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Mast-Verteil-Transformatoren (engl. distribution transformer)

Ganz links: Mastverteilertransformatoren der SBB, Mitte: typischer 50Hz-Mastverteiler-Hochspannungs-Trafo, rechts mein kleiner Giessharzverteilertrafo

Dies sind äusserst grosse, extrem leistungsfähige Transformatoren, eigentlich so ziemlich das stärkste, was der ambitionierte Hochspannungsfreund sich anschaffen und allenfalls auch noch vernünftig betreiben kann. Solche Trafos sind nochmals erheblich leistungsstärker als Messwandler und werden auch in der Energietechnik eingesetzt, allerdings nicht für Messzwecke,  sondern tatsächlich für Speisungen beispielsweise von einzelnen Häusern oder kleinen Quartieren. Solche Verteiltransformatoren sind beispielsweise an Masten zu sehen und transformieren die Spannungen von der regionalen Mittelspannungsebene (typ. 14kV bis 20kV) auf die übliche Netzspannung von 230 V / 400 V. Verständlicherweise haben solche Transformatoren ungeheure Leistungsreserven, übliche Leistungen reichen von ca. 5 kVA bis zu rund 50 kVA. Unter Umständen ist bereits eine beträchtliche Leistung nötig, um nur schon die Ummagnetisierungsverluste zu überwinden. Es dürfte sich von selbst verstehen, dass Mastverteiltrafos wie auch die obengenannten Spannungswandler durch die hohe Leistung potentiell lebensgefährlich sind. Trafos in diesen Grössenordnungen machen ausserdem nur noch in seltenen Fällen tatsächlich Sinn für Experimentierzwecke, immerhin liegt das Gewicht schnell mal bei 100 kg oder auch deutlich mehr. Zudem  sind die Gehäuse meist auch noch mit Trafoöl gefüllt zur besseren Isolation und Kühlung, was das Gewicht nochmals verdoppeln kann. Beim oben abgebildeten Trafo handelt es sich um eine dreiphasige Ausführung. Selbstverständlich leistet aber auch ein Einphasen-Transformator gute Dienste. Es dürfte sich von selber verstehen, dass auch bei diesen Trafos der Strom extern begrenzt werden muss.

4kVA-Giessharz-Mittelspannungs-Transformator

Kürzlich bot sich mir die wohl einmalige Gelegenheit, einen wirklich kleinen, einphasigen Giessharz-Verteiltrafo sehr günstig zu kaufen. Es handelt sich um einen Hochspannungs-Transformator für die vollkommen potentialfreie, isolierte Speisung von Inselnetzen der Schweizer Firma Josef Betschart AG vom Typ TUVT 240ax mit folgenden Eckdaten:

• Primärseite: 400 V / 10A

• Sekundärseite: 15 kV / 266mA

• Leistung: 4 kVA dauerhaft, kurzzeitig durchaus 10 bis 15kVA

• Gewicht: ca. 74kg

Mit 4 kVA Dauerleistung gehört dieser HV-Trafo zu den kleinsten Verteilertrafos, aber die Leistung dieses Schwergewichts sollte definitiv ausreichen für alle einigermassen sinnvollen Hochspannungs-Hobby-Versuche. Obwohl das Aussehen des Trafos an das eines Messwandlers erinnert, ist dieser Transformator hinsichtlich Leistung einem PT weitaus überlegen und auch das Gewicht ist mit über 70kg einiges heftiger. Was mit einem Messwandler nur kurzzeitig möglich ist (wenn überhaupt), kann dieses Schwergewicht stundenlang/tagelang/wochenlang ununterbrochen aushalten. Damit ist kurzzeitig natürlich ein Betrieb mit noch wesentlich höherer Leistung denkbar (10 bis 15kVA), sofern der Netzanschluss dies hergibt und man dem Trafo nach jedem Betrieb wieder genug Zeit lässt zum Abkühlen. Einige Bilder des Transformators (für eine Vergrösserung bitte auf das jeweilige Bild klicken):

Hochspannungstrafo 400V / 15000V

Hochspannungsanschlüsse: Schraubklemmenausführung                                      Typenschild                                   

Der Betrieb des Transformators ist nicht ganz simpel. Trafos dieser Grösse und Leistungsklasse müssen normalerweise extern strombegrenzt werden, denn sie ziehen soviel Strom, wie die Quelle (Netz) hergibt. Auf den folgenden Bildern ist ein kleiner Testlauf mit Lichtbogen zu sehen, bei dem der Trafo über einen Vierfach-MOT-Stack an 400V angeschlossen wurde (jeweils zwei MOTs parallel und zwei solcher Parallelgruppen wieder in Serie), ohne Variac. Die aufgenommene Scheinleistung beträgt bei diesem Setup bis ca. 12kVA (400V / 30A), je nach Art des Lichtbogens teilweise sogar noch mehr.

Und so sieht der zugehörige Lichtbogen aus:

Lichtbogen-Test mit dem 15kV-HV-Trafo am 400V-Netz, die Länge des Lichtbogens beträgt bis ca. 40cm.

Kleine Jakobsleiter mit 15kV, dieses Bild entstand etwas früher mit nur 2 MOTs als Strombegrenzung

Einige Messdaten zur Leerlaufspannung dieses Trafos. Die Messung wurde nur bis 250V durchgeführt. Eine Messung an 400V werde ich evt. zu einem späteren Zeitpunkt noch durchführen.

Eingangsspannung:                Ausgangsspannung:

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