Unterschied zwischen Stromwandler und Spannungswandler

Bei der langstreckigen elektrischen Energieübertragung sind die Spannungs- und Strompegel extrem hoch, was eine direkte Messung mit herkömmlichen Messgeräten unmöglich macht. Instrumententransformatoren, einschließlich Stromtransformatoren (CTs) und Spannungstransformatoren (PTs), werden verwendet, um diese Pegel auf sichere Größenordnungen zu reduzieren, sodass sie mit Standardmessgeräten gemessen werden können.

Was ist ein Transformer?

Ein Transformer ist ein elektrisches Gerät, das über induktive Kopplung Energie zwischen Schaltkreisen überträgt. Er besteht aus zwei magnetisch gekoppelten, aber elektrisch isolierten Wicklungen – Primär- und Sekundärwicklung –, die so konzipiert sind, dass sie Spannungs- und Strompegel anpassen, ohne die Frequenz zu verändern. Transformatoren finden vielfältige Anwendungen, darunter Leistungstransformatoren, Autotransformatoren, Isolationstransformatoren und Instrumententransformatoren. Unter diesen sind Strom- und Spannungstransformatoren spezialisierte Instrumententransformatoren zur Messung hoher Ströme und Spannungen in Starkstromleitungen.

Stromtransformator (CT)

Ein Stromtransformator (CT) ist ein Instrumententransformator, der hohe Ströme auf niedrigere Pegel reduziert, sodass sie mit einem Standardammeter gemessen werden können. Er ist speziell für die Quantifizierung von hohen Stromflüssen in Starkstromleitungen entwickelt.

Ein Stromtransformator (CT) ist ein Steigtransformator, der den Primärstrom reduziert und gleichzeitig die Sekundärspannung erhöht, indem er hohe Ströme auf wenige Ampere reduziert – Pegel, die mit Standardammetern messbar sind. Wichtig ist, dass seine Sekundärspannung extrem hoch werden kann, wodurch die strenge Regel notwendig wird, dass die Sekundärseite des CT niemals offen geschaltet bleiben darf, wenn Primärstrom fließt. CTs werden in Serie mit der Leitung verbunden, in der der zu messende Strom fließt.

Spannungstransformator (PT/VT)

Ein Spannungstransformator (PT, auch als Voltmetertransformator oder VT bezeichnet) ist ein Instrumententransformator, der dazu dient, hohe Spannungen auf sichere, messbare Pegel für Standardvoltmeter zu reduzieren. Als Abstecktransformator wandelt er hohe Spannungen (bis zu Hunderten von Kilovolt) in niedrige Spannungen (typischerweise 100–220 V) um, die direkt von herkömmlichen Voltmetern abgelesen werden können. Im Gegensatz zu CTs weisen PTs niedrige Sekundärspannungen auf, sodass ihre Sekundärkontakte sicher offen gelassen werden können, ohne Gefahr. PTs werden parallel zur Leitung verbunden, in der die zu messende Spannung liegt.

Neben der Spannungsreduktion bietet ein Spannungstransformator (PT) eine elektrische Isolation zwischen Hochspannungsleitungen und Niederspannungsmessschaltungen, was die Sicherheit erhöht und Störungen im Messsystem verhindert.

Arten von Spannungstransformatoren

Es gibt zwei grundlegende Konfigurationen:

• Herkömmlicher elektromagnetischer Transformator

• Basierend auf traditioneller magnetischer Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklungen.

• Herausforderungen: Hochspannungsanwendungen erfordern umfangreiche Isolierung, was zu erheblichen Kosten und Volumina führt, da robuste dielektrische Materialien benötigt werden.

• Kapazitiver Spannungstransformator (CPT)

• Verwendet einen Kondensator-Spannungsteiler, um die hohe Spannung vor dem Erreichen des Transformators zu reduzieren.

• Vorteile: Minimiert die Isolierungsanforderungen und -kosten, indem die kapazitive Spannungsteilung genutzt wird, anstatt ausschließlich auf Transformatorwicklungen angewiesen zu sein, was ihn für extra-hohe Spannungen (EHV) geeigneter macht.

Vergleich zwischen Strom- und Spannungstransformator