An seine Stelle strömt kälteres, dichteres Öl nach.
Auf diese Weise entsteht eine natürliche Zirkulation. Das Phänomen ähnelt der Bewegung von Wasser beim Erhitzen in einem Topf. Das Wasser am Boden erwärmt sich, steigt auf, während der kältere Teil der Flüssigkeit absinkt.
Im Transformator wird die Strömung durch entsprechend angeordnete Ölkanäle gelenkt. Das erwärmte Öl gelangt zum oberen Teil des Kessels, zu den Wellwänden oder den Kühlern. Dort gibt es Wärme an das Metall ab, das sie an die Umgebungsluft überträgt.
Nach dem Abkühlen sinkt das Öl und strömt erneut in Richtung der Wicklungen.
Der gesamte Prozess kann ohne Pumpen ablaufen, vorausgesetzt, dass die Konstruktion des Transformators, die Kühlfläche und die Umgebungsbedingungen eine ausreichende Wärmeübertragungsleistung gewährleisten.
Die Infografik erklärt die natürliche Ölzirkulation in einem Öltransformator ohne Pumpe. Sie zeigt, wie sich das erwärmte Öl an Wicklungen und Kern nach oben bewegt, über die Radiatoren Wärme abgibt, abkühlt und wieder nach unten sinkt. CC: ENERGEKS 2026
Ein Kühler hilft nicht, wenn keine Luft an ihn herankommt
Die Kühler vergrößern die Fläche, über die Wärme vom Öl an die Luft abgegeben werden kann. Je größer die Tauschfläche, desto effektiver kann der Transformator gekühlt werden.
Selbst der bestkonstruierte Kühler arbeitet jedoch nicht richtig, wenn ihm der freie Luftstrom fehlt.
Das ist eines der Probleme, die erst nach der Installation des Transformators auftreten.
Das Gerät kann zu nah an der Wand aufgestellt sein. Der Stationsraum kann zu kleine Lüftungsöffnungen haben. Der Luftstrom kann durch Kabeltrassen, zusätzliche Schaltanlagen oder am Transformator gelagerte Materialien eingeschränkt sein.
In einer solchen Situation beginnt der Transformator, sich mit Luft zu kühlen, die er zuvor selbst erwärmt hat.
Man kann dies mit einem Computer vergleichen, bei dem die Lüftungsschlitze zugeklebt wurden. Alle Kühlelemente sind noch vorhanden, aber die heiße Luft kann nicht mehr effektiv abgeführt werden.
Die Temperatur in der Station steigt allmählich an, und der Unterschied zwischen Öl- und Umgebungstemperatur reicht nicht mehr aus, um die erforderliche Wärmemenge abzuführen.
Wie funktioniert die ONAN-Kühlung?
ONAN ist eines der gebräuchlichsten Kühlsysteme für Öltransformatoren. Die Abkürzung steht für Oil Natural Air Natural.
Der erste Begriff besagt, dass das Isolier- und Kühlmedium Öl ist. Die Bezeichnung "Natural" bedeutet, dass sich das Öl im Transformator aufgrund natürlicher Dichteunterschiede ohne Pumpen bewegt.
Das zweite "Natural" bezieht sich auf den Luftstrom um Kessel und Kühler. Die Luft bewegt sich ebenfalls auf natürliche Weise, ohne Ventilatoren.
Ein solches System ist einfach, leise und zuverlässig. Das Fehlen von Ventilatoren bedeutet weniger Komponenten, die Strom, Steuerung und Wartung benötigen. Es gibt auch keine Motoren, Lager oder Lüftungssysteme, die ausfallen könnten.
Die Einschränkung ist die Kühlleistung. Der Transformator kann nur so viel Wärme abgeben, wie die natürlich strömende Luft aufnehmen kann.
Daher wird derselbe Transformator im Freien anders arbeiten als in einer engen Station mit eingeschränkter Belüftung. Auch die Umgebungstemperatur spielt eine Rolle. An einem heißen Tag ist die Wärmeabgabefähigkeit geringer als im Winter.
