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| Begriffsbestimmung
(nach EN61558-1) |
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Kurzschlussfester
Transformator:
Transformator, bei dem die Temperatur festgelegte Grenzwerte nicht
überschreitet, wenn er überlastet oder kurzgeschlossen
ist, und der nach dem Entfernen der Überlast oder des Kurzschlusses
weiterhin alle Anforderungen der EN61558 erfüllt.
Bedingt Kurzschlussfester Transformator:
Kurzschlussfester Transformator, der mit einer Schutzeinrichtung
ausgerüstet ist, die den Eingangs- oder Ausgangsstromkreis
öffnet, oder den Strom im Eingangs- oder Ausgangsstromkreis
verringert, wenn der Transformator überlastet oder kurzgeschlossen
ist, und der nach dem Entfernen der Überlast oder des Kurzschlusses
und dem Ersetzen oder Rücksetzen der Schutzeinrichtung auch
weiterhin alle Anforderungen der EN61558 erfüllt.
- Beispiele für Schutzeinrichtungen
sind: Sicherungen, Überlastauslöser, Temperatursicherungen,
Thermo-Schmelzeinsätze, Temperaturbegrenzer, PTC-Kaltleiter
und automatisch auslösende mechanische Schutzschalter.
- Im Falle der Schutzauslösung
durch eine Schutzeinrichtung, die nicht ersetzt oder zurückgesetzt
werden kann, bedeutet es nicht, dass der Transformator auch weiterhin
funktioniert.
Unbedingt Kurzschlussfester
Transformator:
Kurzschlussfester Transformator ohne Schutzeinrichtung, bei dem
die Temperatur bei Überlast oder Kurzschluss auf Grund der
Konstruktion festgelegte Grenzwerte nicht überschreitet, und
der nach dem Entfernen der Überlast oder des Kurzschlusses
auch weiterhin funktioniert und alle Anforderungen der EN61558 erfüllt.
Nicht Kurzschlussfester Transformator:
Transformator, bei dem vorgesehen ist, dass er gegen übermäßige
Temperatur durch eine Schutzeinrichtung geschützt wird, die
nicht Bestandteil des Transformator ist, und der nach dem Entfernen
der Überlast oder des Kurzschlusses weiterhin alle Anforderungen
der EN61558 erfüllt.
Fail-safe-Transformator:
Transformator, der bei nicht bestimmungsgemäßem Gebrauch
durch eine Unterbrechung des Eingangs-Stromkreises bleibend ausfällt,
aber für den Anwender und die Umgebung keine Gefahr darstellt.
ELV (Kleinspannung):
Spannung, die den oberen Grenzwert des Spannungsbereiches 1 nicht
überschreitet (siehe EN60449).
SELV:
Spannung, die 50V Wechselspannung oder 120V geglättete Gleichspannung
zwischen den Leitern oder zwischen einem Leiter
und Erde in einem Stromkreis, der vom Versorgungsnetz, z.B. durch
einen Sicherheitstransformator, getrennt ist, nicht überschreitet.
SELV-Stromkreis:
Mit Schutztrennung gegenüber anderen Stromkreisen ausgeführter
ELV-Stromkreis, der keine Anschlüsse zum Erden des Stromkreises
oder der berührbaren leitfähigen Teile besitzt.
PELV-Stromkreis:
Mit Schutztrennung gegenüber anderen Stromkreisen ausgeführter
ELV-Stromkreis, der aus Funktionsgründen geerdet sein darf,
und/oder dessen berührbare leitfähige Teile geerdet
sein dürfen.
FELV-Stromkreis:
ELV-Stromkreis, bei dem die ELV-Spannung aus Funktionsgründen
vorhanden ist und nicht die Anforderungen erfüllt, die an SELV
oder PELV gestellt werden.
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| Grundlagen |
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Allgemeines Schaltbild: |
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N1 : Eingangswindungszahl
N2 : Ausgangswindungszahl
U1 : Eingangsspannung
U2 : Ausgangsspannung
I1 : Eingangsstrom
I2 : Ausgangsstrom |
Übersetzungsverhältnis (ü):
Das Verhältnis der primären zur sekundären Windungszahl.
Es repräsentiert das Verhältnis der Spannungen und Ströme
eines Transformators.
