Der Schaltplan eines Transformators ist ein wichtiger Parameter für Ingenieure, um Anschlüsse und Installationen in verschiedenen Systemen präzise auszuführen. Schaltpläne von Transformatoren basieren auf Phasen, Spannungsphasen und deren praktischer Funktionsweise. In diesem Tutorial werden wir verschiedene Beispiele für die Verdrahtung von Transformatoren erstellen, um deren praktischen Betrieb und eine präzise Spannungsregelung zu veranschaulichen.
Schaltpläne für Transformatoren nach Spannung
Schaltplan für Transformatoren der Klasse über 2,4 kV
In diesem Schaltplan eines Transformators ist die Primärwicklung an eine Mittelspannungsversorgung von mehr als 2,4 kV angeschlossen (z. B. 4,16 kV, 12,47 kV, 13,8 kV, 24,94 kV oder 34,5 kV), je nach Versorgungs- oder Industriesystem. Die Sekundärspannungen betragen je nach Last 480 V, 400 V, 600 V, 690 V oder 277 V (dreiphasig).
Im Lieferumfang dieser Transformatorverkabelung sind enthalten: Hochspannungsschutzvorrichtungen wie ein Stromstoß Ableiter und der Lasttrennschaltern sowie Leistungsschalter auf der Primärseite, die sowohl Überlastungen als auch Kurzschlüsse abfangen.
Diese Verkabelungen kommen in Anlagen für erneuerbare Energien, in der Schwerindustrie und in Rechenzentren zum Einsatz, wo ein Mittelspannungs-Abwärtstransformator benötigt wird.
Diese Transformatoren trennen zudem das Mittelspannungsnetz und das Niederspannungs-Industriesystem. Die Sekundärspannung gewährleistet einen sicheren Betrieb und wird für Motoren und Schaltanlagen der Beleuchtungsanlage verwendet.
Zur Behebung von Störungen in Stromkreisen ist eine ordnungsgemäße Erdung der Transformatorbehälter und die Neutralstellung wird eingelegt.
In diesem Schaltplan eines Transformators ist die Primärwicklung an eine Mittelspannungsversorgung von mehr als 2,4 kV angeschlossen (z. B. 4,16 kV, 12,47 kV, 13,8 kV, 24,94 kV oder 34,5 kV), je nach Versorgungs- oder Industriesystem. Die Sekundärspannungen betragen je nach Last 480 V, 400 V, 600 V, 690 V oder 277 V (dreiphasig).
Im Lieferumfang dieser Transformatorverkabelung sind enthalten: Hochspannungsschutzvorrichtungen wie ein Stromstoß Ableiter und der Lasttrennschaltern sowie Leistungsschalter auf der Primärseite, die sowohl Überlastungen als auch Kurzschlüsse abfangen.
Diese Verkabelungen kommen in Anlagen für erneuerbare Energien, in der Schwerindustrie und in Rechenzentren zum Einsatz, wo ein Mittelspannungs-Abwärtstransformator benötigt wird.
Diese Transformatoren trennen zudem das Mittelspannungsnetz und das Niederspannungs-Industriesystem. Die Sekundärspannung gewährleistet einen sicheren Betrieb und wird für Motoren und Schaltanlagen der Beleuchtungsanlage verwendet.
Zur Behebung von Störungen in Stromkreisen ist eine ordnungsgemäße Erdung der Transformatorbehälter und die Neutralstellung wird eingelegt.
Mittelspannungs-Abwärtstransformator auf 480 V / 400 V / 600 V
Bei dieser Anschlusskonfiguration des Transformators ist die Primärseite Diese Seite verfügt über einen Mittelspannungsanschluss mit einer Spannung von mehr als 2,4 kV, und es wird ein Schutzschalter eingesetzt.
Die Ausgänge auf der Sekundärseite sind
- 480 V dreiphasig
- 400 V dreiphasig
- 600 V dreiphasig
- 690 V dreiphasig
- oder andere erforderliche industrielle Spannungspegel
Diese Transformatoren sind Bestandteil von Industriemotoren, Pumpensystemen, HLK-Kältemaschinen sowie von Gewerbegebäuden, die mit Drehstrom betrieben werden. Für diese Anschlüsse sind eine genaue Bestimmung der Vektorgruppe und der Phasen sowie eine eindeutige Phasenidentifizierung erforderlich, um einen präzisen Betrieb des Systems und einen sicheren Funktionsablauf zu gewährleisten.
Lesen Sie unseren Leitfaden: Vorteile der Transformator Yyn0-Vektorgruppe
Dieser Transformator reduziert die Mittelspannungsversorgung auf ein für die Industrie übliches Niederspannungsniveau und eignet sich zudem für die groß angelegte Stromverteilung.
