Transformator-Verluste: Die komplette Liste
Du willst wissen, welche Verluste in einem Transformator entstehen und wie du sie einordnest? Hier bekommst du die vollständige Liste der Verlustarten plus die geltenden EU-Grenzwerte.
Ein Transformator hat im Wesentlichen zwei Hauptverlustarten plus mehrere Nebenverluste: 1. Leerlaufverluste (Eisenverluste), 2. Lastverluste (Kupfer-/Wicklungsverluste), 3. Zusatz-/Streuverluste, 4. dielektrische Verluste und 5. Kühl-/Hilfsbetriebsverluste. Die ersten beiden machen praktisch den gesamten Verlust aus — die restlichen sind bei den meisten Verteiltransformatoren gering, aber messtechnisch definiert.
Diese Verluste treten auf, sobald der Transformator am Netz hängt — auch ohne Last. Sie entstehen im Eisenkern durch Ummagnetisierung (Hysterese) und Wirbelströme und sind praktisch konstant, unabhängig von der Belastung. Weil ein Verteiltransformator oft 8.760 Stunden im Jahr am Netz ist, summieren sich Leerlaufverluste über die Betriebszeit stark auf.
Lastverluste entstehen durch den ohmschen Widerstand der Wicklungen, wenn Strom fließt. Sie steigen mit dem Quadrat des Belastungsstroms: Bei doppelter Last vervierfachen sie sich. In der genormten Messung sind die Zusatz-/Streuverluste (Wirbelströme in Wicklung, Kessel und Konstruktionsteilen durch das Streufeld) bereits Teil der Lastverluste.
Dazu zählen dielektrische Verluste in der Isolation (Öl/Papier bzw. Gießharz) — meist vernachlässigbar klein — sowie Kühl- und Hilfsbetriebsverluste durch Lüfter und Ölpumpen bei fremdgekühlten Einheiten. Diese Nebenverluste sind bei kleinen Verteiltransformatoren minimal, werden bei großen Leistungstransformatoren aber mitbilanziert.
Für in der EU neu in Verkehr gebrachte Transformatoren gilt die Ökodesign-Verordnung (EU) 2019/1783. Sie hat die zulässigen Verluste in zwei Stufen verschärft — seit dem 1. Juli 2021 gilt die strengere Stufe 2 (Tier 2). Für kleine und mittlere Verteiltransformatoren sind maximale Leerlauf- und Lastverluste vorgeschrieben; ältere, verlustreiche Modelle dürfen so nicht mehr neu verkauft werden.
Für größere Leistungstransformatoren schreibt die Verordnung statt fester Verlustwerte einen Mindest-Wirkungsgrad in Form des Peak Efficiency Index (PEI) vor. Der PEI ist der höchste erreichbare Wirkungsgrad, berechnet als (übertragene Scheinleistung − Verluste) / übertragene Scheinleistung im günstigsten Betriebspunkt. Je nach Bauart und Nennleistung muss ein Transformator einen Mindest-PEI erreichen — in Stufe 2 auf höherem Niveau als in Stufe 1.