ONAF erhöht nicht die Transformatorleistung. Es erweitert die Kühlmöglichkeiten
ONAF steht für Oil Natural Air Forced.
Das Öl im Transformator zirkuliert weiterhin auf natürliche Weise. Die Art und Weise, wie die Luft über die Kühler strömt, ändert sich jedoch. Sie wird durch Ventilatoren erzwungen.
Die Ventilatoren erhöhen die Luftmenge, die über die Kühlflächen strömt, wodurch der Transformator Wärme schneller an die Umgebung abgeben kann.
Sie verändern jedoch nicht die Übersetzung des Transformators, vergrößern nicht den Wicklungsquerschnitt und erzeugen keine zusätzliche elektrische Energie. Sie ermöglichen lediglich die Abfuhr einer größeren Wärmemenge, die bei höherer Last entsteht.
Aus diesem Grund haben einige Transformatoren zwei Leistungsangaben auf dem Typenschild. Der niedrigere Wert gilt für den Betrieb im ONAN-System, der höhere für den Betrieb mit eingeschalteten Ventilatoren im ONAF-System.
Man kann dies mit einem Computerprozessor vergleichen. Ein zusätzlicher Lüfter verändert nicht die Anzahl der Kerne und baut die Elektronik nicht um. Er ermöglicht es jedoch, die hohe Leistung länger aufrechtzuerhalten, ohne die zulässige Temperatur zu überschreiten.
Das ONAF-System benötigt eine Hilfsstromversorgung, Temperatursensoren, eine Steuerungsautomatik und eine regelmäßige Überprüfung der Ventilatoren. Wenn der Transformator ständig die nur bei eingeschalteter Fremdbelüftung verfügbare Leistung nutzt, kann ein Ventilatorausfall schnell zu einem Problem für die gesamte Anlage werden.
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Die wärmste Stelle kann sich tief in der Wicklung befinden
Die Öltemperatur ist ein wichtiger Parameter, zeigt aber nicht immer das vollständige Bild.
Die höchste Temperatur kann lokal im Inneren der Wicklung auftreten. Diese Stelle wird als Hot Spot bezeichnet.
Die Temperatur des Hot Spots ist entscheidend für die Haltbarkeit der Isolierung. Das Öl im oberen Teil des Kessels kann noch eine akzeptable Temperatur haben, während die Isolierung an einem Wicklungsabschnitt bereits deutlich stärker erhitzt ist.
Die Temperaturverteilung wird beeinflusst durch die Wicklungskonstruktion, die Anordnung der Ölkanäle, die Last, die Umgebungstemperatur, das Vorhandensein von Oberschwingungen und den Zustand des Kühlsystems.
Zwei Transformatoren können eine ähnliche Öltemperatur, aber unterschiedliche Hot-Spot-Temperaturen aufweisen. Daher sollte sich eine professionelle Beurteilung der Belastbarkeit nicht allein auf die Anzeige eines einzigen Messwerts beschränken.
Kann ein Öltransformator überlastet werden?
Eine kurzzeitige Überlastung muss nicht sofort zu einem Ausfall führen.
Der Transformator hat eine große thermische Trägheit. Kern, Wicklungen, Kessel und Öl erwärmen sich nicht augenblicklich. Wenn das Gerät zuvor mit geringer Last betrieben wurde, verfügt es möglicherweise über eine gewisse thermische Reserve.
Das bedeutet jedoch nicht, dass jeder Transformator um einen beliebigen Wert sicher überlastet werden kann.
Entscheidend sind die Umgebungstemperatur, die Ausgangstemperatur von Öl und Wicklungen, die Dauer der Überlastung, das vorherige Lastprofil, die Konstruktion des Geräts, die Kühlungsart und der Isolationszustand.
Ein Transformator, der mehrere Stunden bei 30 % Last lief, verhält sich anders als eine Einheit, die den ganzen Tag bei 95 % Last in einer heißen Station an einem Sommernachmittag betrieben wurde.