120/240 V oder 240/480 V Einphasen-Ausgangstransformator
Diese einphasige Transformatoren für verschiedene Anwendungsbereiche bieten einen einphasigen Niederspannungsausgang, wie zum Beispiel 120/240 V oder 240/480 V, mit einer Sekundärwicklung mit Mittelabgriff. Die Primärseite weist eine Mittelspannung von über 2,4 kV auf und ist mit H1-H2-H3 konfiguriert (dreiphasige Primärsysteme).
Sein Mittelabgriff funktioniert wie ein Leerlauf, der
- 120 V zwischen Phase und Neutralleiter
- 240 V (Spannung zwischen den Phasen)
- oder Konfigurationen mit 240/480 V
Diese Transformatorkategorien kommen in gewerblichen Anwendungen und in Verteilungsnetzen von Energieversorgungsunternehmen zum Einsatz, in denen eine einphasige Einspeisung aus einem Mittelspannungsnetz erfolgt.
Mittelspannung zu industrieller Niederspannung (277 V – 690 V)
Die Primärseiten dieser Transformatoren sind für eine Mittelspannung von über 2,4 kV ausgelegt und mit einem Schutzschalter ausgestattet; in einigen Anwendungsfällen kommt eine Schaltanlage zum Einsatz.
Der Ausgang auf der Sekundärseite verfügt über
- 480 V dreiphasig
- 400 V dreiphasig
- 600 V dreiphasig
- 690 V dreiphasig
Diese Transformatoren sind Bestandteil von Fertigungslinien, Pumpensystemen, HLK-Kältemaschinen und Industriemotoren die eine Drehstromspannung benötigen.
Bei diesen Verdrahtungen sind die genaue Bestimmung der Vektorgruppe und der Phase wichtige Faktoren, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.
Mittelspannungs-Buck-Boost-Transformator / Spannungsregelungstransformator
- Buck-Boost-Transformatoren dienen zur geringfügigen Spannungskorrektur bei üblichen industriellen Spannungswerten wie 480 V, 600 V oder 400 V in einem Mittelspannungs-Verteilungsnetz im Vergleich zu geringen Steuerspannungen.
- Diese Transformatoren werden in Reihe mit der Last geschaltet, um die Spannung innerhalb der erforderlichen Toleranzgrenzen einzustellen. Sie kommen in Branchen zum Einsatz, in denen lange Kabel zu Spannungsverlusten führen. Außerdem wurden sie in Geräten verwendet, bei denen eine Spannungsregelung erforderlich war.
Schaltplan für einen 600-V-Transformator
Die Primärseite ist an einen 600-V-Eingang angeschlossen, dessen Anschlüsse mit den Bezeichnungen H1, H2 und H3 für die Phasen gekennzeichnet sind. Die Sekundärseite liefert eine niedrigere Spannung oder einen dreiphasigen Ausgang.
Außerdem verfügt es über eine Erdung, Schutzeinrichtungen und verschiedene Anschlüsse für einen flexiblen Betrieb.
Diese Transformatoren sind Teil eines Hochspannungssystems für die Schwerindustrie, also eines groß angelegten Stromverteilungsnetzes.
Hochspannungstransformator, der gemäß den folgenden elektrischen Vorschriften oder Sicherheitsnormen hergestellt wurde.
Es sind Schutzvorrichtungen für den Transformator und die angeschlossenen Geräte erforderlich.
Schaltpläne für Transformatoren nach Phasen
Verdrahtung eines Einphasentransformators
Einphasentransformatoren Sie kommen in Wohnräumen, Büros und in der gewerblichen Beleuchtung in Geschäftsgebäuden zum Einsatz. Ihr Versorgungsspannungsbereich beträgt 120 V oder 240 V.
Ein Einphasensystem verfügt über einen Phasenleiter, einen Neutralleiter und einen Erdungsleiter. Bei einem 120-V-System wird die Phase an H1, der Neutralleiter an H2 und der Erdungsleiter am Transformatorenkern bzw. -gehäuse angeschlossen. Bei einem 240-V-System wird L1 an H1 und L2 an H2 angeschlossen.
Die Sekundärseite liefert je nach Ausführung 120 V zwischen Phase und Neutralleiter oder 240 V zwischen den Phasen.
Bei Anwendungen im Wohnbereich liefert ein Sekundärkreis mit Mittelabgriff 120 V an jeder Phase gegenüber dem Neutralleiter und 240 V über beide Phasen.
Verdrahtung eines Dreiphasentransformators
Dreiphasentransformatoren sind Bestandteil von Industrieanlagen, größeren Gewerbegebäuden und schweren Maschinensystemen. Sie liefern eine gleichmäßige Stromversorgung bei hohem Wirkungsgrad. Es gibt sie in zwei Ausführungen
Delta-Konfiguration (Δ)
Diese Konfiguration verfügt über Wicklungen, die Ende an Ende angeordnet sind, sodass ein geschlossener Stromkreis in Dreieckschaltung entsteht. Ein Neutralleiter ist nicht enthalten.