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Leistung (P):
Wirkleistung bei sinusförmigen Wechselgrößen: |
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einphasig |
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dreiphasig |
Die Bemessungsleistung (SN)
eines Transformators wird als Scheinleistung angegeben: |
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einphasig |
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dreiphasig |
Spartransformator:
Die Bauleistung (Kernleistung) eines Spartransformators hängt
von der Durchgangsleistung und dem Übersetzungsverhältnis
ab: |
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U1: kleinere Spannung U2: größere
Spannung SN: Bemessungsleistung |
Verwendete Einheiten: |
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U Volt
I Ampere
P Watt
S Volt-Ampere
N Windungen |
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| Betrieb |
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Umgebungstemperatur:
Die Umgebungstemperatur des Transformators bei Bemessungsleistung
darf die am Typenschild angegebene Bemessungs-Umgebungstemperatur
nicht überschreiten (zeitweilig kann der Transformator bei
einer Temperatur von maximal 10°C mehr als ta
betrieben werden).
Wird die Bemessungs-Umgebungstemperatur dauerhaft überschritten,
ist die Bemessungsleistung zu reduzieren:
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| Ta/°C |
Isol. B |
Isol. F |
| 40 |
100% |
100% |
| 50 |
95% |
95% |
| 60 |
85% |
87% |
| 70 |
71% |
75% |
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Einschaltdauer:
Die angegeben Bemessungsleistung bezieht sich auf die Betriebsart
S1 (Dauerbetrieb). Bei Betrieb in einer Reihe von festgelegten identischen
Zyklen (Aussetzbetrieb) kann in vielen Fällen ein Transformator
mit kleinerer Bemessungsleistung eingesetzt werden.
Einschaltdauer (ED) des Transformators errechnet sich:
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Um eine unzulässige Erwärmung
zu vermeiden, ist die Spieldauer (Betriebszeit + Pausenzeit) auf
10 Minuten begrenzt. Mit Hilfe des Faktors F kann die benötigte
Bemessungsleistung des Transformators errechnet werden:
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Bemessungsleistung
= Leistung x F
| DC/% |
100 |
80 |
70 |
60 |
50 |
40 |
30 |
20 |
| F |
1,0 |
0,89 |
0,85 |
0,77 |
0,70 |
0,63 |
0,55 |
0,45 |
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Aufstellungshöhe:
Transformatoren, Drosseln und Netzgeräte sind für einen
Betrieb bis maximal 1000mNN ausgelegt. Wird ein Gerät bei abweichender
Höhe aufgestellt, ist die Bemessungsleistung zu reduzieren:
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| Höhe/m |
SN/% |
| 1000 |
100% |
| 2000 |
98% |
| 3000 |
94% |
| 4000 |
88% |
| 5000 |
80% |
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Schutzart:
Die Kennzeichnung der Schutzart erfolgt durch 2 Kennziffern.
Die erste Kennziffer beschreibt den Schutz gegen direktes Berühren
und das Eindringen von festen Fremdkörpern, die zweite Kennziffer
beschreibt den Schutz gegen das Eindringen von Wasser (siehe IEC60529).
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| Angabe der Schutzart z.B.: IP
2 3 |
2=erste Kennziffer
3=zweite Kennziffer |
Gebräuchliche Schutzarten sind:
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| IP00 |
Nicht geschützt |
| IP23 |
Schutz gegen Berühren mit den Fingern,
Schutz gegen Eindringen von festen Fremdkörpern größer
als 12mm.Schutz gegen Sprühwasser in einem Winkel bis 60°
zur Senkrechten fallend. |
| IP54 |
Vollständiger Schutz gegen Berühren
unter Spannung stehender oder innerer sich bewegender Teile.Wasser,
das aus jeder Richtung gegen das Gehäuse trifft, darf keine
schädliche Wirkung haben. |
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Beschreibung aller Schutzarten: |
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| Erste Kennziffer |
Benennung |
Erklärung |
| 0 |
Nicht geschützt |
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| 1 |
Schutz gegen feste Fremdkörper 50mm Durchmesser und größer |
Die Objektsonde, Kugel 50mm Durchmesser, darf nicht voll eindringen. |
| 2 |
Schutz gegen feste Fremdkörper 12,5mm Durchmesser und
größer |
Die Objektsonde, Kugel 12,5mm Durchmesser, darf nicht voll
eindringen. Der gegliederte Prüffinger dar bis zu seiner
Länge von 80mm eindringen, ausreichender Abstand muss jedoch
eingehalten werden. |
