Dreiphasenwechselstrom-Transformator
(Weitergeleitet von Drehstromtransformator)
Ein Dreiphasenwechselstrom-Transformator, Dreiphasentransformator oder Drehstromtransformator fasst die zur Transformation in einem Dreiphasensystem notwendigen drei einzelnen Transformatoren zu einem einzigen zusammen. Typischerweise sind Leistungstransformatoren als Dreiphasentransformator ausgeführt. Der erste Dreiphasentransformator wurde 1890 von Michail Dolivo-Dobrowolski bei der AEG in Berlin gebaut, nachdem er dort zuvor das Dreiphasensystem entwickelt hatte.<ref> <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20101024102620
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Aufbau
Dreiphasentransformatoren sind ähnlich wie einphasige Transformatoren aufgebaut. Im Unterschied zu diesen bestehen Primär- und Sekundärseite jedoch aus jeweils drei getrennten Wicklungen – üblicherweise mit U, V, W für die Oberspannungsseite und u, v, w für die Unterspannungsseite bezeichnet –, die auf einem weichmagnetischen Eisenkern, der üblicherweise einem „geschlossenen E“ ähnelt, untergebracht sind (siehe nebenstehende Skizze). Die drei mit den Spulen bewickelten Teile des Kernes werden Schenkel genannt, die Eisenkern-Brücke über die drei Schenkel Joch. Die Ober- und Unterspannungswicklung jeder Phase wird im einfachsten, üblichen Fall auf dem gleichen Schenkel angebracht, getrennt durch Isolationsmaterial und im späteren Einsatz bei großen Transformatoren auch Öl. Es gibt aber auch Fünfschenkelkerne (siehe unten). Die Kerne sind aus Texturblech einer Dicke von beispielsweise 0,35 mm so zusammengesetzt, dass der magnetische Fluss möglichst in Texturrichtung verläuft.
Zur gedanklichen Herleitung des Gesamtaufbaues geht man zunächst von drei Einphasentransformatoren für jeweils eine Phase aus – jeder mit einem Wickel und einem geschlossenen Kern. Der nicht bewickelte Schenkel, der Rückflussschenkel, dient dazu, den magnetischen Kreis zu schließen. Nun denkt man sich die drei Transformatoren sternförmig am Rückflussschenkel aneinander gefügt, sodass ein gemeinsamer Rückflussschenkel für alle drei Transformatoren entsteht. Bei einem symmetrisch belasteten Dreiphasensystem, d. h. bei gleicher Belastung aller drei Außenleiter, heben sich im gemeinsamen Rückflussschenkel des Eisenkerns die magnetischen Flüsse aufgrund der Phasenverschiebung gegenseitig auf, weshalb der Rückflussschenkel entfallen kann. Somit kann der Kern, wie in der Skizze dargestellt, als Dreischenkelkern ausgeführt werden.
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}} B. R. Oswald: Vorlesung Elektrische Energieversorgung I Skript Transformatoren (Korrigierte Ausgabe 2005), Lehrmaterial der Universität Hannover / Institut für Energieversorgung und Hochspannungstechnik, abgerufen am 6. Feb. 2019</ref>.
Wie die in Summe sechs Anschlüsse je Seite eines Dreiphasentransformators miteinander verschaltet werden, wird durch die Schaltgruppe bestimmt. Übliche Verschaltungen sind Stern- und Dreieckschaltung, die im Prinzip auf beiden Seiten beliebig kombiniert werden können. Dadurch ergeben sich zwischen den Außenleiterspannungen der Ober- bzw. Unterspannungsseite unterschiedliche Phasenverschiebungen, die nicht nur 0° bzw. 180° wie bei einphasigen Transformatoren betragen können. In diesen Fällen wird das Übersetzungsverhältnis durch einen komplexen Faktor ausgedrückt, der zusätzlich die Phasenverschiebung beinhaltet. Aus diesem Grund ist bei Parallelbetrieb von mehreren Dreiphasentransformatoren die Schaltgruppe zu beachten.
Beispiel
Die Schaltgruppe Dyn5 eines Dreiphasenwechselstrom-Transformators bedeutet:
- D = Oberspannungswicklung in Dreieckschaltung
- y = Unterspannungswicklung in Sternschaltung
- n = herausgeführter Sternpunkt (Neutralleiter)
- 5 = Phasenverschiebung zwischen Ober- und Unterspannung beträgt: 5 * 30° = 150°
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Von Höchst- auf Hochspannung
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Von Hoch- auf Mittelspannung
-
Von Mittel- auf Niederspannung (auf Hochspannungsleitungs-Mast)
Beschränkungen
Für sehr hohe Spannungen und große Übertragungsleistungen ist es nicht möglich, Dreiphasenwechselstromtransformatoren zu bauen, die auf öffentlichen Verkehrswegen transportiert werden können. Daher werden normalerweise drei einphasige Einheiten eingesetzt.
Literatur
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Weblinks
- Schematische Zeichnung, ASA Trafobau
Einzelnachweise
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