Der Trenntransformator ist eine Sicherheitsstromversorgung. Er wird üblicherweise für Wartung und Reparatur von Maschinen eingesetzt und erfüllt die Funktionen Schutz, Überspannungsschutz und Filterung.
Das Prinzip des Trenntransformators entspricht dem eines herkömmlichen Transformators: Beide nutzen das Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Ein Trenntransformator (allerdings nicht alle) ist im Allgemeinen ein 1:1-Transformator. Da die Sekundärwicklung nicht mit Erdpotential verbunden ist, besteht zwischen einem beliebigen Sekundärleiter und der Erde keine Potentialdifferenz – wodurch der Betrieb sicher ist. Er wird häufig als Wartungsstromversorgung verwendet.
Die Stromversorgungen für Steuertransformatoren und Vakuumröhren-Geräte sind ebenfalls Trenntransformatoren. Beispiele hierfür sind Verstärker mit Vakuumröhren, Radios mit Vakuumröhren und Oszilloskope sowie Steuertransformatoren für Drehmaschinen usw. Alle diese Geräte verfügen über Trenntransformatoren. Ein 1:1-Trenntransformator wird beispielsweise häufig zum sicheren Service von Farbfernsehgeräten verwendet. Er findet auch in Klimaanlagen Anwendung.
Normalerweise ist bei der von uns verwendeten Wechselstromversorgungsspannung ein Leiter mit der Erde verbunden, während der andere Leiter eine Potentialdifferenz von 220 V zur Erde aufweist. Ein Kontakt damit kann einen elektrischen Schlag verursachen. Der Sekundärkreis des Trenntransformators hingegen ist nicht mit der Erde verbunden, und zwischen seinen beiden Leitern und der Erde besteht keine Potentialdifferenz. Daher führt der Kontakt einer Person mit einem der Leiter nicht zu einem elektrischen Schlag, wodurch die Nutzung deutlich sicherer wird.
Zweitens sind die Ausgangs- und Eingangsanschlüsse des Trenntransformators vollständig voneinander »getrennt«. Dadurch wird effektiv die Eingangsseite des Transformators (die Netzspannung) gefiltert und die eingespeiste Stromversorgung gut gereinigt. So stellt er eine saubere Versorgungsspannung für elektrische Geräte bereit.
Eine weitere Anwendung ist der Störschutz. Er kann breitgefächert an Orten wie U-Bahnen, Hochhäusern, Flughäfen, Bahnhöfen, Häfen, Industrie- und Bergbauunternehmen sowie in Stromverteilungssystemen von Tunneln eingesetzt werden.
Ein Trenntransformator ist eine Art Transformator, bei dem die Primärwicklung und die Sekundärwicklung elektrisch voneinander isoliert sind. Er dient dazu, die Gefahr zu vermeiden, die entstehen kann, wenn man versehentlich leitfähige Teile (oder metallische Komponenten, die aufgrund eines Isolationsfehlers spannungsführend werden können) sowie die Erdung berührt. Sein Funktionsprinzip entspricht dem eines üblichen Trockentransformators und beruht ebenfalls auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Er isoliert hauptsächlich die primäre Stromversorgungsschaltung und hebt die sekundäre Schaltung gegenüber der Erdung an, um elektrische Sicherheit zu gewährleisten.
Funktion
Die Hauptfunktionen des Trenntransformators sind: die vollständige elektrische Isolierung der Komponenten der Primär- und Sekundärseite sowie die Isolierung des gesamten Stromkreises. Zusätzlich kann durch Ausnutzung der Hochfrequenzverluste des Kernmaterials die Übertragung von Hochfrequenzstörungen in die Steuerschaltung unterdrückt werden. Durch den Einsatz des Trenntransformators befindet sich die Sekundärseite in Bezug auf die Erdung im „Schwebebetrieb“; dies ist nur bei kleinen Versorgungsbereichen und kurzen Leitungslängen zulässig. In diesem Fall ist der Erdkapazitätsstrom des Systems so gering, dass er für den menschlichen Körper nicht gefährlich ist. Eine weitere sehr wichtige Funktion ist der Schutz der persönlichen Sicherheit! Gefährliche Spannungen werden isoliert.
Mit der kontinuierlichen Entwicklung des Stromversorgungssystems spielen Transformatoren als Schlüsselausrüstung im Stromversorgungssystem eine immer wichtigere Rolle. Ihr sicherer Betrieb beeinflusst unmittelbar die Zuverlässigkeit des gesamten Stromversorgungssystems. Unter einer Deformation der Transformatorwicklung versteht man axiale und radiale Größenänderungen, Verschiebungen des Gehäuses sowie Verdrehungen der Wicklung, die auftreten, wenn die Wicklung mechanischen Kräften ausgesetzt wird. Die Hauptursachen für eine Deformation der Transformatorwicklung sind zweierlei: Erstens sind Transformatoren während ihres Betriebs unvermeidlich externen Kurzschlussfehlern ausgesetzt; zweitens treten bei Transport und Hebevorgängen von Transformatoren Unfälle wie Kollisionen auf.
Leistung
Der magnetische Fluss im Transformator-Kern hängt von der angelegten Spannung ab. Der Erregerstrom im Strom steigt nicht mit zunehmender Last an. Obwohl der Kern aufgrund der steigenden Last nicht in Sättigung gerät, nimmt der ohmsche Verlust der Wicklung zu und übersteigt die Nennleistung. Da die von der Wicklung erzeugte Wärme nicht rechtzeitig abgeführt werden kann, wird die Wicklung beschädigt. Falls die Wicklung aus supraleitenden Materialien besteht, führt ein Stromanstieg nicht zu Erwärmung; es treten jedoch dennoch Streufelder auf, die eine Impedanz innerhalb des Transformators verursachen. Ein Stromanstieg bewirkt einen Abfall der Ausgangsspannung. Je größer der Strom, desto niedriger die Ausgangsspannung. Daher kann die Ausgangsleistung des Transformators nicht unendlich sein. Falls der Transformator keine Impedanz hätte, würde bei Stromdurchfluss eine sehr große elektromagnetische Kraft entstehen, die die Transformator-Wicklung leicht beschädigen könnte. Obwohl die Leistung theoretisch unendlich wäre, ließe sie sich nicht nutzen. Man kann lediglich sagen, dass mit der Weiterentwicklung supraleitender Materialien und Kernmaterialien die Ausgangsleistung eines Transformators gleichen Volumens oder gleichen Gewichts zunehmen wird – doch sie bleibt endlich!
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