Kurzzeitige Überlastung von Transformatoren - Reiner Hogenkamp ...

Allgemein
Transformatoren + Apparatebau
Reiner Hogenkamp GmbH
Sämtliche Transformatoren werden nach den gültigen VDE-Vorschriften (VDE 0570/
EN 61558 bzw. VDE 0532 / EN 60076) hergestellt.
Hervorzuheben ist, dass die Transformatoren lagenweise isoliert werden. Dadurch
wird eine hohe Spannungsfestigkeit der Wicklungen untereinander sowie eine lange
Lebensdauer erreicht.
Ebenso werden die Transformatoren wechselseitig geschachtelt. Im Gegensatz
zu geschweißten Blechpaketen ergibt sich ein geringerer Blindstromanteil sowie geringere
Leerlaufverluste.
Leistung
Die Leistungsangabe bezieht sich auf die im Dauerbetrieb sekundärseitig abnehmbare
Leistung in VA oder kVA.
Unsere Transformatoren werden standardmäßig wie folgt ausgelegt:
� Isolationsklasse B
� Aufstellhöhe bis 1000m über NN
� 40°C Umgebungstemperatur
� cos φ = 1 ( ohmsche Belastung)
Spannung
Bei Drehstrom ist darauf zu achten, daß die Nennspannung die Spannung ist, die
zwischen den drei Außenleitern gemessen wird (verkettete Spannung).
Frequenz
Die in diesem Katalog aufgeführten Transformatoren sind für eine Frequenz von 50-
60 Hz ausgelegt. Auf Anfrage fertigen wir auch Transformatoren mit anderen Frequenzen.
Telefon: 04298-3267 Fax: 04298-3268 info@hogenkamp-trafo www.hogenkamp-trafo.de Stand: 09/04

Betriebsarten
Transformatoren + Apparatebau
Reiner Hogenkamp GmbH
S1
Sofern nicht anders gekennzeichnet sind sämtliche Transformatoren für Dauerbetrieb
ausgelegt. Diese Betriebsart wird als S1 bezeichnet und entspricht 100%
Einschaltdauer (ED).
S3
Bei vielen Anwendungen werden die Transformatoren nicht dauernd mit Nennlast
betrieben. Dadurch lässt sich die Baugröße teilweise erheblich reduzieren.
Bei der Betriebsart S3 wird von einer Spieldauer von 10 Minuten ausgegangen.
Weicht die Spieldauer von diesem Wert ab, so muss dies bei der Dimensionierung
des Transformators berücksichtigt werden. Eine abweichende Spieldauer wird auf
dem Leistungsschild in Minuten angegeben.
Beispielrechnung für Kurzeitbelastung nach Betriebsart S3:
Belastungszeit
in min
ED �
Spieldauer in min
* 100
(%)
Spieldauer = Dauer der Pause + Dauer der Belastung
Bestimmung der Typenleistung bei Kurzeitbetrieb nach Betriebsart S3:
ED in %
NT � N *
NT = Typenleistung
100
Einschaltdauer [%]
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Bestimmung der Typenleistung bei Betriebsart S3
Spieldauer = 10 Minuten
1 0,89 0,84 0,77 0,7 0,63 0,55 0,45
Faktor
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Transformatoren + Apparatebau
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Abweichende Aufstellhöhe
� Die Leistung muss bei abweichenden Aufstellhöhen nach dem folgenden Diagramm
reduziert werden.
Leistung P [%]
100
95
90
85
80
Leistungsreduktion als Funktion der Aufstellhöhe
> 1000 m über N.N.
1000 2000 3000 4000
Aufstellhöhe [m über N.N.]
Abweichende Umgebungstemperatur
� Die Leistung muss bei abweichenden Umgebungstemperaturen nach dem folgenden
Diagramm reduziert werden.
Leistung P [%]
100
95
90
85
80
75
70
Leistungsreduktion als Funktion der
Umgebungstemperatur > 40C°
40 45 50 55 60
Umgebungstemperatur [°C]
Die Leistungsreduktion muss vorgenommen werden, da bei Höhen von 1000m über
N.N. und höheren Umgebungstemperaturen der Wärmeaustausch mit der Umgebung
schlechter wird.
Dies bedeutet, dass sich der Transformator bei Nennleistung unzulässig erwärmen
würde.
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Überlastbetrieb von Transformatoren
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Der Überlastbetrieb von Transformatoren kann dem folgenden Schaubild entnommen
werden.
zulässige Dauer der
Überlastung [min]
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Temperaturen
Kurzzeitige Überlastung von Transformatoren
50 60 70 80 90
Vorausgegangene Dauerbelastung
der Bemessungsleistung [%]
Überlastung mit
150%
Überlastung mit
140%
Überlastung mit
130%
Überlastung mit
120%
Überlastung mit
110%
Unter Nennbedingungen entstehen in einem Transformator Verluste, die Wärme erzeugen.
