Transformatoren

ACAC DIN-Rail

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Profilschienen werden in der Elektrotechnik zur Befestigung von Bauteilen genutzt. Die Tragschienen bestehen aus Metall und werden unter Anderem für die Befestigung in Verteilerkästen verwendet. Weitere Einsatzgebiete sind Schalterschränke und Anschlusskästen. Die DIN-Schiene ist genormt und kann damit vergleichbar einfach in allen Verteilerkästen verbaut werden.

Zur Herstellung von Tragschienen aus Metall werden Aluminium, Kupfer und Stahl genutzt. Die Profilschienen bieten die Möglichkeit, verschiedene Bauteile aufzuschieben. Hier finden Relais, Reihenklemmen und weitere Betriebsmittel Platz auf der Tragschiene. Die elektrischen Bauteile können auch auf der Schiene aufgesteckt werden.

Tragschienen in U-förmiger Bauweise werden als Hutschiene bezeichnet. Die 35 x 7,5 Millimeter-Hutschiene wird, insbesondere im englischsprachigen Raum, auch als DIN Rail geführt. DIN Rails bieten die Möglichkeit, die Bauteile auf der Schiene über eine Klemmfunktion zu befestigen. Hutschienen sind hauptsächlich in Verteilerkästen zu finden. Aufgrund der genormten Bauweise kann ein einfacher Einbau realisiert werden.

DIN Rails sind im Rahmen von Produktprogrammen im Fachhandel erhältlich. Die für den Einbau benötigten Gehäuse können gleich mitbestellt werden. Die Gehäuse werden als DIN-Schienengehäuse und Sondermodelle angeboten. Einige Serien verfügen über ein Gehäuse mit Steckverbinder. Profilschienen wie die Hutschiene eignen sich hervorragend, um einen schnellen Ein- und Ausbau in Verteilerkästen, Schalteschränken und Anschlusskästen vorzunehmen. Die geeigneten Bauteile wie Relais lassen sich schnell und vor allem kostensparend auf der Profilschiene befestigen.

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Netzteile, Transformatoren

Schaltnetzteile im Detail – Teil 2

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Die Schaltnetzteile werden aufgrund ihrer überdurchschnittlich hohen Leistungsdichte insbesondere zur Einsparung von Material und Masse verwendet. Sie erbringen bereits mit einer kleinen Leistung einen höheren Wirkungsgrad als herkömmliche Netzteile. Die Schaltnetzteile werden aus diesen Gründen immer öfter auch in Stecknetzteilen eingesetzt.

Eigenschaften von Schaltnetzteilen

Die Schaltnetzteile erbringen bereits bei einer kleinen Nennleistung einen sehr hohen Wirkungsgrad, der bei bis zu 90 % liegen kann. Außerdem können die Schaltnetzteile sowohl für niedrige als auch für hohe Netzspannungen verwendet werden. Der Toleranzbereich für die Eingangsspannung liegt bei 85 bis 255 Volt und für die Netzfrequenz bei 47 bis 63 Herz. Die Schaltnetzteile sind im Vergleich zu den herkömmlichen Netzteilen deutlich leichter aufgrund der kleineren Transformatoren und Siebkondensatoren. Von Vorteil ist auch der geringe Materialverbrauch (Kupfer) und die damit verbundenen reduzierten Herstellungskosten von Schaltnetzteilen im Gegensatz zu konventionellen Netzteilen.  

Neben den genannten Vorteilen sind auch einige Nachteile bei den Schaltnetzteilen zu verzeichnen. Die hohen Frequenzen erfordern intensive Maßnahmen zur Verringerung des EMV-Verhaltens (Störungen).

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Transformatoren

Schaltnetzteile im Detail – Teil 1

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Die Schaltnetzteile mit der Abkürzung SNT oder englisch SMPS für switched-mode power supply wandeln eine Eingangsspannung in eine Gleichspannung um. Diese elektrischen Bauteile zeichnen sich im Verhältnis zu Spannungsreglern, welche konstante Spannungen regeln sollen, zusätzlich durch einen hohen Wirkungsgrad aus. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Netzteilen haben die Schaltnetzteile die Aufgabe, die Netzspannung gleichzurichten, dann in eine Wechselspannung mit höherer Frequenz zu transformieren und anschließend wieder in Gleichspannung umzuwandeln.

Technischer Nutzen

Herkömmliche Netzteile beinhalten einen Transformator, der die Spannung umwandeln soll. Dabei gilt grundsätzlich, dass sich die Leistung bei gleichbleibender Masse ungefähr proportional zur Frequenz erhöhen lässt. Würde man die Frequenz erhöhen, müsste folglich auch eine größere Leistung zu übermitteln sein. Von Vorteil ist gleichzeitig, dass die Masse des Trafos keinen Einfluss auf die Leistung nimmt, so dass sich auch leichtere Netzteile bauen lassen.