Bei einer Überlastung steigen die Wicklungsverluste schnell an. Zuerst erwärmen sich lokale Bereiche des Leiters und der Isolierung. Später steigt die Temperatur von Öl, Kessel und den übrigen Komponenten.
Die tückischste Folge ist nicht immer die sofortige Abschaltung. Der Transformator kann weiterarbeiten, aber die erhöhte Temperatur beschleunigt die Alterung der Zelluloseisolierung.
Man kann dies mit regelmäßigem Fahren bei sehr hohen Drehzahlen vergleichen.
Der Motor muss nicht am selben Tag kaputtgehen, aber seine Teile verschleißen schneller.
Wechselrichter und Ladegeräte können die Arbeitsbedingungen verändern
In modernen Anlagen sagt die Nennleistung nicht alles aus.
Energiespeicher, Photovoltaik-Freiflächenanlagen, Wechselrichter, USV-Anlagen, Serverräume, geregelte Antriebe und Ladestationen für Elektrofahrzeuge können Stromoberschwingungen erzeugen.
Oberschwingungen erhöhen die Zusatzverluste in den Wicklungen und den metallischen Konstruktionsteilen. Sie können auch zu einer stärkeren Erwärmung der Neutralleiter führen und die tatsächliche Temperaturverteilung im Transformator verändern.
Daher kann die Aussage "Die Verbraucher nehmen 900 kW auf, also reicht ein 1000-kVA-Transformator" eine zu große Vereinfachung sein.
Man muss den Leistungsfaktor, die Art der Verbraucher, den Oberschwingungsgehalt, die Gleichzeitigkeit der Last, die Lastspitzen und die zu erwartende Anlagenerweiterung prüfen.
Ein Transformator, der ausschließlich nach seiner Leistung ausgewählt wurde, mag formal die Anforderungen erfüllen, aber dennoch unter ungünstigen thermischen Bedingungen arbeiten.
Öltransformator oder Trockentransformator?
Öl- und Trockentransformatoren erfüllen die gleiche grundlegende Funktion.
Sie nutzen die elektromagnetische Induktion zur Spannungsänderung.
Sie unterscheiden sich vor allem in der Art und Weise, wie Isolierung und Kühlung realisiert sind.
Bei einem Öltransformator befinden sich Kern und Wicklungen in einer Isolierflüssigkeit.
Das Öl erhöht die elektrische Festigkeit des Systems und führt die Wärme direkt aus dem Inneren des Geräts ab.
Bei einem Trockentransformator sind die Wicklungen durch feste Materialien, oft Harz, geschützt, und die Kühlung erfolgt hauptsächlich über Luft.
Öltransformatoren werden oft für den Einsatz im Freien, bei größeren Leistungen und dort gewählt, wo hohe Effizienz und effektive Wärmeabfuhr zählen.
Sie können im Verhältnis zu ihrer Leistung auch eine relativ kompakte Bauweise aufweisen.
Trockentransformatoren werden gerne in Gebäuden, öffentlichen Einrichtungen, Einkaufszentren, Krankenhäusern und Industriebetrieben eingesetzt, insbesondere dort, wo die Begrenzung von Isolierflüssigkeit wichtig ist.
Man kann jedoch nicht sagen, dass eine Technologie immer sicher und die andere immer problematisch ist.
Ein Öltransformator benötigt eine ordnungsgemäße Ölretention, Brandschutz, einen geeigneten Aufstellort und eine Kontrolle des Flüssigkeitszustands.
Ein Trockentransformator benötigt eine effektive Belüftung, Schutz vor Staub und Feuchtigkeit sowie geeignete thermische Bedingungen.
Die Wahl sollte aus einer Analyse der gesamten Anlage resultieren, nicht aus einem einzigen Parameter oder einem Werbeslogan.
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Was ist der Unterschied zwischen einem Öltransformator und einem trockenen Harztransformator?
