K-Faktor-geregelte Transformatoren: Umgang mit Oberschwingungen bei modernen Lasten

K-Faktor-geregelte Transformatoren: Umgang mit Oberschwingungen bei modernen Lasten

Moderne elektrische Systeme sind voller „nichtlinearer“ Lasten, wie Computer, LED-Beleuchtung und frequenzvariable Antriebe (FVA). Diese Geräte entnehmen den Strom in kurzen Impulsen statt in glatten sinusförmigen Wellen, wodurch verzerrende Ströme, bekannt als harmonik in das elektrische System eingeleitet werden. Normale Transformatoren sind nicht dafür ausgelegt, diese Oberschwingungsströme zu handhaben, was zu starker Überhitzung und vorzeitigem Ausfall führen kann.

Hier kommt die K-Faktor-geregelter Trockentransformator kommt ins Spiel. Es handelt sich um einen speziellen Transformator, der gezielt für den Einsatz in umweltbedingt starken Oberschwingungen konzipiert wurde.

Was sind Oberschwingungen und warum stellen sie ein Problem dar?

Oberschwingungen sind Ströme und Spannungen, die Vielfache der Grundfrequenz betragen (z. B. ist 180 Hz die 3. Oberschwingung in einem 60-Hz-System). Diese Oberschwingungsströme verrichten keine nützliche Arbeit; sie zirkulieren lediglich im System und vor allem in den Wicklungen des Transformators und erzeugen zusätzliche Wärme. Diese zusätzliche Erwärmung, bekannt als Wirbelstromverluste, kann einen Standardtransformator zerstören, selbst wenn er deutlich unter seiner Nennlast betrieben wird kVA-Nummer .

Was ist eine K-Factor-Bewertung?

Die K-Faktor ist ein Wert, der die Fähigkeit eines Transformators angibt, den Erwärmungseffekten durch Oberschwingungsströme standzuhalten. Ein Standardtransformator entspricht effektiv K-1. Ein Transformator mit K-Factor-Bewertung ist so ausgelegt, dass er einen bestimmten Grad an Oberschwingungsanteilen verkraften kann.

Gängige K-Factor-Bewertungen sind:

   
• K-4: Geeignet für Anlagen mit einem mäßigen Anteil an nichtlinearen Lasten, wie beispielsweise Schulen oder Bürogebäude mit einer hohen Konzentration an Computern.

   
• K-13: Eine übliche Bewertung für Anlagen mit erheblichem Anteil an nichtlinearen Lasten, wie beispielsweise rechenzentren , Telekommunikationsräume und Gesundheitseinrichtungen mit diagnostischen Geräten.

   
• K-20 und höher: Für Umgebungen mit sehr hohem Oberschwingungsgehalt, wie beispielsweise Industrieanlagen mit zahlreichen Frequenzumrichtern, Schweißgeräten oder siliziumgesteuerten Gleichrichtern (SCR).

Worin unterscheiden sich K-gewertete Transformatoren?

Ein K-gewerteter Transformator ist nicht einfach nur ein Standardtransformator mit einem speziellen Label. Er weist konkrete Konstruktionsmerkmale zur Beherrschung von Oberschwingungen auf:

   
1. Doppelt dimensionierter Neutralleiter: Bestimmte Oberschwingungsströme (sogenannte Tripelharmonische) addieren sich im Neutralleiter. Ein K-gewerteter Transformator verfügt oft über einen Neutralleiter, der doppelt so groß wie die Phasenleiter ist, um diesen zusätzlichen Strom sicher tragen zu können.

   
2. Spezielle Wicklungstechniken: Die Wicklungen sind speziell ausgelegt, um Wirbelstromverluste durch hochfrequente Oberschwingungsströme zu reduzieren. Dies kann die Verwendung mehrerer kleinerer paralleler Leiter (transponierte Wicklungen) beinhalten.

   
3. Kerndesign: Der Kern ist darauf ausgelegt, höhere Verzerrungsgrade zu tolerieren, ohne in die Sättigung zu geraten.

Wann benötigen Sie einen Transformator mit K-Faktor-Bewertung?

Sie sollten einen Transformator mit K-Faktor-Bewertung vorsehen, wenn Ihre Anlage eine hohe Konzentration an nichtlinearen Lasten aufweist, darunter:

   
• Computer und Server (Schaltnetzteile)

   
• LED- und Leuchtstofflampen-Vorschaltgeräte

   
• Stromrichter (VFDs) für Motoren

   
• Ununterbrochene Stromversorgungen (Ups)

   
• Schweißgeräte und Induktionsheizungen

In solchen Umgebungen ist die Verwendung eines Standardtransformators ein Rezept für den Ausfall. Ein K-gewichteter Transformator ist eine notwendige Investition für Sicherheit und zuverlässigkeit .

Fazit: Das richtige Werkzeug für eine verzerrte Welt

Während unsere Welt zunehmend digital und elektronisch gesteuert wird, ist das Vorhandensein von Oberschwingungen in unseren elektrischen Systemen eine Realität, die nicht ignoriert werden kann. Ein trockener Transformator mit K-Faktor-Bewertung ist kein Luxus; er ist die korrekte ingenieurtechnische Lösung, um moderne nichtlineare Lasten sicher und zuverlässig zu versorgen.

Indem Sie einen Transformator mit der geeigneten K-Bewertung auswählen, stellen Sie sicher, dass Ihre Strominfrastruktur robust genug ist, um die elektrischen Gegebenheiten des 21. Jahrhunderts zu bewältigen, Überhitzung zu verhindern und eine lange, zuverlässige Nutzungsdauer zu gewährleisten.

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