Bei den Schaltnetzteilen werden die Transformatorkerne in der Regel aus Ferrit oder Eisenpulver hergestellt, damit beispielsweise Wirbelstromverluste ganz oder teilweise verhindert werden können. Außerdem bestehen die Wicklungen für höhere Frequenzen aus flachen Kupferbändern oder einzeln isolierten Drähten, um eine Stromverdrängung zu vermeiden. Mögliche Störungen im Hochfrequenzbereich aufgrund von schnellen Spannungsänderungen werden durch Abschirmungen und Netzfilter reduziert.

Anwendungsgebiete der Schaltnetzteile

Aufgrund des hohen Wirkungsgrades bereits bei kleinen Nennleistungen werden Schaltnetzteile im Gegensatz zu konventionellen Netzteilen bevorzugt verwendet. Allerdings sind auch hier Vor- und Nachteile abzuwägen. Die Einsatzgebiete von Schaltnetzteilen sind vielfältig und universell. Man findet sie bereits in vielen elektronischen Geräten unseres Alltags, wie zum Beispiel als Netzteile für Computer und Fernseher oder als Ladegeräte für Laptops und Mobiltelefone, die eine geringere Leistung aufbringen. Ebenso werden die Schaltnetzteile für Trafos in Niedervoltgeräten eingesetzt.

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Transformatoren

Dreiphasen-Transformatoren

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Aufbau von Dreiphasen-Transformatoren

Ein Dreiphasen-Transformator oder Dreiphasenwechselstrom-Transformator besteht aus drei Transformatoren, die zur Erzeugung von Dreiphasenwechselstrom zu einem Bauelement zusammengefügt wurden. Zur Verdeutlichung des Aufbaus dieser drei Transformatoren stelle man sich vor, dass die Eisenkerne sternförmig angeordnet sind. Die Trafowicklungen befinden sich dabei auf den drei nach außen liegenden Schenkeln. Werden alle drei Außenleiter gleichzeitig belastet, ist die sich daraus ergebene Summe der Ströme der drei Phasen jederzeit Null, sowie der Neutralleiter ebenfalls.

Am häufigsten wird der Dreiphasen-Transformator verwendet, der den Aufbau eines unsymmetrischen Drehstromkerntransformators aufweist. Hierbei befinden sich die drei Schenkel der quadratischen Eisenkerne in einer Ebene. Die Schenkel tragen jeweils die Primär- und Sekundärwicklung eines Außenleiters. Das unsymmetrische Drehstromsystem entsteht in diesem Fall, weil die drei Schenkel des Eisenkernes aufgrund ihrer unterschiedlich langen Wege auf den Außen- und Mittelschenkeln einen mehr oder weniger großen Magnetisierungsstrom aufweisen.

Funktionsweise von Dreiphasen-Transformatoren

Grundsätzlich funktioniert ein Dreiphasen-Transformator nach den gleichen Prinzipien wie ein Einphasen-Transformator. Die Wechselspannung in der Sekundärspule, der Ausgangsseite des Transformators, wird durch das veränderte Magnetfeld der Primärspule erzeugt, indem an der Primärseite eine Wechselspannung angelegt wird.

Der Dreiphasenwechselstrom

Man spricht bei Dreiphasen-Transformatoren von Dreiphasenwechselstrom oder Drehstrom, wenn an den drei Primärspulen somit drei gleich große Wechselspannungen anliegen. Während der Phasenlage, dem sogenannten Nulldurchgang, verschieben sich die Wechselspannungen um 120°. Jede der drei Spulen erhält auf der Sekundärseite ebenfalls eine um den gleichen Winkel verschobene Spannung. Infolgedessen wird durch diese Verschiebungen der sogenannte Dreiphasenwechselstrom oder Drehstrom erzeugt.

Folgender Grundsatz gilt bei der Transformation von Spannungen: Die Sekundärspannung ist abhängig von der Größe der Primärspannung sowie dem Windungsverhältnis. Das bedeutet für die Praxis, je größer die Primärspannung und Windungszahl gewählt wird, desto größer ist die sich daraus ergebene Sekundärspannung. Hierbei findet folgende Formel Anwendung: U1/U2=N1/N2 (U1=Primärspannung; U2=Sekundärspannung; N1 bzw. N2=Windungszahl)

Wenn Sie Dreiphasen Transformatoren kaufen möchten, können Sie dies hier tun:

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