Kurzzeitige Überlastung von Transformatoren - Reiner Hogenkamp ...
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Allgemein<br />
<strong>Transformatoren</strong> + Apparatebau<br />
<strong>Reiner</strong> <strong>Hogenkamp</strong> GmbH<br />
Sämtliche <strong>Transformatoren</strong> werden nach den gültigen VDE-Vorschriften (VDE 0570/<br />
EN 61558 bzw. VDE 0532 / EN 60076) hergestellt.<br />
Hervorzuheben ist, dass die <strong>Transformatoren</strong> lagenweise isoliert werden. Dadurch<br />
wird eine hohe Spannungsfestigkeit der Wicklungen untereinander sowie eine lange<br />
Lebensdauer erreicht.<br />
Ebenso werden die <strong>Transformatoren</strong> wechselseitig geschachtelt. Im Gegensatz<br />
zu geschweißten Blechpaketen ergibt sich ein geringerer Blindstromanteil sowie geringere<br />
Leerlaufverluste.<br />
Leistung<br />
Die Leistungsangabe bezieht sich auf die im Dauerbetrieb sekundärseitig abnehmbare<br />
Leistung in VA oder kVA.<br />
Unsere <strong>Transformatoren</strong> werden standardmäßig wie folgt ausgelegt:<br />
� Isolationsklasse B<br />
� Aufstellhöhe bis 1000m über NN<br />
� 40°C Umgebungstemperatur<br />
� cos φ = 1 ( ohmsche Belastung)<br />
Spannung<br />
Bei Drehstrom ist darauf zu achten, daß die Nennspannung die Spannung ist, die<br />
zwischen den drei Außenleitern gemessen wird (verkettete Spannung).<br />
Frequenz<br />
Die in diesem Katalog aufgeführten <strong>Transformatoren</strong> sind für eine Frequenz <strong>von</strong> 50-<br />
60 Hz ausgelegt. Auf Anfrage fertigen wir auch <strong>Transformatoren</strong> mit anderen Frequenzen.<br />
Telefon: 04298-3267 Fax: 04298-3268 info@hogenkamp-trafo www.hogenkamp-trafo.de Stand: 09/04
Betriebsarten<br />
<strong>Transformatoren</strong> + Apparatebau<br />
<strong>Reiner</strong> <strong>Hogenkamp</strong> GmbH<br />
S1<br />
Sofern nicht anders gekennzeichnet sind sämtliche <strong>Transformatoren</strong> für Dauerbetrieb<br />
ausgelegt. Diese Betriebsart wird als S1 bezeichnet und entspricht 100%<br />
Einschaltdauer (ED).<br />
S3<br />
Bei vielen Anwendungen werden die <strong>Transformatoren</strong> nicht dauernd mit Nennlast<br />
betrieben. Dadurch lässt sich die Baugröße teilweise erheblich reduzieren.<br />
Bei der Betriebsart S3 wird <strong>von</strong> einer Spieldauer <strong>von</strong> 10 Minuten ausgegangen.<br />
Weicht die Spieldauer <strong>von</strong> diesem Wert ab, so muss dies bei der Dimensionierung<br />
des Transformators berücksichtigt werden. Eine abweichende Spieldauer wird auf<br />
dem Leistungsschild in Minuten angegeben.<br />
Beispielrechnung für Kurzeitbelastung nach Betriebsart S3:<br />
Belastungszeit<br />
in min<br />
ED �<br />
Spieldauer in min<br />
* 100<br />
(%)<br />
Spieldauer = Dauer der Pause + Dauer der Belastung<br />
Bestimmung der Typenleistung bei Kurzeitbetrieb nach Betriebsart S3:<br />
ED in %<br />
NT � N *<br />
NT = Typenleistung<br />
100<br />
Einschaltdauer [%]<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Bestimmung der Typenleistung bei Betriebsart S3<br />
Spieldauer = 10 Minuten<br />
1 0,89 0,84 0,77 0,7 0,63 0,55 0,45<br />
Faktor<br />
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<strong>Transformatoren</strong> + Apparatebau<br />
<strong>Reiner</strong> <strong>Hogenkamp</strong> GmbH<br />
Abweichende Aufstellhöhe<br />
� Die Leistung muss bei abweichenden Aufstellhöhen nach dem folgenden Diagramm<br />
reduziert werden.<br />
Leistung P [%]<br />
100<br />
95<br />
90<br />
85<br />
80<br />
Leistungsreduktion als Funktion der Aufstellhöhe<br />
> 1000 m über N.N.<br />
1000 2000 3000 4000<br />
Aufstellhöhe [m über N.N.]<br />
Abweichende Umgebungstemperatur<br />
