Transformator-Rechner

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Berechnen Sie den sekundären Nennstrom, ideale Spannungen und Übersetzungsverhältnisse oder die kVA-Leistung, die eine Last benötigt — mit ausgewiesener Grundlage jedes Ergebnisses.Mehr erfahren ▾Weniger anzeigen ▴
Wählen Sie eine Aufgabe, geben Sie nur die dafür nötigen Werte ein und lesen Sie das Ergebnis mit seinen Annahmen. Die Aufgaben teilen sich ein Profil; einmal Eingegebenes wird wiederverwendet.
Phasen?Einphasig gilt I = S / V. Bei symmetrischem Drehstrom gilt I = S / (√3 × V) mit der Außenleiterspannung. Die Ausführung steht auf dem Typenschild.

Beispielwerte

Sekundärer Nennstrom bei Volllast

– A

  • Primärer Nennstrom bei Volllast– A
  • Verhältnis der Außenleiterspannungen (Primär : Sekundär)–

Dies ist der nominelle Volllaststrom aus den Typenschildwerten, nicht der Strom, den jede angeschlossene Last tatsächlich aufnimmt.

Annahmen und Rechnung anzeigen

Beispielwerte

–

    Annahmen und Rechnung anzeigen
    Phasen?Einphasig gilt I = S / V. Bei symmetrischem Drehstrom gilt I = S / (√3 × V) mit der Außenleiterspannung. Die Ausführung steht auf dem Typenschild.
    Mehrere Lasten zusammenzählen

    Addiert Scheinleistungen arithmetisch, wodurch der Gesamtbedarf nie unterschätzt wird. Für Lasten mit unterschiedlichen Leistungsfaktoren ist es keine exakte Rechnung.

    Vorgaben: kein Zuwachszuschlag, keine Auslastungsreserve — der Grundbedarf.

    Beispielliste — passen Sie sie an die tatsächlich verfügbaren Leistungen an.

    Beispielwerte

    –

      Das Ergebnis besagt: Die Leistung deckt den eingegebenen VA-Bedarf unter Ihren Annahmen — keine Anlagen- oder Normfreigabe. Unsymmetrische einphasige Lasten können eine Prüfung je Wicklung erfordern.

      Annahmen und Rechnung anzeigen

      Jede Prüfung nennt ihr Modell und ihre Annahmen direkt neben dem Ergebnis. Es handelt sich um überschlägige Berechnungen aus den eingegebenen Daten, nicht um eine Abnahme der Anlage.

      Anzapfungen gleichen Schwankungen der Versorgungsspannung aus; nutzen Sie sie nicht, um die Sekundärspannung über ihren Auslegungswert anzuheben. Beachten Sie die Herstellerangaben – Anzapfungen ohne Lastschalter werden nur bei freigeschaltetem Transformator umgestellt.

      Verwendet die Herstellerangabe zur Spannungsänderung bei den genannten Bedingungen. Die Interpolation ist linear im Lastanteil – eine Näherung, keine gemessene Kurve.

      Phasen?Einphasig gilt I = S / V. Bei symmetrischem Drehstrom gilt I = S / (√3 × V) mit der Außenleiterspannung. Die Ausführung steht auf dem Typenschild.

      Ein Fehler Außenleiter–Neutralleiter an einer Sekundärwicklung mit Mittelanzapfung folgt nicht aus dem %Z der gesamten Wicklung – die Impedanz der halben Wicklung ist anders; dieser Fall wird daher abgelehnt statt genähert.

      Beispielwerte

      –

        Annahmen und Rechnung anzeigen

        Szenarien

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          Über dieses Werkzeug

          Dieser Rechner behandelt die drei häufigsten Transformatorfragen: für welchen Strom ein Transformator bemessen ist, wie Spannungen mit Windungen und Schaltungen zusammenhängen und welche kVA-Leistung eine Last benötigt. Er ist darauf ausgelegt, verschiedene Größen auseinanderzuhalten. Nennwerte vom Typenschild sind als Nennwerte gekennzeichnet, Ergebnisse des idealen Modells als ideal, Auslegungsergebnisse als gültig nur für den eingegebenen Bedarf. Ist eine Antwort durch die Eingaben nicht bestimmt, nennt der Rechner den fehlenden Wert, statt zu raten.

