Bau eines Spannungswandlers

Ein Spannungswandler oder Spannungstransformator ist ein Stufen-Transformator, der verwendet wird, um hohe Spannungen in kleinere Werte zu transformieren. Messgeräte wie Strommesser, Voltmesser und Wattmesser sind für den Betrieb bei niedriger Spannung ausgelegt. Das direkte Anschließen dieser Messgeräte an Hochspannungsleitungen zur Messung kann dazu führen, dass sie ausbrennen oder beschädigt werden. Daher wird ein Spannungswandler für Messzwecke eingesetzt.

Die Primärwicklungen des Spannungswandlers sind direkt mit der zu messenden Leitung verbunden, und seine Sekundäranschlüsse sind mit dem Messgerät verbunden. Der Spannungswandler wandelt die hohe Spannung der zu messenden Leitung in einen Wert um, der für das Messgerät geeignet ist.

Der Aufbau eines Spannungswandlers ist fast identisch mit dem eines Leistungstransformators, es gibt jedoch einige geringfügige Unterschiede:

• Der Aufbau eines Spannungswandlers berücksichtigt Faktoren wie Kosten, Effizienz und Regelung. Im Gegensatz dazu ist ein Spannungswandler mit dem Fokus auf Leistungsparameter konzipiert. Insbesondere bleibt das Verhältnis von Spannung zur Anzahl der Wicklungen konstant, und die Phasenverschiebung zwischen Eingangssignal und Ausgangssignal wird minimiert.

• Leistungstransformator können durch Überlastung Probleme mit Temperaturanstiegen haben. Da die Ausgabe eines Spannungswandlers relativ klein ist, tritt das Problem des Überhitzens nicht auf.

Teile eines Spannungswandlers
Die folgenden Komponenten sind die wesentlichen Bestandteile eines Spannungswandlers.

Kern

Der Kern eines Spannungswandlers kann entweder der Kern- oder Gehäuse-Typ sein. Bei einem Kern-Transformator umgeben die Wicklungen den Kern. Umgekehrt umgibt beim Gehäuse-Transformator der Kern die Wicklungen. Gehäuse-Transformator sind für Niederspannungsoperationen konzipiert, während Kern-Transformator für Hochspannungsanwendungen verwendet werden.
Wicklungen

Die Primär- und Sekundärwicklungen eines Spannungswandlers sind koaxial angeordnet. Diese Konfiguration wird gewählt, um die Leckreaktanz zu minimieren.
Hinweis zur Leckreaktanz: Nicht alle vom Primärwicklung eines Transformators erzeugten Flusslinien werden an die Sekundärwicklung gekoppelt. Ein kleiner Teil des Flusses ist nur mit einer der Wicklungen verbunden, und dies wird als Leckfluss bezeichnet. Der Leckfluss induziert eine Selbstreaktanz in der Wicklung, mit der er verknüpft ist. Reaktanz bezieht sich im Allgemeinen auf den Widerstand, den ein Schaltungselement gegen Änderungen von Spannung und Strom bietet. Diese Selbstreaktanz wird als Leckreaktanz bezeichnet.
Bei einem Niederspannungstransformator wird Isolierung neben dem Kern platziert, um Isolierungsprobleme zu reduzieren. Eine einzige Spule dient als Primärwicklung in einem Niederspannungstransformator. In einem großen Spannungswandler wird die einzelne Spule jedoch in kleinere Teile unterteilt, um die Isolierungsanforderungen zwischen den Lagen zu verringern.

Isolierung

Buntband und Kambrik werden häufig als Isolierung zwischen den Wicklungen eines Spannungswandlers verwendet. Bei Niederspannungstransformator wird in der Regel keine zusammengesetzte Isolierung eingesetzt. Hochspannungstransformator verwenden Öl als Isolationsmedium. Transformatoren mit einer Leistung von mehr als 45kVA verwenden Porzellan als Isolator.

Buchse
Eine Buchse ist ein isoliertes Gerät, das die Verbindung des Transformators zum externen Schaltkreis ermöglicht. Die Buchsen eines Transformators bestehen in der Regel aus Porzellan. Transformatoren, die Öl als Isolationsmittel verwenden, verwenden ölgefüllte Buchsen.
Ein zweibuchsiger Transformator wird in Systemen verwendet, in denen die angeschlossene Leitung nicht auf Erdpotential liegt. Transformatoren, die an die Erdneutral angeschlossen sind, benötigen nur eine Hochspannungsbuchse.
Anschluss des Spannungswandlers
Die Primärwicklung eines Spannungswandlers ist mit der Hochspannung-Fernleitung verbunden, deren Spannung gemessen werden soll. Die Sekundärwicklung des Transformators ist mit dem Messgerät verbunden, das die Größe der Spannung bestimmt.