Die hieraus entstehende Übertemperatur ist an bestimmte Grenzwerte
gekoppelt und innerhalb der Isolierstoffklassen festgelegt.
In den Isolierstoffklassen ist ebenfalls festgelegt, dass der Hotspot, der im Inneren
der Wicklung entsteht, zwischen der Klasse A und der Klasse H um 5 bis 15 K über
der Endtemperatur liegt.
Die Isolierstoffklasse H fertigen wir nur auf Anfrage.
Isolierstoffklasse Endtemperatur
(Dauertemperatur - Hotspot)
A 100°C
E 115°C
B 120°C
F 140°C
H 165°C
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Kurzschlußfestigkeit
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Die in diesem Katalog aufgeführten Transformatoren sind nach EN 61558 nicht kurzschlussfest
bzw. kurzschlussfest nach EN 60076-5.
Kurzschlussfester Transformator
Der kurzschlussfeste Transformator ist ein Transformator, bei dem die Temperatur
festgelegte Grenzwerte nicht überschreitet, wenn der Transformator überlastet oder
kurzgeschlossen wird, und der nach dem Entfernen der Überlast oder des Kurzschlusses
weiterhin alle Anforderungen der EN 61558 erfüllt.
Man unterscheidet:
Bedingt kurzschlussfester Transformator
� ist ein Transformator, der mit einer Schutzeinrichtung ausgerüstet ist, die den
Eingangs- oder Ausgangsstromkreis öffnet, oder den Strom im Eingangs- oder
Ausgangsstromkreis verringert, wenn der Transformator überlastet oder kurzgeschlossen
wird.
� Schutzeinrichtungen sind beispielsweise Sicherungen, Überlastauslöser, Temperatursicherungen,
selbsttätig oder nicht selbsttätig zurückstellende
Temperaturbegrenzer, Kaltleiter und automatisch auslösende Schutzschalter.
Unbedingt kurzschlussfester Transformator
� ist ein Transformator ohne Schutzeinrichtung, bei dem die Temperatur bei Überlast
oder Kurzschluss auf Grund der Konstruktion festgelegte Grenzwerte nicht
überschreitet, und der nach Entfernen der Überlast oder des Kurzschlusses
weiterbetrieben werden kann
Nicht kurzschlussfester Transformator
Der nicht kurzschlussfeste Transformator ist ein Transformator, der dazu bestimmt
ist, gegen übermäßige Temperatur durch eine Schutzeinrichtung geschützt zu werden,
die nicht im Transformator eingebaut ist.
Fail-Safe Transformator
Der Fail-Safe Transformator ist ein Transformator, der bei nicht bestimmungsmäßigem
Gebrauch durch eine Unterbrechung des Eingangsstromkreises bleibend
ausfällt, aber für den Anwender und die Umgebung keine Gefahr darstellt.
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Begriffserläuterungen
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Basisiolierung
Die Basisisolierung ist die Isolierung spannungsführender Teile zum grundlegenden
Schutz gegen elektrischen Schlag.
Zusätzliche Isolierung
Die Zusätzliche Isolierung ist eine unabhängige Isolierung zusätzlich zur Basisisolierung.
Sie schützt bei Versagen der Basisisolierung vor elektrischen Schlag.
Doppelte Isolierung
Die Doppelte Isolierung besteht aus Basisisolierung und zusätzlicher Isolierung besteht.
Verstärkte Isolierung
Die Verstärkte Isolierung ist eine einzige Isolierung spannungsführender Teile, die
unter den in den einschlägigen Normen genannten Bedingungen den gleichen
Schutz gegen elektrischen Schlag wie eine doppelte Isolierung bietet.
Verschmutzungsgrad 1 (P1)
Keine oder Verschmutzung ohne Einfluß.
Verschmutzungsgrad 2 (P2)
Keine leitfähige Verschmutzung, nur gelegentliche Leitfähigkeit durch Betauung.
Verschmutzungsgrad 3 (P3)
Leitfähige Verschmutzung.
Schutztrennung
Trennung zwischen Stromkreisen durch Basisisolierung plus zusätzlicher zusätzliche
Isolierung oder Schutzschirm oder durch eine äquivalente Schutzmaßnahme
(z.B. verstärkte Isolierung).
Körper
Im Sinne von EN 61558 ist ein Körper eine allgemeine Bezeichnung für alle berührbaren
Metallteile, Achsen, Handgriffe, Knöpfe, Hebel und dergleichen. Auch
berührbare metallische Befestigungsschrauben und Metallfolien auf berührbaren
Isolierstoffoberflächen.
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Schutzschirm
Trennung von gefährlichen aktiven Teilen mit Hilfe einer dazwischen angeordneten
leitenden Abschirmung, die über einen Anschluss für einen äußeren Schutzleiter
verfügt.
