Der Stromtransformator ist ein wesentlicher Bestandteil von Kraftwerken und Umspannwerken. Seine Funktionen sind vielfältig: Er kann die Spannung erhöhen, um elektrische Energie über weite Strecken zu Lastzentren zu übertragen, sowie die Spannung auf verschiedene erforderliche Niveaus reduzieren, um unterschiedliche Energiebedarfe zu erfüllen. Kurz gesagt, sowohl der Spannungserhöhungs- als auch der Spannungsreduzierungsvorgang werden durch Transformator erreicht.
Bei der Übertragung in Stromnetzen sind Spannungs- und Leistungsverluste unvermeidlich. Bei der Übertragung einer konstanten Menge an Energie ist der Spannungsabfall umgekehrt proportional zur Übertragungsspannung, und der Leistungsverlust ist umgekehrt proportional zum Quadrat der Spannung. Durch die Verwendung von Transformator zur Erhöhung der Übertragungsspannung können die Leistungsverluste während der Übertragung erheblich reduziert werden.
Ein Transformator besteht aus zwei oder mehr Wicklungen, die auf einem gemeinsamen Eisenkern montiert sind. Diese Wicklungen sind über ein Wechselmagnetfeld gekoppelt und arbeiten nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Der Installationsort eines Transformators sollte so gewählt werden, dass er leicht bedient, gewartet und transportiert werden kann, und muss ein sicherer und zuverlässiger Standort sein.
Beim Einsatz eines Transformators muss seine Nennleistung sorgfältig ausgewählt werden. Im Leerlauf zieht ein Transformator eine beträchtliche Menge an Blindleistung aus dem Stromsystem.
Wenn die Transformatorleistung zu groß ist, erhöht dies nicht nur die Anfangsinvestition, sondern führt auch zu langfristigem Betrieb unter Leer- oder Teillastbedingungen. Dies steigert den Anteil der Leerlaufverluste, verringert den Leistungsfaktor und erhöht die Netzverluste – ein solcher Betrieb ist weder wirtschaftlich noch effizient.
Umgekehrt, wenn die Transformatorleistung zu klein ist, wird er langfristig überlastet, was zu Schäden an der Ausrüstung führen kann. Daher sollte die Nennleistung des Transformators gemäß den tatsächlichen Lastanforderungen ausgewählt werden, um sicherzustellen, dass sie weder zu groß noch unzureichend ist.
