Transformatoren

Das Transformatorenwerk Breimer-Roth GmbH produziert einphasige und dreiphasige Transformatoren als Trenntransformatoren (galvanische Trennung) oder als Spartransformatoren Made in Germany mit einer Bauleistung bis zu 1.000.000 VA. Dabei kann die Spannung im Eingang und Ausgang von 1 V bis zu 1.000 Volt (1 KV) betragen.

Auf Kundenwunsch werden Eingangsspannung und Ausgangsspannung mit oder ohne Anzapfungen und zusätzlichen getrennten Wicklungen sowie die Bauleistung des Transformators angepasst, Standard in der Frequenz 50/60 Hz, andere Frequenzbereiche sind natürlich möglich. Optional bieten wir auch die passenden Gehäuse in der Schutzart IP 23 – IP 65 an. Neben der DIN EN 61558 – zuvor DIN VDE 0570 – produzieren wir die Transformatoren auch mit UL/CSA-Zulassungen.

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Normen der Transformatoren von Breimer-Roth

Nachfolgend einen Überblick über die verschiedenen Normen in unserem Produktionsprogramm:
Steuertransformatoren EN 61558-2-2, Trenntransformatoren EN 61558-2-4, Sicherheitstransformatoren EN 61558-2-6, Spartransformatoren EN 61558-2-13 und in UL 5085 Low Voltage Transformers (XPTQ2) und UL 1446 Electrical Insulation System (OBJY2).
Die DIN VDE 0570 wurde durch die DIN EN 61558 ersetzt.

Transformatoren Schutzklassen

Unsere Transformatoren werden entsprechend der konstruktiven Art ihres Schutzes gegen gefährliche Körperströme in drei Schutzklassen unterteilt:

  • Schutzklasse I (Schutz durch Schutzleiter)
    • Gerät mit Schutzleiteranschluss und Basisisolierung
  • Schutzklasse II (Schutz durch Schutzisolierung)
    • Gerät ohne Schutzleiteranschluss mit doppelter oder verstärkter Isolierung
  • Schutzklasse III (Schutz durch Schutzkleinspannung)
    • Gerät, bei dem der Schutz gegen elektrischen Schlag auf der Versorgung mit SELV beruht und in den keine höheren Spannungen als die SELV erzeugt werden.

SELV ist eine Spannung, die < 50V Wechselspannung oder < 120V geglätteter Gleichspannung zwischen den Leitern oder zwischen einem Leiter und Erde nicht überschreitet. Einteilung der Transformatoren in nicht-kurzschlussfest, bedingt-kurzschlussfest oder kurzschlussfest:

  • Nicht kurzschlussfester Transformator: Trafo ohne Schutzvorrichtung gegen übermäßige Temperaturerhöhung. Die Schutzvorrichtung muss vom Anwender realisiert werden.
  • Bedingt kurzschlussfester Transformator: Trafo, der eine Schutzvorrichtung wie z. B. eine Sicherung, einen Überstromauslöser oder einen Temperaturbegrenzer enthält, die den Primär- oder Sekundärstromkreis öffnet, wenn der Transformator überlastet oder kurzgeschlossen wird.
  • Kurzschlussfester Transformator: Trafo, bei dem die Temperatur festgelegte Grenzwerte nicht überschreitet, wenn der Transformator überlastet oder kurzgeschlossen wurde und nach Entfernen der Überlast oder des Kurzschlusses weiter betriebsfähig ist.

Die Toleranzen in der Netzspannung und der damit verbundenen Schwankungen in der Nennleistung sind in allen unseren Baureihen gemäß der einschlägigen Norm berücksichtigt worden.

Der Kern der Einphasen-Trafos besteht bis zu einer Leistung von 3 kVA aus einem DIN EI-Schnitt (Verwendung bei kleineren Transformatoren), der je nach gewünschter Verlustleistung aus kornorientiertem oder nicht-kornorientiertem Trafokernblech und einer Spule mit mindestens einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung erstellt wird. Bei höheren Leistungen verwenden wir UI-Bleche mit zwei Spulen, wobei die zweite Spule parallel oder in Reihe geschaltet wird und unsere kornorientierten Streifenschnitte für ein optimiertes Magnetfeld zum Einsatz kommen. Als Sonderbauform gilt der Ringkern-Transformator, den wir Ihnen bis zu Bauleistung von 3 kVA und frei wählbarer Spannung und dem jeweiligen Strom produzieren. Hier kann man den Eisenkern flexibler nach den Einbausituationen in Höhe und Durchmesser anpassen.
Bei den Dreiphasen-Transformatoren verwenden wir bis zu einer Bauleistung von 50 kVA 3UI-Kernbleche mit Spulenkörper, bei den größeren Transformatoren über 50 kVA kommen unsere individuell optimierten Streifenschnitte zum Einsatz mit aufgefädelten Luftspulen und eingebauten Kühlkanälen.