| 3 |
Schutz gegen feste Fremdkörper 2,5mm Durchmesser und
größer |
Die Objektsonde, Kugel 2,5mm Durchmesser, darf überhaupt
nicht eindringen. |
| 4 |
Schutz gegen feste Fremdkörper 1mm Durchmesser und größer |
Die Objektsonde, Kugel 1,0mm Durchmesser, darf überhaupt
nicht eindringen. |
| 5 |
Schutz gegen Staubablagerungen |
Eindringen von Staub ist nicht vollständig verhindert,
aber Staub darf nicht in solchen Mengen eindringen, dass das
zufriedenstellende Arbeiten des Gerätes oder die Sicherheit
beeinträchtigt wird. |
| 6 |
Schutz gegen das Eindringen von Staub |
Kein Eindringen von Staub bei einem Umgebungsdruck von 20mbar
im Gehäuse. |
| Zweite Kennziffer |
Benennung |
Erklärung |
| 0 |
Nicht geschützt |
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| 1 |
Schutz gegen Tropfwasser |
Senkrecht fallende Tropfen dürfen keine schädliche
Wirkung haben. |
| 2 |
Schutz Tropfwasser, wenn das Gehäuse bis zu 15% geneigt
ist |
Senkrecht fallende Tropfen dürfen keine schädliche
Wirkung haben, wenn das Gehäuse um einen Winkel bis zu
15° beiderseits der Senkrechten geneigt ist. |
| 3 |
Schutz gegen Sprühwasser |
Wasser, das in einem Winkel bis zu 60° beiderseits der
Senkrechten gesprüht wird, darf keine schädliche Wirkung
haben. |
| 4 |
Schutz gegen Spritzwasser |
Wasser, das aus jeder Richtung gegen das Gehäuse trifft,
darf keine schädliche Wirkung haben. |
| 5 |
Schutz gegen Strahlwasser |
Wasser, das aus jeder Richtung als Strahl gegen das Gehäuse
gerichtet ist, darf keine schädliche Wirkung haben. |
| 6 |
Schutz gegen starkes Strahlwasser |
Wasser, das aus jeder Richtung als starker Strahl gegen das
Gehäuse gerichtet ist, darf keine schädliche Wirkung
haben. |
| 7 |
Schutz gegen die Wirkung beim zeitweiligen Untertauchen in
Wasser |
Wasser darf nicht in einer Menge eintreten, die schädliche
Wirkungen verursacht, wenn das Gehäuse unter genormten
Druck- und Zeitbedingungen zeitweilig in Wasser untergetaucht
ist. |
| 8 |
Schutz gegen die Wirkung beim dauernden Untertauchen in Wasser |
Wasser darf nicht in einer Menge eintreten, die schädliche
Wirkungen verursacht, wenn das Gehäuse dauernd unter Wasser
getaucht ist, unter Bedingungen, die zwischen Hersteller und
Anwender vereinbart werden müssen. Die Bedingungen müssen
jedoch schwieriger sein als Ziffer 7. |
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| Arten von Transformatoren |
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Netztransformator (EN61558-2-1):
Transformatoren für alle Anwendungen, bei denen
doppelte oder verstärkte Isolierung zwischen Eingangs- und
Ausgangsstromkreis nicht erforderlich ist.
Leistungsbereich:
- 1kVA einphasig
- 5kVA dreiphasig
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Steuertransformator (EN61558-2-2):
Transformatoren für Anwendungen, bei denen induktive Lasten mit
geringem Spannungsabfall am Transformator zu schalten sind, jedoch
doppelte oder verstärkte Isolierung zwischen Eingangs- und Ausgangsstromkreis
nicht erforderlich ist.
DIN EN 60 204 Teil 1/6.93 schreibt zur Versorgung von Steuerstromkreisen
grundsätzlich Transformatoren vor. |
Ausnahmen:
- Maschinen mit einer Bemessungsleistung
von weniger als 3 kW, mit einem einzigen Motoranlasser
und höchstens zwei äußeren Steuergeräten
(z.B. Verriegelungseinrichtung, Not-Aus-Drucktaster).
- Haushalts- und ähnliche Maschinen bei denen
sich die elektrische Ausrüstung innerhalb des
Maschinengehäuses befindet.
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| Leistungsbereich: keine Begrenzung |
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Entsprechend EN60204 müssen Steuerstromkreise
von den Hauptstromkreisen galvanisch getrennt sein. Ausnahme bilden
lediglich kleine, einfache Ausrüstungen mit höchstens
2 Steuergeräten (z.B. Motorstarter).
Vorteile der Verwendung eines Steuertransformators:
- geerdeter oder ungeerdeter Betrieb wählbar
- geringer Spannungsabfall beim Schalten induktiver
Lasten
- über Anzapfungen Korrektur der Netzspannung
möglich
- standardisierbare Steuerspannung (Gleichteile
bei Schaltgeräten, Lagerhaltung)
- Dämpfung leitungsgebundener Störungen
vom Hauptstromkreis
- Begrenzung des Kurzschlussstromes im Steuerstromkreis
- Einfachere Spannungs.- und Isolationsprüfung
Zur Absicherung des Steuertransformators werden im Allgemeinen Motorschutzschalter
eingesetzt. Der Einstellstrom des Schutzschalters ist am Leistungsschild
ersichtlich.