          Quellen: Schneider Electric (2003) — FAQ FA101694 · Schneider Electric (2024) — Why kVA Instead of kW

          Erweiterte Prüfungen – Modelle und Grenzen

          Die erweiterten Prüfungen rechnen mit veröffentlichten, offengelegten Modellen. Der Kurzschlussstrom verwendet die Beziehung der starren Quelle I = I_rated / z – dasselbe Modell, das Schneider und Bussmann veröffentlichen – ohne stillen Impedanz-Vorgabewert und ohne versteckte Worst-Case-Faktoren. Die Spannungsänderung nutzt die Herstellerangabe selbst und legt die Nennerkonvention offen, weil veröffentlichte Quellen durch unterschiedliche Spannungen teilen. Das Verlustmodell ist die quadratische Standardform P = P0 + x²·Pk mit dem höchsten Wirkungsgrad dort, wo Kupfer- und Kernverluste gleich sind – geprüft an veröffentlichten Lehrbuchbeispielen. Der V/Hz-Indikator vergleicht den Kernfluss mit dem Auslegungswert. Jedes Modell weist Eingaben zurück, die es nicht ehrlich beantworten kann, statt eine Annahme einzusetzen.

          Quellen: Schneider Electric (2003) — FAQ FA105006 · Bussmann — Electrical Plan Review · Hammond Power Solutions — What is voltage regulation? · Kuphaldt — Lessons in Electric Circuits (AC), Voltage Regulation · Electronics Tutorials — Voltage Regulation · University of Anbar — Transformer Lecture Notes · Schneider Electric (2013) — FAQ FA174756 · Schneider Electric (2017) — FAQ FA330684 · IPTO (Greece) — Distribution Transformer Specification

          Anleitung

          1. Aufgabe wählen: Sekundärstrom, Spannung und Windungen oder Last und Auslegung.
          2. Nur die Werte eingeben, die diese Aufgabe verlangt — Phasen, Leistung und Spannung für einen Nennstrom.
          3. Das Ergebnis mit Grundlage und Annahmen lesen und das Szenario bei Bedarf speichern oder teilen.

          Anleitung

          1. Aufgabe wählen: Sekundärstrom, Spannung und Windungen oder Last und Auslegung.
          2. Nur die Werte eingeben, die diese Aufgabe verlangt — Phasen, Leistung und Spannung für einen Nennstrom.
          3. Das Ergebnis mit Grundlage und Annahmen lesen und das Szenario bei Bedarf speichern oder teilen.

          Methodik

          Nennströme folgen den Standard-Typenschildbeziehungen: I = S / V einphasig und I = S / (√3 × V) mit der Außenleiterspannung bei symmetrischem Drehstrom. Eingaben gegen den Neutralleiter für sterngeschaltete Sekundärwicklungen werden mit V(Außenleiter) = √3 × V(gegen Neutralleiter) umgerechnet. Spannungs- und Windungsergebnisse folgen den Beziehungen des idealen Transformators, mit Wicklungsspannungen gemäß Schaltung: Die Dreieckwicklung sieht die volle Außenleiterspannung, die Sternwicklung sie durch √3 geteilt — deshalb werden das Verhältnis der Außenleiterspannungen und das Übersetzungsverhältnis getrennt ausgewiesen. Die Auslegung multipliziert die Last mit dem Zuwachszuschlag, teilt durch das Auslastungsziel und wählt die kleinste Kandidaten-Leistung, die das Ergebnis deckt. Gerechnet wird mit ungerundeten Werten; gerundet wird nur in der Anzeige.

          Quellen: Schneider Electric (2003) — FAQ FA101694 · Megger — TTRU3 Turns Ratio FAQ · DV Power — Turns Ratio Tests

          Ihre Ergebnisse verstehen

          Jedes Ergebnis nennt seine Grundlage. „Vom Typenschild“ ist ein Nennwert aus Bemessungsgrößen — ein sekundärer Nennstrom ist das nominelle Maximum des Transformators, nicht der Verbrauch der tatsächlichen Last. „Ideales Modell“ lässt Verluste und Spannungsabfall außer Acht und beschreibt damit Verhältnisse und Leerlaufverhalten, keine Klemmenspannungen unter Last. Auslegungsergebnisse bedeuten genau eines: Die Leistung deckt den eingegebenen VA-Bedarf unter den gewählten Zuwachs- und Auslastungsannahmen. Über Normkonformität oder Anlagensicherheit sagen sie nichts. Widersprechen sich Eingaben — Leistung, Spannung und Strom, die nicht zusammenpassen —, zeigt der Rechner den implizierten Wert und bittet um Korrektur einer Eingabe, statt stillschweigend etwas zu überschreiben.

