Leitfaden für elektrostatische Abschirmungen (E-Abschirmungen) für Transformatoren

Was ist ein E-Schutzschild?
Eine elektrostatische Abschirmung ist eine dünne, nichtmagnetische, leitfähige Folie. Diese Folie kann aus Kupfer oder Aluminium bestehen. Sie wird zwischen der Primär- und Sekundärwicklung des Transformators angebracht. Die Folien in jeder Spule sind mit einem einzigen Leiter verbunden, der mit dem Transformatorgehäuse verbunden ist.

Welche Funktion haben E-Shields in Transformatoren?
Elektroschirme leiten schädliche Spannungsstörungen von den Spulen eines Transformators und empfindlichen Elektronikkomponenten in elektrischen Systemen ab. Dadurch werden der Transformator und das angeschlossene System geschützt.
Schauen wir uns das genauer an und beginnen wir damit, wovor E-Schilde schützen.

Dämpfung
Viele moderne elektrische Schaltungen sind transienten Spannungsspitzen und Modenrauschen ausgesetzt. Eine geerdete elektronische Abschirmung dämpft (minimiert) diese Störungen.

Das Bild links zeigt einen typischen transienten Spannungsstoß. Dieser plötzliche Anstieg der Versorgungsspannung tritt häufig bei Bürogeräten wie Computern oder Kopierern auf. Auch Wechselrichter sind eine häufige Quelle transienter Spannungsspitzen. Das Bild rechts zeigt ein Beispiel für Modenrauschen in einem Stromkreis. Modenrauschen ist in elektronischen Schaltungen weit verbreitet. Schlecht verdrahtete Systeme mit unzureichender Kabelschirmung leiden oft unter Modenrauschen.
Schauen wir uns nun an, wie ein E-Shield mit diesen Störungen umgeht.

Kapazitive Kopplung
Eine geerdete elektrische Schirmung reduziert die kapazitive Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung. Anstatt mit der Sekundärwicklung zu koppeln, koppelt die Primärwicklung mit der elektrischen Schirmung. Die geerdete elektrische Schirmung bietet einen niederohmigen Pfad zur Erde. Spannungsstörungen werden von der Sekundärwicklung weggeleitet. Dies funktioniert auch von der anderen Seite des Transformators (von der Sekundär- zur Primärwicklung).

Kurzzeitige Spannungsspitzen und Modenrauschen können Transformatoren und andere elektrische Geräte beschädigen. Eine elektrostatische Abschirmung zwischen den Hoch- und Niederspannungsspulen verringert diese Risiken. Dies ist ein entscheidender Aspekt bei der Stromversorgung empfindlicher Elektronik.

Beispiele für Transformatoren mit E-Shield
Solar- und Windtransformatoren
Oberschwingungen und spezielle Schaltvorgänge von Solarwechselrichtern werden in das Stromnetz eingespeist. Diese Spannungsstörungen erzeugen impulsartige Effekte in der Hochspannungswicklung, die das Netz speist. Transiente Überspannungsspitzen im Netz können ebenfalls zum Wechselrichter gelangen. Diese Überspannungsereignisse können die empfindlichen Bauteile des Wechselrichters beschädigen. Elektronische Abschirmungen schützen sowohl den Transformator als auch das Netz und den Wechselrichter.
Erfahren Sie mehr über die Dimensionierung und die Konstruktionsanforderungen von Solartransformatoren.

Fahren TrenntransformatorS
Antriebstrenntransformatoren sind so konstruiert, dass sie hochfrequenten Spannungsstörungen (Oberschwingungen) standhalten. Diese Störungen entstehen beispielsweise durch Motorantriebe (oder Frequenzumrichter). Daher der Begriff „Antrieb“ im Namen. Neben Oberschwingungen können Motorantriebe auch andere Spannungsstörungen (wie z. B. Modenrauschen) verursachen. Hier kommt die elektronische Abschirmung (E-Schild) zum Einsatz. Antriebstrenntransformatoren verfügen über mindestens einen E-Schild zwischen den Hoch- und Niederspannungsspulen. Es können auch mehrere Abschirmungen verwendet werden. E-Schilde können auch zwischen den inneren Spulen und den Schenkeln des Kerns angeordnet sein.
Anwendungen mit Spannungsstörungen (wie transienten Spannungsspitzen und Modenrauschen) profitieren von einem Transformator mit elektronischer Abschirmung. Elektronische Abschirmungen sind kostengünstig und bieten eine hohe Investitionsrendite, wenn Probleme mit der Stromqualität ein Risiko darstellen.