Beschreibung
1. Kernmerkmale von Spartransformatoren
Im Vergleich zu gewöhnlichen Doppelwicklungstransformatoren (Trenntransformatoren) liegt der grundlegende Unterschied von Spartransformatoren in der Schaltungsanordnung:
- Gewöhnlicher Transformator: Die Primär- und Sekundärwicklung sind vollständig elektrisch isoliert und die Energie wird durch magnetische Kopplung übertragen.
- Spartransformator: Die Primär- und Sekundärwicklung sind elektrisch verbunden, wobei ein Teil der Energie durch magnetische Kopplung übertragen und ein anderer Teil direkt durch den Stromkreis geleitet wird.
Vorteile:
Geringe Kosten, geringe Größe, hoher Wirkungsgrad: Bei gleicher Leistung benötigt ein Spartransformator weniger Kupferdraht und Siliziumstahlbleche, was Material spart, ihn leichter macht und im Allgemeinen einen höheren Wirkungsgrad erzielt.
Bessere Spannungsregulierung: Aufgrund der geringeren Impedanz sind Spannungsschwankungen bei Lastwechseln geringer.
Nachteile:
Fehlende elektrische Isolierung: Dies ist das größte Sicherheitsrisiko. Da Ein- und Ausgang im Stromkreis direkt miteinander verbunden sind, kann es bei falscher Verkabelung des gemeinsamen Anschlusses dazu kommen, dass der Ausgang von der Eingangsseite Hochspannung führt, was äußerst gefährlich ist.
Höherer Kurzschlussstrom: Eine niedrigere Impedanz führt zu einem höheren Fehlerstrom im Kurzschlussfall.
Erhebliche Auswirkungen von Wicklungsfehlern: Wenn der gemeinsame Teil der Wicklung ausfällt, wirkt sich dies gleichzeitig auf den Primär- und Sekundärkreis aus.
2. Arten von Spartransformatoren
(1) Klassifizierung nach Funktion und Anwendung (am häufigsten)
Dies ist die praktischste Klassifizierungsmethode, die direkt mit ihrer Verwendung zusammenhängt.
Spannungsreduzierender Starter (Spartransformator-Starter)
Beschreibung: Dies ist eines der klassischsten Startgeräte für dreiphasige Wechselstrom-Asynchronmotoren. Es legt während des Startvorgangs über einen Spartransformator eine reduzierte Spannung an die Statorwicklung des Motors an, um den Anlaufstrom zu reduzieren (kann normalerweise auf 1/4 bis 1/3 des Anlaufstroms mit voller Spannung reduziert werden). Wenn sich die Motordrehzahl der Nenndrehzahl nähert, schaltet ein Schalter auf Vollspannungsbetrieb um.
Merkmale: Normalerweise stehen mehrere Spannungsabgriffe (z. B. 65 %, 80 %) zur Auswahl, um das Anlaufdrehmoment und den Anlaufstrom auszugleichen.
Spannungsregler (einstellbarer Spartransformator)
Beschreibung: Dies ist ein einphasiger oder dreiphasiger Spartransformator mit einer Sekundärwicklung, die über einen Schleifkontakt (Kohlebürste) verfügt, der von einem Handrad oder Servomotor angetrieben wird. Durch Drehen des Handrads lässt sich die Ausgangsspannung stufenlos und stufenlos verstellen. In Laboren sehr häufig.
Merkmale: Die Ausgangsspannung kann von 0 V bis leicht über die Eingangsspannung eingestellt werden (z. B. 0–250 V oder 0–430 V).
Gängige Formen: Ringkern (für kleine Leistung) oder quadratischer Kern (für größere Leistung).
Leistungs-Spartransformator
Beschreibung: Wird in Hochspannungssystemen verwendet, um Netze mit ähnlichen Spannungsniveaus zu verbinden, z. B. 110-kV- und 220-kV-Netze oder 220-kV- und 500-kV-Netze.