          Quellen: Schneider Electric (2003) — FAQ FA101916

          Quellen

          Praktische Beispiele

          Nennstrom: Ein Drehstromtransformator mit 75 kVA und 208 V Außenleiterspannung sekundär ist für 75.000 / (1,732 × 208) ≈ 208,2 A je Leiter bemessen. Mit 480 V primär beträgt der primäre Nennstrom 90,2 A. Auslegung mit Reserven: Eine Last von 60 kVA mit 20 % Zuwachszuschlag erfordert 72 kVA. Dieselbe Last mit einem Auslastungsziel von 80 % erfordert stattdessen 75 kVA. Beide Entscheidungen zusammen erfordern 90 kVA — die beiden Reserven sind verschiedene Entscheidungen und multiplizieren sich; deshalb hält der Rechner sie getrennt.

          Hinweise für genaue Transformator-Berechnungen

          Lesen Sie Leistung und Spannungen vom Typenschild des Transformators ab, nicht vom Netz. Das Typenschild enthält die Bemessungswerte, auf denen alle Formeln hier beruhen. Halten Sie bei Drehstromeinheiten den Spannungsbezug sauber: Die Standardformel verwendet die Außenleiterspannung, und 120 V gegen den Neutralleiter sind nicht dieselbe Eingabe wie 208 V Außenleiterspannung. Geben Sie Watt nur zusammen mit dem tatsächlichen Leistungsfaktor ein. Ist die Last in VA bekannt, verwenden Sie direkt VA — ein Leistungsfaktor ist dann nicht nötig. Machen Sie Ihre Reserven ausdrücklich. Zuwachszuschlag und Auslastungsziel sind getrennte Entscheidungen mit unterschiedlicher Wirkung; die Vorgaben sind null, damit der Grundbedarf immer sichtbar bleibt. Spezifizierte Trockentransformatoren für Niederspannung sind unter ihren angegebenen Bedingungen für dauernde Volllast bemessen — ein Auslastungsziel von 80 % ist eine Auslegungsentscheidung, keine Regel. Prüfen Sie bei Doppelwicklungen im Datenblatt die zugelassenen Reihen- und Parallelschaltungen, bevor Sie sich auf die Rechnung stützen.

          Quellen: Schneider Electric (2003) — FAQ FA101916 · Hammond Manufacturing — 266L12B Data Sheet

          Alle Berechnungen werden lokal in Ihrem Browser durchgeführt. Es werden keine Daten an Server gesendet.