� Die Leistung muss bei abweichenden Umgebungstemperaturen nach dem folgenden<br />
Diagramm reduziert werden.<br />
Leistung P [%]<br />
100<br />
95<br />
90<br />
85<br />
80<br />
75<br />
70<br />
Leistungsreduktion als Funktion der<br />
Umgebungstemperatur > 40C°<br />
40 45 50 55 60<br />
Umgebungstemperatur [°C]<br />
Die Leistungsreduktion muss vorgenommen werden, da bei Höhen <strong>von</strong> 1000m über<br />
N.N. und höheren Umgebungstemperaturen der Wärmeaustausch mit der Umgebung<br />
schlechter wird.<br />
Dies bedeutet, dass sich der Transformator bei Nennleistung unzulässig erwärmen<br />
würde.<br />
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Überlastbetrieb <strong>von</strong> <strong>Transformatoren</strong><br />
<strong>Transformatoren</strong> + Apparatebau<br />
<strong>Reiner</strong> <strong>Hogenkamp</strong> GmbH<br />
Der Überlastbetrieb <strong>von</strong> <strong>Transformatoren</strong> kann dem folgenden Schaubild entnommen<br />
werden.<br />
zulässige Dauer der<br />
<strong>Überlastung</strong> [min]<br />
200<br />
180<br />
160<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
Temperaturen<br />
<strong>Kurzzeitige</strong> <strong>Überlastung</strong> <strong>von</strong> <strong>Transformatoren</strong><br />
50 60 70 80 90<br />
Vorausgegangene Dauerbelastung<br />
der Bemessungsleistung [%]<br />
<strong>Überlastung</strong> mit<br />
150%<br />
<strong>Überlastung</strong> mit<br />
140%<br />
<strong>Überlastung</strong> mit<br />
130%<br />
<strong>Überlastung</strong> mit<br />
120%<br />
<strong>Überlastung</strong> mit<br />
110%<br />
Unter Nennbedingungen entstehen in einem Transformator Verluste, die Wärme erzeugen.<br />
Die hieraus entstehende Übertemperatur ist an bestimmte Grenzwerte<br />
gekoppelt und innerhalb der Isolierstoffklassen festgelegt.<br />
In den Isolierstoffklassen ist ebenfalls festgelegt, dass der Hotspot, der im Inneren<br />
der Wicklung entsteht, zwischen der Klasse A und der Klasse H um 5 bis 15 K über<br />
der Endtemperatur liegt.<br />
Die Isolierstoffklasse H fertigen wir nur auf Anfrage.<br />
Isolierstoffklasse Endtemperatur<br />
(Dauertemperatur - Hotspot)<br />
A 100°C<br />
E 115°C<br />
B 120°C<br />
F 140°C<br />
H 165°C<br />
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Kurzschlußfestigkeit<br />
<strong>Transformatoren</strong> + Apparatebau<br />
<strong>Reiner</strong> <strong>Hogenkamp</strong> GmbH<br />
Die in diesem Katalog aufgeführten <strong>Transformatoren</strong> sind nach EN 61558 nicht kurzschlussfest<br />
bzw. kurzschlussfest nach EN 60076-5.<br />
Kurzschlussfester Transformator<br />
Der kurzschlussfeste Transformator ist ein Transformator, bei dem die Temperatur<br />
festgelegte Grenzwerte nicht überschreitet, wenn der Transformator überlastet oder<br />
kurzgeschlossen wird, und der nach dem Entfernen der Überlast oder des Kurzschlusses<br />
weiterhin alle Anforderungen der EN 61558 erfüllt.<br />
Man unterscheidet:<br />
Bedingt kurzschlussfester Transformator<br />
� ist ein Transformator, der mit einer Schutzeinrichtung ausgerüstet ist, die den<br />
Eingangs- oder Ausgangsstromkreis öffnet, oder den Strom im Eingangs- oder<br />
Ausgangsstromkreis verringert, wenn der Transformator überlastet oder kurzgeschlossen<br />
wird.<br />
� Schutzeinrichtungen sind beispielsweise Sicherungen, Überlastauslöser, Temperatursicherungen,<br />
selbsttätig oder nicht selbsttätig zurückstellende<br />
Temperaturbegrenzer, Kaltleiter und automatisch auslösende Schutzschalter.<br />
Unbedingt kurzschlussfester Transformator<br />
� ist ein Transformator ohne Schutzeinrichtung, bei dem die Temperatur bei Überlast<br />
oder Kurzschluss auf Grund der Konstruktion festgelegte Grenzwerte nicht<br />
