Stromwandler (CT), Spannungswandler (VT, auch als Potenzialtransformatoren (PT) bezeichnet) und Leistungstransformatoren arbeiten alle nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Sie unterscheiden sich jedoch deutlich in Aufbau, Zweck und Betriebsverhalten. Vereinfacht gesagt sind Strom- und Spannungswandler Messwandler, die vor allem zur Messung von Strom beziehungsweise Spannung und zum Schutz in elektrischen Energiesystemen dienen. Leistungstransformatoren werden dagegen vor allem zur Spannungsumwandlung bei der Übertragung und Verteilung elektrischer Energie eingesetzt. Im Folgenden vergleiche ich sie unter verschiedenen Gesichtspunkten.
Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Unterschiede zwischen den drei Transformatorarten zusammen:
| Stromwandler (CT) | Spannungswandler (VT) | Steuer-/Sicherheitstransformator | |
|---|---|---|---|
| Anwendungen | Strom messen und überwachen sowie Geräte schützen, beispielsweise mithilfe von Relais. | Spannung messen und überwachen sowie Geräte schützen. | Elektrische Trennung und Spannungsumwandlung für Steuerkreise und eine sichere Stromversorgung bereitstellen, beispielsweise zum Schutz vor Stromschlägen und zur Versorgung von Niederspannungsgeräten. |
| Betriebsweise | Die Primärseite ist in Reihe mit dem Laststromkreis geschaltet. Die Sekundärseite muss kurzgeschlossen oder an eine niederohmige Last angeschlossen sein, um gefährlich hohe Spannungen zu vermeiden. | Die Primärseite ist parallel geschaltet. Die Sekundärseite ist im Leerlauf oder an eine hochohmige Last, beispielsweise ein Messgerät, angeschlossen. | Primär- und Sekundäranschlüsse werden zur Energieübertragung mit Versorgung und Last verbunden; eine Messfunktion besteht nicht. |
| Eigenschaften des Übersetzungsverhältnisses | Stromübersetzung von hohem auf niedrigen Strom, z. B. 1000 A:5 A; niedrige Sekundärspannung. | Spannungsübersetzung von hoher auf niedrige Spannung, z. B. 1 kV:10 V; hohe Sekundärimpedanz. | Spannungsübersetzung, z. B. 220 V:24 V, mit Schwerpunkt auf Trennung und Energieübertragung. |
| Konstruktionsmerkmale | Weniger Primärwindungen und mehr Sekundärwindungen; hohe Genauigkeit, geringe Sättigung; kleine Bemessungsleistung (einige VA). | Ähnlich einem kleinen Transformator, hohe Genauigkeit; kleine Bemessungsleistung (einige bis einige zehn VA). | Trennender Aufbau mit zwei Wicklungen und Abschirmung für erhöhte Sicherheit; Niederspannungsausführung zur Montage auf Leiterplatte oder Chassis; hoher Wirkungsgrad, für zeitweise oder dauerhafte Lasten geeignet; große Bemessungsleistung (einige VA bis einige kV). |
| Anforderungen an die Last | Die Sekundärseite muss kurzgeschlossen oder niederohmig belastet sein, um gefährlich hohe Spannungen zu vermeiden. | Bei hochohmigen Lasten, beispielsweise Messgeräten, kann die Sekundärseite offen bleiben. | Die Sekundärseite wird an eine tatsächliche Last, beispielsweise ein Steuergerät, angeschlossen. Ein Betrieb im Leerlauf ist möglich, wird jedoch nicht empfohlen. |
| Genauigkeit und Fehler | Schwerpunkt auf der Genauigkeit der Strommessung (Fehler <1 %). | Schwerpunkt auf der Genauigkeit der Spannungsmessung (Fehler <0,5 %). | Schwerpunkt auf Trennung und Wirkungsgrad (>65 %) statt auf Messgenauigkeit; geringe Spannungsregelung. |
| Einsatzbereiche | Strommessung, Schutzsysteme, Amperemeter. | Voltmeter, Leistungsmessgeräte, Schutzrelais. | Industrieautomation, Werkzeugmaschinensteuerungen, medizinische Geräte, Sicherheitsbeleuchtung, Leistungsmodule auf Leiterplatten. |
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