          Häufig gestellte Fragen
          Wie wird der sekundäre Nennstrom eines Transformators berechnet?
          Bei einem einphasigen Transformator wird die Leistung in VA durch die Sekundärspannung geteilt: I = S / V. Bei einem symmetrischen Drehstromtransformator wird die Gesamtleistung in VA durch √3 mal die Außenleiterspannung geteilt: I = S / (√3 × V). Ein Drehstromtransformator mit 75 kVA und 208 V Außenleiterspannung sekundär hat zum Beispiel einen sekundären Nennstrom von 75.000 / (1,732 × 208) ≈ 208,2 A je Leiter; 1,732 ist der Zahlenwert von √3. Das ist die Standard-Typenschildbeziehung der Transformatorhersteller.
          Warum werden Transformatoren in kVA statt in kW angegeben?
          Die Leistung eines Transformators ist eine Scheinleistung (kVA), das Produkt aus Spannung und Strom, weil der Transformator den vollen Strom unabhängig vom Leistungsfaktor der Last führen muss. Die Wirkleistung (kW) stimmt nur bei einem Leistungsfaktor von 1 mit der Scheinleistung überein. Deshalb fragt der Rechner nach dem Leistungsfaktor, sobald Sie eine Last in Watt eingeben: Ohne ihn sind weder der Strom noch der VA-Bedarf bestimmt. Ein Leistungsfaktor wird niemals stillschweigend angenommen.
          Soll die Außenleiterspannung oder die Spannung gegen den Neutralleiter eingegeben werden?
          Für Drehstromberechnungen ist die Außenleiterspannung die Vorgabe — mit ihr rechnet die Standard-Drehstromformel. Hat der Transformator eine sternförmig geschaltete Sekundärwicklung, können Sie stattdessen die Spannung gegen den Neutralleiter eingeben; der Rechner rechnet sie mit V(Außenleiter) = √3 × V(Außenleiter–Neutralleiter) um. Die beiden Bezugsgrößen liefern bei Nennsystemen leicht unterschiedliche exakte Werte: 120 V gegen den Neutralleiter entsprechen 207,85 V Außenleiterspannung, nicht exakt 208 V. Der Rechner behält die gewählte Bezugsgröße bei und weist sie im Ergebnis aus.
          Was unterscheidet das Verhältnis der Außenleiterspannungen vom Übersetzungsverhältnis der Wicklungen?
          Das Verhältnis der Außenleiterspannungen vergleicht die Außenleiterspannungen beider Seiten. Das Übersetzungsverhältnis der Wicklungen vergleicht die tatsächlichen Wicklungsspannungen, die von der Schaltung jeder Seite abhängen: Eine Dreieckwicklung sieht die volle Außenleiterspannung, eine Sternwicklung sieht sie durch √3 geteilt. Bei einem Transformator mit 480 V in Dreieck- und 208 V in Sternschaltung beträgt das Verhältnis der Außenleiterspannungen etwa 2,31:1, das Übersetzungsverhältnis der Wicklungen aber etwa 4,00:1. Der Rechner zeigt beide Werte getrennt an, sobald die Schaltungen bekannt sind — nur einen anzugeben, wäre bei gemischten Dreieck-Stern-Ausführungen irreführend.
          Ist der berechnete Strom der Strom, den der Transformator tatsächlich aufnimmt?
          Nein. Der Nennstrom bei Volllast ist das nominelle Maximum aus den Typenschildwerten — der Strom bei Nennleistung und Nennspannung. Der tatsächliche Strom hängt von der angeschlossenen Last ab, die meist kleiner ist und sich über die Zeit ändert. Deshalb trägt jedes Ergebnis seine Grundlage als Kennzeichnung. Zum Vergleich einer tatsächlichen Last mit der Nennleistung dient die Aufgabe Last und Auslegung; das Ergebnis zeigt dann die Auslastung als Prozentsatz der Typenschildleistung.
          Worin unterscheiden sich eine Wicklung mit Mittelanzapfung und zwei getrennte Sekundärwicklungen?
          Eine Wicklung mit Mittelanzapfung ist eine einzige Wicklung mit einem festen dritten Anschluss in ihrer elektrischen Mitte: Eine 24-V-Wicklung mit Mittelanzapfung liefert 12 V von jedem Ende zur Mitte und 24 V von Ende zu Ende. Ihre beiden Hälften teilen sich eine Wicklung und lassen sich nicht parallel schalten. Zwei getrennte Wicklungen sind unabhängig: Zwei Wicklungen mit 12 V und 2 A liefern 24 V bei 2 A in Reihe oder 12 V bei 4 A parallel, in beiden Fällen 48 VA — aber nur, wenn der Hersteller die Schaltung zulässt und die Polung stimmt. Ein reales Beispiel ist der Hammond 266L12B: 12,6 V bei 2 A in Reihe und 6,3 V bei 4 A parallel. Der Rechner behandelt beide Wicklungsarten als verschiedene Objekte und berechnet jede korrekt.
          Kann dieser Rechner die Sicherungsgröße oder die Normkonformität einer Anlage angeben?
