Eltrocon erschließt neues Themengebiet
Ein Transformator erzeugt während des Betriebs Verlustleistung, die als Wärme an die Umgebung abgegeben werden muss. Diese Wärme führt zur Erwärmung der umgebenden Luft. Um eine unzulässige Überhitzung des Transformators zu vermeiden, muss die erwärmte Luft abgeführt werden. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist die „natürliche Lüftung“, bei der die Luftbewegung durch Konvektion entsteht, d.h. durch das Aufsteigen der erwärmten Luft.
Um eine ausreichende Luftbewegung und somit eine effektive Kühlung sicherzustellen, müssen Transformatoren, die in einer geschlossenen Transformatorbox betrieben werden, über ausreichend dimensionierte Lüftungsöffnungen sowohl unterhalb als auch oberhalb des Transformators verfügen.
Es gilt die grundlegende Regel: Je größer die Lüftungsöffnungen, desto größer ist der Luftaustausch, desto geringer ist die Erwärmung der Kühlluft und desto besser ist die Kühlwirkung für den Transformator.
Gemäß DIN EN 60076-1 dürfen die Temperaturen der Umgebungsluft bei Betrieb eines Transformators mit Nennleistung bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten. Diese Grenzwerte lauten wie folgt: maximal 40°C, im Tagesmittel 30°C und im Jahresmittel 20°C. Darüber hinaus sollte die Lufterwärmung durch die Transformatorverluste bei natürlicher Lüftung nicht mehr als 15°C betragen und die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft sollte nicht mehr als 3 m/s betragen, wie in der Fachliteratur empfohlen wird.
Es wäre möglich, die Dimensionierung und Lage der Lüftungsöffnungen zu berechnen, um sicherzustellen, dass diese Grenzwerte nicht überschritten werden. Da jedoch die räumlichen Gegebenheiten bereits feststehen, kann stattdessen der umgekehrte Ansatz gewählt werden. Dabei werden die Kühllufterwärmung und Strömungsgeschwindigkeit basierend auf den konkreten räumlichen Gegebenheiten berechnet. Die Berechnungen zur Lufterwärmung beruhen auf der angegebenen Raumgeometrie und erfordern Informationen wie die Temperatur beim Eintritt der Luft in die Transformatorbox, die Temperatur beim Verlassen der Transformatorbox, die Flächen der Zuluft- und der Abluftöffnungen sowie die Höhe ab Mitte des Transformators bis zur mittleren Höhe der Abluftöffnung.
Gelangt man aufgrund baulicher Gegebenheiten zu nicht realisierbaren Öffnungsquerschnitten oder einer unzureichenden Zughöhe, muss für die Transformatorzelle eine künstliche Lüftung vorgesehen werden.
