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Leistungstrafos von Michael Riedel Transformatorenbau: Hohe Effektivität, geringe Wärmeabgabe

Je weniger Wärme entsteht, desto weniger Kühlbedarf. Mit ihren Leistungstransformatoren der RET-Baureihe bietet die Michael Riedel Transformatorenbau Lösungen an, die weniger Eisenverluste, höhere Gesamtwirkungsgrade, geringere Geräuschemissionen und niedrigere Endtemperaturen realisieren.

RET-Serie von Riedel Bildquelle: © Michael Riedel Transformatorenbau

Um nachweislich bis zu 45 Prozent lassen sich die Eisenverluste mit der neuen RET-Serie von Riedel senken.

RET steht in diesem Fall für Riedel Effizienz Technologie und beschreibt den Einsatz einer neuen Kerngeometrie im Transformatorenbau. Sie reduziert die Eisenverluste signifikant: Im direkten Vergleich mit bisherigen UI-Streifen-Kern-Transformatoren lässt sich der magnetische Widerstand im Eisenpaket minimieren. Bei gleichem Ausgangsmaterial (kornorientierte, schlussgeglühte Elektrobleche M165-35S nach DIN EN 10107) führt dies nachweislich zu einer Senkung der Eisenverluste bis zu 45 Prozent. Positiver Nebeneffekt: die deutliche Senkung der Geräuschemissionen durch eine spezielle Art der Kernschachtelung.

Leistung und Verlustwärme sind zwei Seiten ein und derselben Medaille. Mit dem geringeren magnetischen Widerstand sinken die Verluste und damit die Wärmeabgabe des Eisenkerns: Bereits bei den ersten Prototypen - die für einen direkten Vergleich mit den gleichen Ausgangsmaterialien, dem gleichen Eisenquerschnitt und identischen Wicklungen (Primär + Sekundär) konstruiert wurden - lagen die Endtemperaturen des RET-Typs sowohl bei Netzbetrieb als auch im PWM-Einsatz (gemessen bei 4 kHz Taktfrequenz) um im Schnitt 15 Kelvin tiefer. Bei konsequenter Nutzung aller Vorteile der RET-Technologie wird sich die neue Transformatorenfamilie durch noch niedrigere Endtemperaturen auszeichnen.

Dipl.-Ing. Martin Brust, Riedel Transformatorenbau Bildquelle: © Michael Riedel Transformatorenbau

Dipl.-Ing. Martin Brust arbeitet in den Bereichen Entwicklung und Konstruktion bei der Michael Riedel Transformatorenbau.

Bauweise und Kerngeometrie

Wie für diese Applikationen Standard, sind auch die neuen Leistungstransformatoren in RET-Bauweise für den ortsfesten Einbau in trockenen Räumen konzipiert. Ihre Bauform in Isolierstoffklasse A (ta = 40° C) ist offen, in stehender oder liegender Ausführung. Sie erfüllen alle nationalen und internationalen Vorschriften nach VDE 0570 / EN 61558 und sind in ihrer Bauart dafür optimiert, den höchstmöglichen Wirkungsgrad zu erreichen.

Die Besonderheit der Riedel Effizienz Technologie liegt in ihren Kerngeometrien und -bauweisen, bei der die Transformatorenbleche die Form »dreidimensional geformter Ringe« aufweisen. Als Ausgangsmaterial kommen kornorientierte Elektrobleche zum Einsatz, um bei den hohen Ansprüchen an Permeabilität oder Polarisation die Ummagnetisierungsverluste niedrig zu halten. Über die nachfolgend beschriebenen Effekte werden der magnetische Widerstand minimiert, die Eisenverluste auf fast die Hälfte reduziert, die Geräuschemission herabgesetzt und die Wärmeabgabe verringert:

  1. Herkömmliche Transformatorenbleche (sowohl Normschnitte UI / 3UI als auch Streifenkerne) sind durch eine rechtwinklige Geometrie gekennzeichnet, die nicht durchgehend mit dem bogenförmigen Verlauf der Feldlinien korrespondiert. Dadurch ergibt sich für die Magnetfeldlinien beim erzwungenen Richtungswechsel im Eisenkern ein inhomogener Verlauf, sie werden »zusammengedrängt«, der Widerstand erhöht sich. Verstärkt wird dieser Effekt bauartbedingt oft noch dadurch, dass in den Bereichen des ohnehin schon inhomogenen Verlaufs die Bohrungen für das Fixieren der Eisenpakete liegen. Dadurch wird der zur Verfügung stehenden Eisenquerschnitt zusätzlich dezimiert und der Magnetfluss behindert. Die RET-Bauweise vermeidet 90°-Winkel, sie nimmt den Richtungswechsel in 45°-Schritten vor und nähert sich dem natürlichen »kreisförmigen« Magnetfeldlinienverlauf an, der damit homogen über den gesamten Kernquerschnitt verteilt ist. Den Eisenquerschnitt schwächende und den Magnetfluss störende Bereiche gibt es dabei nicht.
  2. In herkömmlicher Bauweise sind die Transformatorenbleche ebene Stanzteile, die zu Paketen geschichtet werden. Bei der RET-Bauweise dagegen sind die Bleche dreidimensional geformte »Eisenbänder«, die in einer speziellen Kernschachtelung zu Paketen gepackt sind. Der Magnetfluss fließt stets in Vorzugsrichtung (er nimmt den Weg des geringsten Widerstandes).
  3. In herkömmlicher Bauweise ist der durch das Zusammensetzen des Kerns entstehende Luftspalt geometrisch für den gesamten Blechstapel an einen festen Ort gebunden. Dieser feste, sich über den gesamten Eisenquerschnitt erstreckende Luftspalt erhöht den magnetischen Widerstand im Eisenpaket. Die RET-Bauweise nutzt eine spezielle Kernschachtelung, bei der sich der Luftspalt der Blechpakete über den Umfang verteilt. Das verringert einerseits den magnetischen Widerstand, andererseits wird dadurch die Geräuschemission deutlich gesenkt.