Der Transformator arbeitet korrekt, aber die Station überhitzt trotzdem
Stellen Sie sich einen Betrieb vor, in dem der Transformator leistungsmäßig richtig ausgelegt wurde. Nach einigen Jahren wird die Produktion erweitert, aber die Last überschreitet weiterhin nicht den Nennwert des Geräts.
Im Stationsraum tauchen jedoch neue Kabeltrassen, eine zusätzliche Schaltanlage und Konstruktionselemente auf. Ein Teil der Lüftungsöffnungen wird eingeschränkt, und in der Nähe der Kühler werden Materialien gelagert.
Im Winter arbeitet das System ohne größere Probleme. Im Sommer steigt jedoch die Temperatur in der Station.
Der Transformator ist formal nicht überlastet. Er hat jedoch zunehmend Probleme mit der Wärmeabfuhr, da die Kühllufttemperatur höher ist und der Luftstrom um die Kühler eingeschränkt wurde.
In einem solchen Fall muss nicht die zu geringe Geräteleistung das Problem sein. Die Ursache kann in der Stationsbelüftung liegen.
Das Ersetzen des Transformators durch ein größeres Modell ohne Verbesserung des Luftstroms löst das Problem nicht. Auch das größere Gerät muss seine Wärme irgendwo abgeben.
Daher sollte man vor einer Entscheidung das tatsächliche Lastprofil, die Temperatur in der Station, den Zustand der Kühler, die Funktion der Ventilatoren, die freie Luftzirkulation und das Vorhandensein von Oberschwingungen analysieren.
Die kVA-Leistung ist der Beginn des Gesprächs, nicht die fertige Antwort
Die Nennleistung ist einer der wichtigsten Parameter eines Transformators, aber sie sollte nicht das einzige Auswahlkriterium sein.
Man muss wissen, wie lange das Gerät nahe der maximalen Last arbeiten wird, ob kurzzeitige Spitzen auftreten, wie hoch die Umgebungstemperatur ist und ob der Transformator in einem Gebäude, einer Containerstation oder im Freien aufgestellt wird.
Wichtig ist auch, ob die Anlage Wechselrichter, Ladegeräte, USV-Systeme und andere nichtlineare Verbraucher umfasst. Man sollte die geplante Erweiterung, die Belüftungsbedingungen, den zulässigen Geräuschpegel und die Kosten der über viele Jahre verlorenen Energie berücksichtigen.
Ein Transformator mag ausreichend Leistung haben, aber gleichzeitig die falsche Schaltgruppe, Kurzschlussspannung, Verluststufe, Abmessungen, Art der Klemmenanordnung oder Ausrüstung aufweisen.
Genau deshalb beginnt die korrekte Transformatorauswahl mit dem Verständnis der Anlage, nicht mit der Angabe eines einzigen Katalogwerts.
Ein guter Transformator arbeitet einfach ruhig
Ein Öltransformator kann jahrzehntelang nahezu ununterbrochen Fabriken, Siedlungen, Photovoltaik-Freiflächenanlagen und Energiespeicher versorgen. Auch wenn er von außen unbeweglich bleibt, arbeiten in seinem Inneren ununterbrochen das Magnetfeld, die Wicklungen und das Öl, das gleichzeitig isoliert und Wärme abführt.
Die beste Arbeit eines Transformators ist nicht spektakulär.
Die bewusste Auswahl eines Transformators beginnt nicht mit dem Durchblättern eines Katalogs, sondern mit dem Verständnis dafür, wie das Gerät in einer konkreten Anlage arbeiten wird.
Wenn Sie bis hierher gelesen haben, wissen Sie bereits, dass sich hinter dem scheinbar einfachen Leistungswert auch Verluste, Temperatur, Kühlungsart, Einbaubedingungen und das tatsächliche Lastprofil verbergen.
Genau dieser Ansatz ermöglicht es, zufällige Entscheidungen zu vermeiden und einen Transformator auszuwählen, der nicht nur am Tag der Inbetriebnahme, sondern auch nach vielen Betriebsjahren stabil arbeitet.
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