Es wird mit einer Netzspannung geliefert, die der Phasenspannung entspricht, und wird für Motorlasten eingesetzt; im Vergleich zur Sternschaltung gleicht es unsymmetrische Lasten aus.
Zu seinen Hauptmerkmalen gehört ein hochleistungsfähiger Anlasser; er arbeitet kontinuierlich in offener Dreieckschaltung, auch wenn ein Transformator ausfällt.
Es wird in Pumpen, Kompressoren und schweren Maschinen eingesetzt.
Y-Schaltung (Sternschaltung)
Bei dieser Ausführung ist ein Wicklungsende mit dem Neutralleiter oder dem gemeinsamen Punkt verbunden. Der Neutralleiter ist geerdet.
Seine Hauptmerkmale sind eine Netzspannung, die √3 × der Phasenspannung entspricht. Es liefert Spannungen zwischen Phase und Neutralleiter sowie zwischen den Phasen. Es sorgt für eine ausgeglichene Lastverteilung.
Schaltpläne nach Funktion
Verdrahtung eines Abwärtstransformators
- A Transformator mit Unterspannung dient dazu, die hohe Eingangsspannung auf ein geeignetes Niveau zu senken. Gängige Beispiele sind 480 V auf 120 V, 240 V auf 24 V und 277 V auf 120 V. Es handelt sich um einen häufig verwendeten Transformator in einem Stromversorgungssystem.
- Die Schaltkonfiguration dieses Transformators umfasst eine Primärseite mit Hochspannung, einen angeschlossenen Stromversorgungskreis mit einem Leistungsschalter sowie einen Trennschalter und ein geerdetes Gehäuse.
- Die Sekundärseite liefert eine niedrigere Spannung an die Last und verfügt zudem über einen Mittelabgriff für den Neutralleiter. Der Neutralleiter ist mit der Erdung verbunden.
Verdrahtung eines Buck-Boost-Transformators
Zur Durchführung von Spannungskorrekturen wird ein Buck-Boost-Transformator eingesetzt. Er dient zur Spannungserhöhung bzw. -verstärkung und zur Spannungsabsenkung bzw. -reduzierung.
Die Spannungsumschaltungen erfolgen von 208 V auf 230 V, von 240 V auf 208 V und von 220 V auf 230 V. Für größere Spannungsumwandlungen wird es nicht verwendet.
Bei dieser Schaltkonfiguration des Transformators ist die Sekundärwicklung in Reihenschaltung mit der Stromversorgung verbunden. Die Spannung wird der Netzspannung addiert oder von ihr abgezogen.
Außerdem verfügt es über eine Polarität, wodurch sich x1 und x2 ergeben. Die Verdrahtung umfasst Jumper zwischen Primär- und Sekundärseite, die in Reihe mit der Last geschaltet sind.
Sind die Kabelverbindungen nicht korrekt ausgeführt, führt dies dazu, dass die Spannung nicht verstärkt, sondern ausgelöscht wird, was zu einer Überverstärkung und einer Beschädigung der Bauteile sowie zu einer Überhitzung führt.
Buck-Boost-Transformatoren werden zur Korrektur von Spannungsverlusten bei längeren Kabelstrecken eingesetzt. Sie dienen der Spannungskorrektur bei industriellen Geräten.
Isolationstransformator Verkabelung
Trenntransformatoren sorgen für eine galvanische Trennung zwischen Eingangs- und Ausgangskreisen. Zwischen Primär- und Sekundärseite besteht keine elektrische Verbindung. Die Energieübertragung erfolgt dabei über das Phänomen der magnetischen Induktion.
Die Isolierung schützt vor Stromschlägen, dämpft Störgeräusche und verringert den Überspannungsschutzpuffer der Erdschleife.
Die Verdrahtung eines Trenntransformators umfasst separate Primär- und Sekundärwicklungen, zwischen denen keine elektrischen Verbindungen bestehen. Außerdem verfügt er über unabhängige Erdungspfade.
Die Sekundärseite des Trenntransformators ist potentialfrei, nicht mit der Erde verbunden und dient der Gewährleistung einer hohen Isolation.
Diese Wicklungen können geerdet werden, sind an einer Seite mit Masse verbunden und kommen dort zum Einsatz, wo ein System eine stabile Referenzspannung benötigt.
Trenntransformatoren sorgen für eine galvanische Trennung zwischen Eingangs- und Ausgangskreisen. Zwischen Primär- und Sekundärseite besteht keine elektrische Verbindung. Die Energieübertragung erfolgt dabei über das Phänomen der magnetischen Induktion.