SELV (safety extra-low voltage):
Spannung eines Stromkreises, der vom Versorgungsnetz z.B. durch einen Sicherheitstrafo
getrennt ist und die Spannung 50 V Wechselspannung oder 120 V
geglättete Gleichspannung nicht überschreitet.
SELV-Stromkreis (vormals Schutzkleinspannung)
Mit Schutztrennung von anderen Stromkreisen getrennter ELV-Stromkreis, der ohne
Anschlüsse zum Erden des Stromkreises oder der berührbaren leitfähigen Teile
ausgestattet ist.
PELV-Stromkreis (Funktionskleinspannung mit sicherer Trennung)
Mit Schutztrennung von anderen Stromkreisen getrennter ELV-Stromkreis, der aus
Funktionstechnischen Gründen geerdet sein darf, und/oder dessen berührbare leitfähige
Teile geerdet sein dürfen.
Schutzklasse I
Der Schutz gegen elektrischen Schlag beruht nicht allein auf einer Basisisolierung
sondern zusätzlich auf einer Erdungsklemme zur Verbindung mit dem Schutzleiter in
festen Installationen.
Schutzklasse II
Der Schutz gegen elektrischen Schlag beruht außer der Basisisolierung auf einer
doppelten oder verstärkten Isolierung ohne Erdungsklemme. Dadurch besteht Unabhängigkeit
von Schutzmaßnahmen der festen Installation.
Erlaubt sind durchgeschleifte und gegen den Trafo isolierte Schutzleiterverbindungen.
Anforderungen an die Isolation
In der unten aufgeführten Tabelle sind die Mindestforderungen an die Isolation für
die entsprechenden Schutzmaßnahmen aufgeführt.
Mindestanforderungen
Transformatorart
für Schutzmaßnahme Anforderung an die Isolation
Spartransformator keine getrennte Wicklung keine galvanische Trennung
Netztransformator
getrennte Wicklung niedrig, keine sichere Trennung
Steuertransformator
Schutzerdung
niedrig, keine sichere Trennung
Trenntransformator Schutztrennung hoch, sichere Trennung
Sicherheitstransformator Schutzkleinspannung
hoch, sichere Trennung
Isolierung PRI-SEK
keine
Basisisolierung
Basisisolierung
doppelte oder verstärkte Isolierung
doppelte oder verstärkte Isolierung
Wir möchten ausdrücklich darauf hinweisen, dass unsere Transformatoren alle
mit doppelter oder verstärkter Isolation gefertigt werden, um eine
zusätzliche Sicherheit und eine hohe Lebensdauer zu gewährleisten.
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Transformatoren mit getrennter Wicklung
Bei dieser Wickelart besteht zwischen der Eingangs- und der Ausgangswicklung
keine leitende Verbindung, sie sind galvanisch getrennt. Die Typenleistung entspricht
der Nennleistung.
Transformatoren mit gemeinsamer Wicklung - Sparwicklung -
Bei dieser Wickelart besteht zwischen der Eingangs- und der Ausgangswicklung eine
leitende Verbindung. Deshalb gilt für den Wicklungsteil mit der kleineren
Spannung das gleiche Potential gegen Erde wie für die Wicklung mit der größeren
Spannung.
Die Einschränkungen nach VDE 0100 und VDE 0101 sind weiterhin zu beachten.
Je nach Übersetzungsverhältnis kann hier eine erhebliche Materialeinsparung erzielt
werden.
Schutzarten und Bildzeichen nach DIN VDE 0711 / EN 60598 / IEC 598
Schutzarten
1.Ziffer
Fremdkörperschutz vor
2.Ziffer
Wasserschutz vor
IP 20 Fremdkörpern > 12,5 mm ungeschützt
IP 23 Fremdkörper > 12,5 mm
Regen geschützt mit
Einfallswinkel ≤ 60°
zur Senkrechten
IP 40 Fremdkörper >1,0 mm ungeschützt
IP 43 Fremdkörper > 1,0 mm
IP 44 Fremdkörper >1,0 mm
IP 54 staubgeschützt
IP 55 staubgeschützt
IP 65 staubdicht
IP 67 staubdicht
Schutzklasse und Bildzeichen
Schutzklasse/Symbol Beispiel
I
II
Regen geschützt mit
Einfallswinkel ≤ 60°
zur Senkrechten
Spritzwasser aus jeder
Richtung
Spritzwasser aus jeder
Richtung
Strahlwasser aus jeder
Richtung
Strahlwasser aus jeder
Richtung
Wasserdicht
(eintauchbar)
Bildzeichen
Der Anschluß an den Netzschutzleiter ist zwingend erforderlich.
Das Symbol ist an der Anschlußstelle angebracht.
Das Betriebsmittel darf keinen Schutzleiteranschluß haben
und darf nicht mit Netzschutzleiter verbunden werden.
III Betriebsmittel zum Betrieb von Schutzkleinspannung.
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