Definition und Funktionsweise:
Ein Autotransformator ist eine spezielle Bauform eines Transformators, die sich von einem herkömmlichen Trenntransformator dadurch unterscheidet, dass sie nur eine einzige Wicklung besitzt. Diese Wicklung dient sowohl als Primär- als auch als Sekundärwicklung. Die Spannungsanpassung erfolgt durch eine Anzapfung an dieser gemeinsamen Wicklung.
Das Besondere am Autotransformator ist, dass Primär- und Sekundärseite nicht galvanisch voneinander getrennt sind. Das bedeutet, dass es eine direkte elektrische Verbindung zwischen dem Ein- und Ausgang gibt. Ein Teil der Energieübertragung erfolgt durch galvanische Kopplung (direkte Weiterleitung), und ein Teil durch induktive Kopplung (wie bei einem normalen Transformator).
Vorteile und Nachteile:
- Vorteile:
- Kompaktheit und Gewicht: Durch nur eine Wicklung sind sie kleiner und leichter als Trenntransformatoren gleicher Leistung.
- Höhere Effizienz: Geringere Kupferverluste aufgrund der geringeren Wicklungsmasse, was zu einem besseren Wirkungsgrad führt.
- Kostengünstiger: Geringerer Materialeinsatz und einfachere Fertigung.
- Nachteile:
- Keine galvanische Trennung: Dies ist der größte Nachteil. Es besteht keine Trennung zwischen Primär- und Sekundärseite, was bedeutet, dass ein Fehler auf der Primärseite direkt die Sekundärseite beeinflussen kann. Daher sind sie nicht für Sicherheitsisolationen geeignet.
- Kurzschlussstrom: Im Fehlerfall können sehr hohe Kurzschlussströme auftreten.
Anwendungsbereiche in der Automatisierung:
Aufgrund ihrer Vor- und Nachteile werden Autotransformatoren in der Automatisierungstechnik und Industrie für spezifische Anwendungen eingesetzt, bei denen eine galvanische Trennung nicht zwingend erforderlich ist:
- Anlaufstrombegrenzung für Motoren: Autotransformatoren werden oft als Anlasstransformatoren verwendet, um die Anlaufspannung von großen Asynchronmotoren zu reduzieren und somit den hohen Anlaufstrom zu begrenzen. Nach dem Anlauf wird der Transformator überbrückt.
- Spannungsanpassung: Zur leichten Anpassung von Netzspannungen an die benötigte Gerätespannung, wenn keine Isolation erforderlich ist (z.B. 400V auf 380V oder umgekehrt).
- Regeltransformatoren: Für die stufenlose Spannungsregelung in Laborgeräten oder Testsystemen.
- Blindleistungskompensation: In einigen Anwendungen zur Anpassung der Spannung in Kompensationsanlagen.
Es ist entscheidend, den fehlenden Isolationsvorteil von Autotransformatoren zu beachten und sie nur in Anwendungen einzusetzen, wo dies zulässig und sicher ist. Wo Sicherheit durch galvanische Trennung gefordert ist (z.B. zum Schutz vor Stromschlägen), müssen Trenntransformatoren verwendet werden.
→ Siehe auch: Transformator, Spannung, Anlaufstrom, Frequenzumrichter, Asynchronmotor
