Was ist ein Trenntransformator?
Ein Trenntransformator ist ein Transformator, bei dem der primäre und der sekundäre Stromkreis nicht durch Leiter verbunden sind.
Transformatoren dienen zur Änderung der Versorgungsspannung. In einem typischen Stromkreis sind die Leiter von der Stromversorgung bis zu den Verbrauchsgeräten verbunden, aber durch den Einsatz eines Trenntransformators können die Leiter der Stromversorgung und der Verbrauchsgeräte getrennt werden.
Die meisten für Stromversorgungsanwendungen verwendeten Transformatoren sind Trenntransformatoren.
Anwendungen von Trenntransformatoren
Trenntransformatoren werden in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt, von der industriellen Stromversorgung bis hin zur Stromversorgung von Haushalten. Zu den spezifischen Anwendungen gehören:
- Stromumwandlung in Kraftwerken und Umspannwerken
- Blitzschutz von Büroautomationsgeräten
- Stromversorgung von Fabriken und gewerblichen Anlagen
- Alte Wechselstromadapter
- Stromübertragung in allgemeinen Haushalten
- Rauschunterdrückung bei Halbleiterprodukten
Wie bereits erwähnt, werden Trenntransformatoren häufig für die Stromübertragung und -verteilung eingesetzt. Sie können auch zur Rauschunterdrückung und für den Blitzschutz eingesetzt werden.
Funktionsweise von Trenntransformatoren
Trenntransformatoren sind Geräte, die durch elektromagnetische Induktion transformieren und isolieren. Sie bestehen aus Primär- und Sekundärwicklungen, einem Eisenkern und einem Gehäuse.
Die Primärwicklung ist die Wicklung, die die Spannung/Leistung aus dem Stromnetz aufnimmt. In der Mitte der Wicklung befindet sich ein Eisenkern und die Sekundärwicklung wird durch denselben Eisenkern geführt. Aufgrund dieser Struktur wirkt zwischen den Wicklungen eine elektromagnetische Induktion, die der Sekundärwicklung eine Spannung zuführt, die der Anzahl der Windungen in der Primär- und Sekundärwicklung entspricht.
Das Verhältnis der Windungszahlen der Primär- und Sekundärwicklungen wird als Windungsverhältnis bezeichnet. Je mehr Windungen die Primärwicklung hat, desto höher ist das Windungsverhältnis. Je größer das Windungsverhältnis ist, desto geringer ist die Spannung, die von der Primärwicklung aufgenommen und an die Sekundärwicklung weitergeleitet wird.
Weitere Informationen über Trenntransformatoren
1. Isolierte und nicht isolierte Trenntransformatoren
Übliche Leistungstransformatoren sind isolierte Transformatoren, aber in seltenen Fällen werden auch nicht isolierte Transformatoren verwendet. Trenntransformatoren sind Transformatoren, bei denen die Sekundärwicklung Teil der Primärwicklung ist. Aufgrund ihres Aufbaus werden nicht isolierte Trenntransformatoren auch als Einwickeltransformatoren bezeichnet.
Im Gegensatz dazu werden isolierte Trenntransformatoren als Doppelwicklungs-Transformatoren bezeichnet. Einwickeltransformatoren benötigen weniger Kupferdraht für die Wicklungen und sind daher billiger als Doppelwickeltransformatoren. Da die Primärseite jedoch nicht von der Sekundärseite isoliert ist, besteht die Gefahr, dass sich eine abnormale Spannung auf der Primärseite (z. B. durch Blitzschlag) auf die Sekundärseite ausbreitet und die Verbrauchsgeräte zerstört. Einwickeltransformatoren werden auf Brückenkränen und in Funkgeräten verwendet, um deren Größe zu verringern.
2. Trenntransformatoren und Lärm
Trenntransformatoren werden u. a. zur Rauschunterdrückung eingesetzt. Normale Trenntransformatoren können jedoch nur niederfrequentes Rauschen (Gleichtaktrauschen), nicht aber hochfrequentes Rauschen (Normalmodusrauschen) beseitigen. Zur Unterdrückung des Normalmodus-Rauschens gibt es Transformatoren mit elektrostatischer Abschirmung an den Primär- und Sekundärwicklungen.
Da elektrische Geräte immer ausgefeilter und kompakter werden, liegen die Schaltkreise enger beieinander und die Störfestigkeit nimmt tendenziell ab. Das Eindringen von Rauschen in elektrische und elektronische Schaltungen kann den Systembetrieb stark beeinträchtigen. Die Störanfälligkeit ist ein Nachteil der zunehmend miniaturisierten Halbleiterkomponenten.
Unter anderem sind die Steuergeräte, die das System kontrollieren, aufgrund der hohen Integration der Chips nicht immun gegen Rauschen. Gelangt Rauschen in solche Bauteile, kann es zu Systemstörungen und internen Datenfehlern führen, die nicht wiederhergestellt werden können. Daher sind Maßnahmen zur Rauschunterdrückung wie die Verwendung von Trenntransformatoren mit elektrostatischer Abschirmung für Halbleiterprodukte unerlässlich.
3. Trenntransformatoren und Erdung
Obwohl die Primär- und Sekundärwicklungen eines Trenntransformators isoliert sind, besteht die Gefahr, dass sich die Wicklungen im Falle eines Erdbebens oder eines anderen Unfalls miteinander vermischen können. Wenn sich die Wicklungen vermischen, besteht die Gefahr, dass sich die Spannung von der Hochspannungsseite auf die Niederspannungsseite ausbreitet, was zu einem Stromschlag führen kann.
Aus diesem Grund müssen Transformatoren über Hochspannung an einem Punkt auf der Niederspannungsseite geerdet werden. Die in diesem Fall verwendete Erdung ist eine Erdung der Klasse B, die mit dem niederspannungsseitigen Nullpunkt des Trenntransformators und der Antikollisionsplatte usw. verbunden ist. Die Erdung des Trenntransformators mit der Klasse B erleichtert den Leckageerkennungsgeräten die Erkennung von Leckströmen und verringert die bei einer Kollision eintretende Spannung.