überschreitet, und der nach Entfernen der Überlast oder des Kurzschlusses<br />
weiterbetrieben werden kann<br />
Nicht kurzschlussfester Transformator<br />
Der nicht kurzschlussfeste Transformator ist ein Transformator, der dazu bestimmt<br />
ist, gegen übermäßige Temperatur durch eine Schutzeinrichtung geschützt zu werden,<br />
die nicht im Transformator eingebaut ist.<br />
Fail-Safe Transformator<br />
Der Fail-Safe Transformator ist ein Transformator, der bei nicht bestimmungsmäßigem<br />
Gebrauch durch eine Unterbrechung des Eingangsstromkreises bleibend<br />
ausfällt, aber für den Anwender und die Umgebung keine Gefahr darstellt.<br />
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Begriffserläuterungen<br />
<strong>Transformatoren</strong> + Apparatebau<br />
<strong>Reiner</strong> <strong>Hogenkamp</strong> GmbH<br />
Basisiolierung<br />
Die Basisisolierung ist die Isolierung spannungsführender Teile zum grundlegenden<br />
Schutz gegen elektrischen Schlag.<br />
Zusätzliche Isolierung<br />
Die Zusätzliche Isolierung ist eine unabhängige Isolierung zusätzlich zur Basisisolierung.<br />
Sie schützt bei Versagen der Basisisolierung vor elektrischen Schlag.<br />
Doppelte Isolierung<br />
Die Doppelte Isolierung besteht aus Basisisolierung und zusätzlicher Isolierung besteht.<br />
Verstärkte Isolierung<br />
Die Verstärkte Isolierung ist eine einzige Isolierung spannungsführender Teile, die<br />
unter den in den einschlägigen Normen genannten Bedingungen den gleichen<br />
Schutz gegen elektrischen Schlag wie eine doppelte Isolierung bietet.<br />
Verschmutzungsgrad 1 (P1)<br />
Keine oder Verschmutzung ohne Einfluß.<br />
Verschmutzungsgrad 2 (P2)<br />
Keine leitfähige Verschmutzung, nur gelegentliche Leitfähigkeit durch Betauung.<br />
Verschmutzungsgrad 3 (P3)<br />
Leitfähige Verschmutzung.<br />
Schutztrennung<br />
Trennung zwischen Stromkreisen durch Basisisolierung plus zusätzlicher zusätzliche<br />
Isolierung oder Schutzschirm oder durch eine äquivalente Schutzmaßnahme<br />
(z.B. verstärkte Isolierung).<br />
Körper<br />
Im Sinne <strong>von</strong> EN 61558 ist ein Körper eine allgemeine Bezeichnung für alle berührbaren<br />
Metallteile, Achsen, Handgriffe, Knöpfe, Hebel und dergleichen. Auch<br />
berührbare metallische Befestigungsschrauben und Metallfolien auf berührbaren<br />
Isolierstoffoberflächen.<br />
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<strong>Transformatoren</strong> + Apparatebau<br />
<strong>Reiner</strong> <strong>Hogenkamp</strong> GmbH<br />
Schutzschirm<br />
Trennung <strong>von</strong> gefährlichen aktiven Teilen mit Hilfe einer dazwischen angeordneten<br />
leitenden Abschirmung, die über einen Anschluss für einen äußeren Schutzleiter<br />
verfügt.<br />
SELV (safety extra-low voltage):<br />
Spannung eines Stromkreises, der vom Versorgungsnetz z.B. durch einen Sicherheitstrafo<br />
getrennt ist und die Spannung 50 V Wechselspannung oder 120 V<br />
geglättete Gleichspannung nicht überschreitet.<br />
SELV-Stromkreis (vormals Schutzkleinspannung)<br />
Mit Schutztrennung <strong>von</strong> anderen Stromkreisen getrennter ELV-Stromkreis, der ohne<br />
Anschlüsse zum Erden des Stromkreises oder der berührbaren leitfähigen Teile<br />
ausgestattet ist.<br />
PELV-Stromkreis (Funktionskleinspannung mit sicherer Trennung)<br />
Mit Schutztrennung <strong>von</strong> anderen Stromkreisen getrennter ELV-Stromkreis, der aus<br />
Funktionstechnischen Gründen geerdet sein darf, und/oder dessen berührbare leitfähige<br />
Teile geerdet sein dürfen.<br />
Schutzklasse I<br />
Der Schutz gegen elektrischen Schlag beruht nicht allein auf einer Basisisolierung<br />
sondern zusätzlich auf einer Erdungsklemme zur Verbindung mit dem Schutzleiter in<br />