Die Isolierung schützt vor Stromschlägen, dämpft Störgeräusche und verringert den Überspannungsschutzpuffer der Erdschleife.
Die Verdrahtung eines Trenntransformators umfasst separate Primär- und Sekundärwicklungen, zwischen denen keine elektrischen Verbindungen bestehen. Außerdem verfügt er über unabhängige Erdungspfade.
Die Sekundärseite des Trenntransformators ist potentialfrei, nicht mit der Erde verbunden und dient der Gewährleistung einer hohen Isolation.
Diese Wicklungen können geerdet werden, sind an einer Seite mit Masse verbunden und kommen dort zum Einsatz, wo ein System eine stabile Referenzspannung benötigt.
Schaltzeichen und Schaltpläne für Transformatoren
Das Verständnis von Schaltzeichen ist wichtig, um Schaltpläne in praktische Darstellungen umzusetzen
Gängige Transformator-Symbole
Spulen (Wicklungen)
Spulen oder Wicklungen sind als geschwungene Schleifen dargestellt. Zwei Sätze sind für die Primär- und Sekundärwicklungen vorgesehen. Zwischen den Spulen verlaufen parallele vertikale Linien, die den Magnetkern darstellen.
Mittelabgriff
Hier ist der Anschlusspunkt für den Mittelpunkt der Wicklung dargestellt. Er dient zur Bildung des Sternpunkts und ermöglicht eine Doppelspannung von 120/240 V.
Erdungssymbol
Es besteht aus drei absteigenden horizontalen Linien. Schuhe schützen die Erde, erden die Ausrüstung und bieten einen neutralen Verbindungspunkt.
Sicherungssymbol
Kleine Rechtecke oder Zickzackmuster in Reihenanordnung, die mit einem Überstromschutz ausgestattet sind und in Primärwicklungen zum Einsatz kommen.
Leistungsschalter
Es handelt sich um ein Schaltersymbol mit einer Unterbrechungsmarkierung, das einen rückstellbaren Überstromschutz bietet.
Verbindungen antippen
Hierbei handelt es sich um Abzweigwicklungen, die zur Einstellung der Ausgangsspannung und zum Ausgleich von Schwankungen in der Versorgungsspannung dienen.
Lesen Sie unseren Leitfaden: Wie verdrahtet man einen Transformator | Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung
Fazit
Schaltpläne für Transformatoren sind wichtige Referenzunterlagen, die von Technikern und Ingenieuren für eine sichere und präzise Installation herangezogen werden. Ein genaues Verständnis und eine klare Erläuterung der Schaltpläne sind hilfreich für die Überprüfung der Spannungsebene, der Phasenanschlüsse, der Erdung, der Polarität sowie der Schutzvorrichtungen, die für die Fehlerbeherrschung und die Aufrechterhaltung einer einwandfreien Transformatorfunktion von Bedeutung sind.
Präzise Verdrahtungstechniken, die eine stabile Spannungsregelung, einen Überlastschutz sowie die Einhaltung von Installationsvorschriften und elektrischen Normen gewährleisten.
Für Ingenieure und Projektplaner, Daelim Transformer bietet verschiedene Messwandler an, die den erforderlichen internationalen Normen entsprechen, wie beispielsweise IEEE, UL, und IEC. Darüber hinaus bieten sie maßgeschneiderte Transformatorausführungen und technische Unterstützung an, um den unterschiedlichen Systemanforderungen gerecht zu werden.
Häufig gestellte Fragen
Wie liest man einen Schaltplan für einen Transformator?
Ein gängiges Symbol sind zwei wellenförmige, spiralförmig angeordnete Linien, die die Wicklungen eines Transformators darstellen. Daneben zeigen kleine Kreise oder Buchstaben die verschiedenen Anschlüsse an, beispielsweise „P“ für die Primärwicklungen und „S“ für die Sekundärwicklungen.
Wie überprüft man die Primär- und Sekundärseite eines Transformators?
Am einfachsten ist es, das Typenschild zu überprüfen, das mit der Wicklung verbunden ist. Die Hersteller haben das Typenschild der Eingangs- bzw. Primärwicklung und das der Sekundärwicklung mit den Sekundärwicklungen des Transformators verbunden.
Was versteht man unter L1-, L2- und L3-Verkabelung?
Bei der elektrischen Verkabelung bezeichnen L1, L2 und L3 drei separate stromführende Leitungen in einem dreiphasigen Stromnetz, die um 120 Grad zueinander versetzt sind und eine konstante Stromversorgung für größere Motoren und Industriegeräte gewährleisten. „L“ steht für „Line“ (Leitung), und L1, L2 und L3 bezeichnen verschiedene Phasen.
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