Dreiphasenwechselstrom-Transformator

Dreiphasenwechselstromtransformator in einem Umspannwerk

Ein Dreiphasenwechselstromtransformator, 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.^[1][2][3]

Aufbau

Wicklungsaufbau eines Dreiphasentransformators, Dreischenkelausführung

Schnittmodell der Wicklungen an einem Schenkel von einem 40-MVA-Leistungstransformator

Dreiphasentransformatoren sind ähnlich wie einphasige Transformatoren aufgebaut. Im Unterschied zu diesen jedoch besteht die Primär- und Sekundärseite aus jeweils drei getrennten Wicklungen, üblicherweise mit U, V, W für die Oberspannungsseite und u, v, w für die Unterspannungsseite bezeichnet, welche auf einem weichmagnetischen Eisenkern mit drei oder fünf Schenkeln untergebracht sind. Die Ober- und Unterspannungswicklung wird dabei üblicherweise auf je einem Schenkel, durch entsprechendes Isolationsmaterial getrennt angebracht, wie in nebenstehender Skizze dargestellt.

Wie die in Summe sechs Anschlüsse je Seite eines Dreiphasentransformators miteinander verschalten werden, wird durch die so genannte Schaltgruppe bestimmt. Übliche Verschaltungen umfassen die Stern- und Dreieckschaltung, welche im Prinzip auf beiden Seiten beliebig kombiniert werden können. Dadurch ergeben sich zwischen den Außenleiterspannungen der Ober- bzw. Unterspannungsseite unterschiedliche Phasenverschiebungen, welche nicht nur 0° bzw. 180° wie bei einphasigen Transformatoren umfassen können. In diesen Fällen wird das Übersetzungsverhältnis durch einen komplexen Faktor ausgedrückt, welche zusätzlich die Phasenverschiebung beinhaltet. Aus diesem Grund ist die Schaltgruppe bei Parallelbetrieb von mehreren Dreiphasentransformatoren zu beachten.

Bei einem symmetrisch belasteten Dreiphasensystem, d. h. bei gleicher Belastung aller drei Außenleiter, heben sich im Joch des Eisenkerns die magnetischen Flüsse, bis auf den Fluss zufolge des Magnetisierungsstroms, aufgrund der Phasenverschiebung gegenseitig auf. Dieser Fall ist jedoch im Betrieb nicht immer sicherzustellen, man spricht dann auch von einer Schieflast, welche bei einigen Schaltgruppen zu einer unerwünschten Sternpunktverschiebung und einem starken magnetischen Streufluss führt. Zur Vermeidung werden dazu manche Dreiphasentransformatoren, abhängig von der Schaltgruppe wie Kuppeltransformatoren in der Schaltgruppe „Yy0“, entweder mit einem Fünfschenkelkern, oder mit einer zusätzlichen Tertiärwicklung zur Kompensation ausgeführt.

Beispiel: Dreiphasenwechselstrom-Transformator Dyn5

D = Oberspannungswicklung in Dreieckschaltung

y = Unterspannungswicklung in Sternschaltung

n = herausgeführter Neutralleiter

5 = Phasenverschiebung zwischen Ober- und Unterspannung beträgt: 5 * 30° = 150°

Literatur

• Gregor D. Häberle, Heinz O. Häberle: Transformatoren und elektrische Maschinen in Anlagen der Energietechnik. 2. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 1990, ISBN 3-8085-5002-3.
• Gerd Fehmel, Horst Flachmann, Otto Mai: Die Meisterprüfung Elektrische Maschinen. 12. Auflage. Vogel Buchverlag, Oldenburg und Würzburg 2000, ISBN 3-8023-1795-5.

Weblinks

• Schematische Zeichnung, ASA Trafobau

Einzelnachweise

1. ↑ Michael von Dolivo-Dobrowolsky und der Drehstrom, VDE-Webseite.
2. ↑ Gerhard Neidhöfer: Michael von Dolivo-Dobrowolsky und der Drehstrom. Anfänge der modernen Antriebstechnik und Stromversorgung. VDE-Buchreihe Geschichte der Elektrotechnik. Band 9, 2. Auflage. VDE VERLAG, Berlin Offenbach, ISBN 978-3-8007-3115-2.
3. ↑ Dolivo-Dobrowolski, WEKA Media Lexikon.