Isolierstoffklassen:

Bis zu einer Leistung von 3500 VA werden die Dreiphasen-Trafos in der Isolierstoffklasse B, ab 4000 VA in der Isolierstoffklasse F hergestellt. In unserer Baureihe Typ BDH bieten wir die Isolierstoffklasse H mit reduzierter Baugröße an.

Anschlüsse:

Der Anschluss erfolgt über Klemmen, ab einen Strom von über 340 A an Kabelschuhen oder Kupferplatten.

Gleichstromversorgung:

Neben der Wechselspannung und Wechselstrom besteht auch die Möglichkeit auf der Primärspule und/oder Sekundärspule eine Gleichspannung mit definierter Spannung und Strom zu transformieren. Im Prinzip ist der Aufbau bei diesen Netzteilen mit einem Kern und Spule(n) identisch zu den Wechselspannungstransformatoren mit jeweils mindestens einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, zusätzlich werden Gleichrichter und Kühlkörper verbaut. Auf Wunsch auch ohne Kondensatoren und mit einer bestimmten Restwelligkeit erhältlich.
Durch unterschiedliche Fertigungstechniken in unserem Hause sind wir in der Lage im Eisenkern den magnetischen Fluss zu optimieren und dadurch die Verlustleistungen im Leerlauf sowie im Dauerbetrieb deutlich zu reduzieren. Ein optimiertes Magnetfeld ist nur durch qualitativ hochwertige Elektrobleche und einer sorgfältigen Fertigung zu erzielen.

Aufbau und Funktion von Transformatoren

Ein Trafo besteht aus einem magnetischen Kreis, dieser wird als Kern bezeichnet, und besitzt mindestens zwei Strom durchfließende Wicklungen mit einer festgelegten Anzahl von Windungen. Die der elektrischen Spannung (Netzspannung) zugewandte Windungen wird als Primärseite (Primärspule) bezeichnet, die Seite mit dem Verbraucher und der elektrischen Last wird als Sekundärseite (Sekundärspule) bezeichnet. Durch das Anlegen einer Wechselspannung an der Primärspule wird durch den wechselnden magnetischen Fluss im Eisenkern eine induzierte Spannung auf der Sekundärspule erzeugt. Hierbei kann die Spannung vom Eingang in eine höhere oder niedrigere Spannung am Ausgang transformiert werden. Die Spannung und der Strom am Ausgang bestimmen die Leistung des Transformators. Ein Trafo kann dabei nicht die Frequenz verändern. Fertigungstechnik für den Kern und die verwendete Qualität des Trafokerns wirkt sich auf den magnetischen Kreis aus. Der magnetische Kreis (Magnetfeld) sollte idealerweise geringe Wirbelstromverluste und geringe Ummagnetisierungsverluste (Hystereseverluste) erzeugen.
Zu beachten sind auch die Widerstände in der Wicklung. Nur mit lagenweiser Wicklung und geordneten Windungen auf der Primärspule und der Sekundärspule und dem besten Wicklungsmetall kann man die Wicklungsverluste reduzieren. Mit Anzahl der Windungen auf der Spule wird die Spannung geregelt. Die Stromstärke bestimmt den Durchmesser des Wicklungsmetalls. Grundsätzlich verwenden wir bei unseren Wicklungen immer Kupfer.
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.
Bei unseren Produkten hat der Kunde grundsätzlich die Wahl, ob eine kostenoptimierte Variante in Bezug auf den Einkauf oder eine verlustoptimierte Variante beim Betrieb des Trafos in Einsatz kommen soll. Hierzu können wir Ihnen auf der Grundlage von Amortisationsrechnungen und Co2-Ersparnissen Entscheidungshilfen für die Wahl der richtigen Baureihe zur Verfügung stellen.