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Um Probleme beim Einschalten des Transformators
(Einschaltstromstoß) zu vermeiden sollten speziell zum Absichern
von Transformatoren geeignete Motorschutzschalter verwendet werden.
Diese haben im Gegensatz zu konventionellen Motorschutzschaltern
einen magnetischen Auslöser mit höherem Ausschaltstrom.
Solche Schalter haben diverse Herstellern von Motorschutzschaltern
im Programm (z.B. Moeller PKZM0-T).
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Vorteile von Motorschutzschaltern:
- thermische Absicherung des Transformators
- keine wechselbaren Einsätze (wie z.B. Feinsicherungen)
- allpolige Abschaltung bei Erdschlüssen
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Schaltungsbeispiele: |
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| Geerdeter Betrieb |
Ungeerdeter Betrieb mit
Isolationsüberwachung: |
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Trenntransformator (EN61558-2-4):
Transformatoren für Anwendungen, bei denen erhöhte Anforderungen
wie doppelte oder verstärkte Isolierung zwischen den Stromkreisen
durch die Errichtungsbestimmungen oder die Gerätevorschrift gefordert
werden. |
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Leistungsbereich:
- 25kVA einphasig
- 40kVA dreiphasig
In Absprache zwischen Abnehmer und Hersteller können auch
größere Bemessungsleistungen vereinbart werden
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Einsatzbereich:
- Schutzmaßnahme Schutzkleinspannung
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Sicherheitstransformator
(EN61558-2-6):
Transformatoren für Anwendungen, bei denen erhöhte Anforderungen
wie doppelte oder verstärkte Isolierung zwischen den Stromkreisen
durch die Errichtungsbestimmungen oder die Gerätevorschrift gefordert
werden, und die Leerlauf-Ausgangsspannung und die Bemessungs-Ausgangsspannung
50V Wechselspannung oder 120V geglättete Gleichspannung nicht
überschreiten.
Mit einem Sicherheitstransformator kann z.B. ein SELV-Stromkreis realisiert
werden. |
Leistungsbereich:
- 10kVA einphasig
- 16kVA dreiphasig
In Absprache zwischen Abnehmer und Hersteller
können auch größere Bemessungsleistungen vereinbart
werden.
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Spartransformator
(EN61558-2-13):
Transformatoren für Anwendungen, bei denen eine galvanische Trennung
zwischen Eingangs- und Ausgangsstromkreis nicht erforderlich ist.
Abhängig vom Verhältnis Eingangsspannung zu Ausgangsspannung
haben Spartransformatoren deutlich geringere Baugrößen
verglichen mit Transformatoren mit getrennten Wicklungen.
Anwendung z.B. Versorgung von Maschinen mit abweichender Netzspannung.
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Leistungsbereich:
- 20kVA einphasig (bei max. Kernleistung 1kVA)
- 100kVA dreiphasig (bei max. Kernleistung 5kVA)
In Absprache zwischen Abnehmer und Hersteller können auch
größere Bemessungsleistungen vereinbart werden.
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Transformatoren
für medizinisch genutzte Räume (EN61558-2-15):
Trenntransformatoren mit doppelter oder verstärkter Isolation
sowie zusätzlichen Anforderungen zur Versorgung von IT-Systemen
in medizinisch genutzter Bereichen nach VDE0100-710. |
- Schirmwicklung zwischen Eingangs- und Ausgangswicklung
auf Anschluss geführt
- Auf Anschlussklemme geführter Sternpunkt
oder ausgeführte Mittelanzapfung bei Einphasentransformatoren
in der Ausgangswicklung zum Anschluss einer Isolationsüberwachung
- Bemessungs-Ausgangsspannung maximal 250V (bei
Dreiphasentransformatoren zwischen den Außenleitern)
- Einschaltstrom maximal 12facher Bemessungsstrom
- Leerlaufstrom maximal 3% des Bemessungsstromes
- Kurzschlussspannung uk max. 3%
- "Einphasen-Transformatoren müssen für
den Aufbau des IT-Systems geeignet sein. Die Nennausgangsleistung
darf nicht kleiner als 3,15kVA und nicht großer als 8kVA
sein"
- "Für den Transformator für
das IT-System ist eine Überlast- und Übertemperaturanzeigeeinrichtung
gefordert."
Kann realisiert werden durch den integrierten Temperaturwächter
(Schalter oder Kaltleiter).
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| Leistungsbereich: 3kVA bis 10kVA |
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