festen Installationen.<br />
Schutzklasse II<br />
Der Schutz gegen elektrischen Schlag beruht außer der Basisisolierung auf einer<br />
doppelten oder verstärkten Isolierung ohne Erdungsklemme. Dadurch besteht Unabhängigkeit<br />
<strong>von</strong> Schutzmaßnahmen der festen Installation.<br />
Erlaubt sind durchgeschleifte und gegen den Trafo isolierte Schutzleiterverbindungen.<br />
Anforderungen an die Isolation<br />
In der unten aufgeführten Tabelle sind die Mindestforderungen an die Isolation für<br />
die entsprechenden Schutzmaßnahmen aufgeführt.<br />
Mindestanforderungen<br />
Transformatorart<br />
für Schutzmaßnahme Anforderung an die Isolation<br />
Spartransformator keine getrennte Wicklung keine galvanische Trennung<br />
Netztransformator<br />
getrennte Wicklung niedrig, keine sichere Trennung<br />
Steuertransformator<br />
Schutzerdung<br />
niedrig, keine sichere Trennung<br />
Trenntransformator Schutztrennung hoch, sichere Trennung<br />
Sicherheitstransformator Schutzkleinspannung<br />
hoch, sichere Trennung<br />
Isolierung PRI-SEK<br />
keine<br />
Basisisolierung<br />
Basisisolierung<br />
doppelte oder verstärkte Isolierung<br />
doppelte oder verstärkte Isolierung<br />
Wir möchten ausdrücklich darauf hinweisen, dass unsere <strong>Transformatoren</strong> alle<br />
mit doppelter oder verstärkter Isolation gefertigt werden, um eine<br />
zusätzliche Sicherheit und eine hohe Lebensdauer zu gewährleisten.<br />
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<strong>Transformatoren</strong> + Apparatebau<br />
<strong>Reiner</strong> <strong>Hogenkamp</strong> GmbH<br />
<strong>Transformatoren</strong> mit getrennter Wicklung<br />
Bei dieser Wickelart besteht zwischen der Eingangs- und der Ausgangswicklung<br />
keine leitende Verbindung, sie sind galvanisch getrennt. Die Typenleistung entspricht<br />
der Nennleistung.<br />
<strong>Transformatoren</strong> mit gemeinsamer Wicklung - Sparwicklung -<br />
Bei dieser Wickelart besteht zwischen der Eingangs- und der Ausgangswicklung eine<br />
leitende Verbindung. Deshalb gilt für den Wicklungsteil mit der kleineren<br />
Spannung das gleiche Potential gegen Erde wie für die Wicklung mit der größeren<br />
Spannung.<br />
Die Einschränkungen nach VDE 0100 und VDE 0101 sind weiterhin zu beachten.<br />
Je nach Übersetzungsverhältnis kann hier eine erhebliche Materialeinsparung erzielt<br />
werden.<br />
Schutzarten und Bildzeichen nach DIN VDE 0711 / EN 60598 / IEC 598<br />
Schutzarten<br />
1.Ziffer<br />
Fremdkörperschutz vor<br />
2.Ziffer<br />
Wasserschutz vor<br />
IP 20 Fremdkörpern > 12,5 mm ungeschützt<br />
IP 23 Fremdkörper > 12,5 mm<br />
Regen geschützt mit<br />
Einfallswinkel ≤ 60°<br />
zur Senkrechten<br />
IP 40 Fremdkörper >1,0 mm ungeschützt<br />
IP 43 Fremdkörper > 1,0 mm<br />
IP 44 Fremdkörper >1,0 mm<br />
IP 54 staubgeschützt<br />
IP 55 staubgeschützt<br />
IP 65 staubdicht<br />
IP 67 staubdicht<br />
Schutzklasse und Bildzeichen<br />
Schutzklasse/Symbol Beispiel<br />
I<br />
II<br />
Regen geschützt mit<br />
Einfallswinkel ≤ 60°<br />
zur Senkrechten<br />
Spritzwasser aus jeder<br />
Richtung<br />
Spritzwasser aus jeder<br />
Richtung<br />
Strahlwasser aus jeder<br />
Richtung<br />
Strahlwasser aus jeder<br />
Richtung<br />
Wasserdicht<br />
(eintauchbar)<br />
Bildzeichen<br />
Der Anschluß an den Netzschutzleiter ist zwingend erforderlich.<br />
Das Symbol ist an der Anschlußstelle angebracht.<br />
Das Betriebsmittel darf keinen Schutzleiteranschluß haben<br />
und darf nicht mit Netzschutzleiter verbunden werden.<br />
III Betriebsmittel zum Betrieb <strong>von</strong> Schutzkleinspannung.<br />
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