Merkmale: Extrem hohe Kapazität (bis zu Hunderttausende kVA), ein Schlüsselgerät im Energiesystem. Sein Übersetzungsverhältnis liegt in der Regel nahe bei 1:2, was in dieser Anwendung erhebliche wirtschaftliche Vorteile bietet.
AC-Traktionstransformator
Beschreibung: Wird in elektrifizierten Eisenbahnen verwendet (z. B. Hochgeschwindigkeitszüge). Eine Wicklung ist mit der Oberleitung (Hochspannung) verbunden, die andere mit Gleis und Erde und versorgt die Lokomotive mit unterschiedlichen Spannungspegeln.
(2)Klassifizierung nach Phase
Ein-Phasenspartransformator: Wird in einphasigen Stromversorgungssituationen verwendet, z. B. in Laborspannungsreglern, Haushaltsstabilisatoren usw.
Drei-Spartransformator: Wird in drei-Phasen-Stromversorgungssystemen verwendet. Es können drei kombinierte einphasige Transformatoren oder eine einzelne dreiphasige Kernstruktur sein. Weit verbreitet in Stromversorgungssystemen und zum Starten von Industriemotoren.
(3)Klassifizierung nach Wicklungsstruktur
Spartransformator mit einer -Wicklung: Der gebräuchlichste Typ mit nur einer Wicklung und Anzapfungen.
Spartransformator mit zwei -Wicklungen: Basiert im Wesentlichen auf einem regulären Transformator mit zwei -Wicklungen, wobei die Primär- und Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet sind, was spezifische Spannungstransformationen und Erdungsmethoden ermöglicht. Wird häufig in Energiesystemen verwendet.
(4) Klassifizierung nach Kühlmethode
Trockener -Spartransformator: Luftgekühlt, häufig in Innenräumen, in Labors oder dort, wo Brandschutz erforderlich ist.
In Öl-Spartransformator eingetaucht: Die Wicklungen sind in Isolieröl getaucht, das für Kühlung und Isolierung sorgt. Hohe Kapazität, wird hauptsächlich in Stromversorgungssystemen für den Außenbereich verwendet.
3.Anwendungen von Spartransformatoren
(1) Industriebereich:
- Start mit Motorspannungsreduzierung: Wird zum Starten großer Lüfter, Pumpen, Kompressoren usw. verwendet, um eine übermäßige Belastung des Stromnetzes zu vermeiden. Dies ist eine der klassischsten und am weitesten verbreiteten Anwendungen.
- Spannungsregelung: Wird in Werkstätten verwendet, um die Betriebsspannung von Geräten vor Ort anzupassen und sicherzustellen, dass die Geräte mit optimaler Spannung arbeiten.
(2) Energiesystem:
- Netzverbindung: Fungiert als Verbindungstransformator und verbindet zwei Übertragungsnetze mit ähnlichen Spannungsniveaus (z. B. 132 kV/275 kV) für eine effiziente Energieübertragung und -verteilung.
- Systemerdung: Bietet einen Neutralpunkt-Erdungspfad.
(3)Labor- und Testbereich:
- Einstellbares Wechselstromnetzteil: Bietet stufenlos einstellbare Spannung für experimentelle Schaltkreise, eine Standardausrüstung in Elektronik- und Elektrolabors.
- Geräteprüfung: Wird zur dielektrischen Prüfung elektrischer Geräte oder zur Leistungsprüfung bei verschiedenen Spannungen verwendet.
(4)Haushalts- und Gewerbebereich:
- Wechselspannungsstabilisator: Viele Haushaltsstabilisatoren verwenden im Inneren Spartransformatoren (normalerweise angezapft und automatisch über ein Relais geschaltet), um mit instabiler Netzspannung zurechtzukommen.
- Audiogeräte: Wird zur Spannungsanpassung in einigen High-End-Audiosystemen verwendet.
(5) Schienenverkehr:
Elektrifiziertes Eisenbahnstromversorgungssystem: Bietet die erforderliche Traktionsenergie für Hochgeschwindigkeitszüge.
