Dreiphasentransformator

Einen Dreiphasentransformator kann man sich aus drei miteinander in Verbindung stehenden einzelnen Einphasentransformatoren vorstellen. Beim Einphasentransformator sind die Primär- und die Sekundärwicklung auf jeweils einem Schenkel des geschlossenen Eisenkerns angeordnet. Die Funktion des Transformators bleibt erhalten, wenn die Wicklungen übereinander auf nur einem der beiden Kernschenkel angeordnet sind. Diese drei Einphasentransformatoren können mit ihren freien Kernschenkeln zusammengefügt werden, wobei die um je 120 Grad verschobenen Magnetflüsse sich überlagern. Werden die drei Phasen einer Sternschaltung gleichartig belastet, bleibt der gemeinsame Nullleiter stromfrei, da infolge der Phasenlagen im zeitlichen Mittel die Stromsumme null ist. Der Magnetfluss verhält sich proportional zum Stromfluss, dadurch heben sich im gemeinsamen Kernschenkel die Magnetflüsse gegeneinander auf. Der wicklungsfreie gemeinsame Kernschenkel kann entfallen, somit braucht der Dreiphasentransformator nur einen dreischenkligen EI-Kern. Die Spannungen beim Dreiphasentransformator auf der Primärseite werden als Oberspannung und die der Sekundärseite als Unterspannung bezeichnet. Die Eingangs- und auch die Ausgangsspannung kann in Dreieck- oder Sternschaltung verbunden sein. Die höhere Oberspannung ist meist die Außenwicklung somit wird eine bessere elektrische Isolation zum Kern erreicht. Der Schaltungstyp auch als Schaltgruppe bezeichnet kann zwischen der Primär- und Sekundärseite gewechselt werden. Drehstromgeneratoren in Sternschaltung haben vier Außenanschlüsse, drei für die Phasen und einen gemeinsamen Neutralleiter. Zum Energietransport im Hochspannungsnetz kann auf den Nullleiter verzichtet werden, wenn die Sekundärwicklungen des Trafos in Dreieckschaltung verbunden sind. Für das Niederspannungs- oder Haushaltsnetz wird abwärts transformiert. Ist die Sekundärseite in Sternschaltung verbunden, entsteht mit dem Neutralleiter ein Vierleiter Drehstromnetz. Damit können drei voneinander unabhängige Einphasennetze mit allen drei Leitern gemeinsam ein Drehstromnetz betreiben.  Die Schalttypen der Drehstromtransformatoren werden mit Großbuchstaben für die Primärseite und Kleinbuchstaben für die Sekundärseite gefolgt von einer ganzen Zahl bezeichnet. Die Buchstaben Y und y stehen für die Sternschaltung, D und d für die Dreieckschaltung. Die Ziffer gibt mit 30 Grad multipliziert den Phasenwinkel zwischen der Primär- und Sekundärseite an. Die Sternschaltung hat den Vorteil, dass die drei Leiterspannungen im Trafo an den verketteten Wicklungen zu niedrigeren Strangspannungen führen. Fällt ein Segment aus, so kommt es zu einer sehr ungünstigen Leistungsverteilung und oftmals fällt der gesamte Trafo aus. Die Strang-spannung beträgt 1/√3 der Leiterspannung. Der Strangstrom ist gleich dem Leiterstrom. In der Dreieckschaltung ist die Leiterspannung gleich der Strangspannung. Der Leiterstrom ist um den Faktor √3 höher als der verkettete Strangstrom. Fällt ein Segment aus, bleibt der Trafo mit rund 66% Drehstromleistung weitgehend arbeitsfähig.

Weitergehende Informationen siehe Schaltgruppe