          Nein. Der Rechner ermittelt elektrische Größen aus den eingegebenen Werten: Nennströme, ideale Verhältnisse, VA-Bedarf und Auslastung. Er wählt keine Schutzeinrichtungen aus, prüft keine Normen und gibt keine Anlagen frei. Auslegungsergebnisse besagen, dass eine Leistung den eingegebenen VA-Bedarf deckt — nicht mehr. Leiterquerschnitte, Überstromschutz und Normprüfungen erfordern die geltenden Vorschriften und eine qualifizierte Fachkraft; unsere Rechner für Leiterquerschnitt und Spannungsabfall decken einige dieser Berechnungen nach dem US-amerikanischen NEC ab.
          Kann ein Transformator die Netzfrequenz ändern, etwa von 60 Hz auf 50 Hz?
          Nein. Ein Transformator ist ein passives Gerät: Die Frequenz, die eine Wicklung speist, erscheint mit demselben Wert an den übrigen Wicklungen. Eine Frequenzumwandlung erfordert ein aktives Gerät wie einen Frequenzumrichter oder einen Motor-Generator-Satz. Der Betrieb eines Transformators bei einer anderen als der Bemessungsfrequenz unterliegt zudem Spannungsgrenzen des Herstellers. Prüfen Sie deshalb Typenschild und Herstellerangaben, bevor Sie eine 60-Hz-Einheit an ein 50-Hz-Netz anschließen.
          Speichert oder überträgt der Rechner die Transformatordaten?
          Nein. Alle Berechnungen laufen im Browser, und nichts von dem, was Sie eingeben, wird an einen Server übertragen. Gespeicherte Szenarien liegen nur auf Ihrem eigenen Gerät und lassen sich jederzeit löschen. Teilen-Links codieren die von Ihnen aufgenommenen Eingabewerte direkt im Link selbst — geben Sie sie daher nur an Personen weiter, die diese Werte sehen dürfen.
          Was bedeuten Ergebnis-Kennzeichnungen wie „vom Typenschild“ und „ideales Modell“?
          Jedes Ergebnis trägt eine Kennzeichnung für das dahinterliegende Modell. „Vom Typenschild“ bedeutet einen Nennwert aus Bemessungsgrößen. „Ideales Modell“ bedeutet die Beziehungen des idealen Transformators, die Verluste und Spannungsabfall außer Acht lassen. „Weitere Angaben nötig“ bedeutet, dass der gesuchte Wert durch Ihre Eingaben nicht bestimmt ist; die Meldung nennt die fehlende Angabe. Ist nur ein Teil der Antwort bestimmt — etwa das Verhältnis der Außenleiterspannungen ohne die Wicklungsschaltungen —, zeigt der Rechner den verfügbaren Teil und erklärt genau, was fehlt, statt gar nichts anzuzeigen.
          Warum fragt die Prüfung der Spannungsänderung, durch welche Spannung der Prozentwert geteilt ist?
          Veröffentlichte Quellen widersprechen sich hier tatsächlich. Manche teilen die Spannungsänderung durch die Volllastspannung, andere dieselbe Änderung durch die Leerlaufspannung. Dasselbe Spannungspaar ergibt zwei verschiedene Prozentwerte – eine Angabe ist nur zusammen mit ihrer Konvention aussagekräftig. Die Prüfung fragt die Konvention deshalb ausdrücklich ab und verwendet standardmäßig den Volllast-Nenner, die in der Transformatorliteratur häufigere Form. Eine Angabe unter der falschen Konvention verschiebt jede berechnete Spannung.
          Ist der berechnete Kurzschlussstrom der tatsächliche Kurzschlussstrom meiner Anlage?
          Nein. Die Prüfung schätzt nur, worauf der Transformator selbst einen satten Klemmenkurzschluss begrenzen würde – bei einer Quelle ohne eigene Impedanz, bei Nennspannung und ohne Leitungen zwischen Transformator und Fehlerstelle. Motorbeitrag und asymmetrischer Spitzenwert liegen ebenfalls außerhalb des Modells. Eine echte Anlagenstudie ergänzt Netz- und Leitungsimpedanzen und jeden Beitrag – genau dafür gibt es die veröffentlichten Punkt-zu-Punkt-Verfahren. Nutzen Sie das Ergebnis als überschlägige Obergrenze, und beachten Sie: Es braucht die Kurzschlussspannung vom Leistungsschild – ohne %Z entsteht keine Zahl.
          Warum lehnt der Rechner manche erweiterte Berechnung ab, statt zu schätzen?
          Weil bei manchen Fragen eine plausibel wirkende Zahl auf unsichtbare Weise falsch wäre. Ein Fehler Außenleiter–Neutralleiter an einer Wicklung mit Mittelanzapfung folgt nicht aus der Impedanz der gesamten Wicklung – die halbe Wicklung verhält sich anders, und veröffentlichte Verfahren behandeln sie mit einem eigenen Multiplikatorbereich. Die prozentuale Kurzschlussspannung allein ergibt nicht die Spannungsänderung bei Ihrem Leistungsfaktor. Und es gibt keine „typische“ Impedanz, die man stillschweigend annehmen sollte. In jedem dieser Fälle benennt die Ablehnung die wirklich fehlende Angabe – nützlicher als eine Zahl mit einer unsichtbaren Annahme darin.