Gießharztransformator

Gießharztransformatoren gehören zu den Leistungstransformatoren (Power Transformers) und sind elektrische Transformatoren, die für hohe Leistungen im Bereich von 100 kVA bis 6 MVA ausgelegt sind. Gießharztransformatoren werden häufig als Dreiphasentransformatoren im Stromnetz oder als Einphasentransformator für die Bahnstromversorgung genutzt. Es gelten diverse Normen und allgemeine Vorschriften zu Leistungstransformatoren. In Deutschland/Europa werden Leistungstransformatoren im Allgemeinen nach EN bzw. IEC 60076 ausgelegt. Weitere Normen und Vorschriften existieren z.B. für Stromrichtertransformatoren.

Ein Trafo besteht aus einem magnetischen Kreis, dieser wird als Kern bezeichnet. Der Kern eines Gießharztransformators besteht aus geschichtetem Elektroblech. Der Kern besitzt mindestens zwei Strom durchfließende Wicklungen, die sogenannte Primärwicklung und die Sekundärwicklung. Wird an die Primärwicklung eine elektrische Wechselspannung angelegt, dann beginnt ein Wechselstrom durch die Primärwicklung zu fließen. Dieser Wechselstrom erzeugt in der Wicklung ein magnetisches Feld, welches seine Stärke und Frequenz mit der Wechselstromquelle ändert. Der magnetische Fluss des Trafos ändert sich mit der Frequenz der Wechselspannung.
Die Fertigungstechnik für den Kern und die verwendete Qualität des Trafokerns wirkt sich auf den magnetischen Kreis aus. Der magnetische Kreis eines Trafo (Magnetfeld) sollte idealerweise geringe Wirbelstromverluste erzeugen und geringe Ummagnetisierungsverluste (Hystereseverluste) besitzen. Ein weiterer Aspekt sind die Widerstände in der Wicklung eines Trafo. Nur mit lagenweisen und geordneten Windungen auf der Primärspule und der Sekundärspule und dem besten Wicklungsmetall kann man die Wicklungsverluste reduzieren. Mit der Anzahl der Windungen auf der Spule wird die Spannung geregelt. Die Stromstärke bestimmt den Durchmesser des Wicklungsmetalls.
Die Bauleistung eines Trafo wird in VA, kVA oder MVA ausgedrückt (VA ist die Bezeichnung für Voltampère und steht für die Maßeinheit der elektrischen Scheinleistung, kVA für Kilovoltampère und MVA für Megavoltampère).
Kupfer hat bis auf Silber den besten Leitwert mit γ = 56. Aluminium dagegen hat nur γ = 36. Aluminium folgt also mit etwa 35 Prozent Abstand. So ist Kupfer das beste Metall und Aluminium «nur» das zweitbeste der technisch und wirtschaftlich verwertbaren Leiterwerkstoffe für die elektrische Energie. Alle anderen Metalle kommen als Stromleiter nicht in Betracht, und Legierungen haben generell eine erheblich niedrigere Leitfähigkeit als reine Metalle. Silber oder Gold scheiden wegen des hohen Preises ganz aus.

Leistungstransformatoren werden entweder als ölgefüllter oder als Trockentransformator (Gießharztransformator) hergestellt. Ein ölgefüllter Transformator besteht aus mindestens einem Aktivteil. Ein Aktivteil ist der Verbund von Wicklung (diese wird konzentrisch als Zylinderwicklung oder Scheibenwicklung übereinander aus Kupfer oder Aluminium angeordnet), dem Kern (geschichtete Elektrobleche mit geringen Wirbelstromverlusten) und Pressteilen. Weitere Aktivteile können je nach Ausführung zum Beispiel Drosseln für die Kurzschlussstrombegrenzung oder Strombegrenzungsdrosseln für eingesetzte Stufenschalter sein. Ein Trockentransformator (Gießharztransformator) wird dann verwendet, wenn Öltransformatoren wegen der Brandlast und Gewässergefährdung nur unsicher eingesetzt werden können. Gießharztransformatoren verfügen über ähnliche Komponenten und bestehen aus der gleichen Technik wie ein Öltransformator. Der Kern eines Gießharztransformators besteht genauso wie bei einem Öltrafo über einen aus Elektroblechen geschichteten Kern. Die Wicklungen des Trafos sind als Draht oder Bandwicklung ausgeführt. Die Wicklungen sind häufig in Gießharz eingegossen, woher der Name Gießharztransformator stammt.

Je nach Aufbau des Transformators ist das Einsatzgebiet unterschiedlich. Gießharztransformatoren können also für verschiedene Lösungen und Anwendungen genutzt werden. Sie werden Im Bereich der Stromerzeugung und -übertragung als Generatoraufspanntransformatoren und Netzzugangstransformatoren zwischen dem Kraftwerk und dem Netz, als Systemverbindungstransformatoren in Hochspannungsumspannwerken und als Anlagenversorgungstransformatoren für Industrieanwendungen, genutzt. Da Leistungstransformatoren als Trockentransformator Verlustwärme in der Regel nicht so gut abführen können, sind sie auf Leistungen von bis zu 40 MVA limitiert. Deswegen werden diese Transformatoren meistens im Bereich der Mittelspannungsnetze eingesetzt. Hierbei wird der Betrieb hauptsächlich als Verteilertransformator zur Versorgung von Niederspannungsnetzen in großen Anlagen oder Gebäudekomplexen genutzt.