Was sind Stelltransformatoren?

Stelltransformatoren sind Transformatoren, die verschiedene Spannungen aus ein und derselben Eingangsspannung erzeugen können. Es gibt sie in handelsrechtlich geschützten Ausführungen wie auch als herkömmliche Stelltransformatoren. Einige von ihnen werden speziell für bestimmte Anwendungen entwickelt. Sie werden in einer Vielzahl verschiedener Anwendungen eingesetzt und zählen zu den gebräuchlichsten Elektroteilen im Haushalt und in der Industrie.

Stelltransformatoren werden oftmals über einen Drehregler gesteuert: So können sie als Dimmschalter und in anderen Anwendungen eingesetzt werden, die die präzise Steuerung der Spannung erfordern.

Stelltransformatoren unterscheiden sich trotz des ähnlichen Funktionsprinzips erheblich von herkömmlichen Transformatoren. Aufgrund des Designs verfügen sie lediglich über eine einzige Spule. Dadurch, dass sie nur mit einer Spule ausgestattet sind, findet keinerlei galvanische Trennung zwischen der Quellspannung und dem Verbraucher statt. Das bedeutet, dass sie für bestimmte Anwendungen nicht besonders gut geeignet sind; insbesondere, wenn es gilt, ein Gerät oder eine Person durch die Isolierung einer Hochspannung zu schützen.

Stelltransformatoren, auch Variacs genannt, werden in Anwendungen mit geringer Spannung verwendet, da sie konstruktionsbedingt nicht für hohe Spannung geeignet sind. Trotz allem ermöglichen sie die Durchführung technisch ausgefeilter Messungen und können die von einer Stromquelle aufgenommene Spannung sehr gut regulieren.

Wofür werden Stelltransformatoren verwendet?

Stelltransformatoren bieten ausgesprochen viele verschiedene Anwendungsmöglichkeiten. Überall dort, wo die Spannung, die ein Verbraucher erhält, spontan und unmittelbar geändert werden soll, kommt sehr wahrscheinlich ein Stelltransformator zum Einsatz.

Stelltransformatoren können verwendet werden, um die Drehzahl von Elektromotoren zu erhöhen bzw. zu senken, Leuchten heller oder dunkler zu machen, oder um bestimmte Bedingungen zu simulieren, sodass verschiedene Prüfverfahren durchgeführt werden können.

Aufgrund ihrer Drehregler können Stelltransformatoren die jeweilige Spannung sehr sanft und gleichmäßig verändern. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu digital angesteuerten Geräten, deren Ausgangswerte nur in bestimmten Intervallen geändert werden können.

Bei Prüfverfahren sind Stelltransformatoren aufgrund ihrer Fähigkeit, die Spannung in einem Steuerkreis in derart feinem Maße zu ändern, besonders wertvoll. Somit können bei derartigen Verfahren die Spannungen auf extrem niedrige Niveaus abgesenkt bzw. auf Niveaus angehoben werden, auf die das geprüfte Gerät nicht ausgelegt ist.

Stelltransformatoren werden nicht als isolierende Geräte genutzt. Vielmehr werden sie in zahlreichen Geräten eingesetzt, bei denen die Trennung von einer Quellspannung weniger bedeutsam ist als die Steuerung der Spannung, die an einem Verbraucher angelegt wird. Stelltransformatoren sind mit ihrer handelsrechtlich geschützten Bezeichnung „Variac“ seit dem frühen 20. Jahrhundert sehr weit verbreitet und zählen auch heute noch zu den am häufigsten verwendeten Elektroteilen.

Woher kommt der Name „Variac“?

Der Name Variac ist eine Handelsmarke und befindet sich derzeit im Besitz des Unternehmens Instrument Service Equipment. Zuvor befand sie sich im Besitz von General Radio. Das ursprüngliche Design wurde verwendet, um eine gleichmäßige Wechselspannung im Eingang je nach Bedarf zu variieren.

Variac ist eine handelsrechtlich geschützte Bezeichnung für einen Stelltransformator, wenngleich diese Geräte auch ohne diese Bezeichnung als Stelltransformator hergestellt und vertrieben werden können. Variac bezieht sich vor allem auf Stelltransformatoren mit niedriger Wechselspannung.

Welche physikalischen Prinzipien kommen in einem Stelltransformator zum Einsatz?

Ein Stelltransformator ist eine Art Spartransformator, der auf denselben Prinzipien basiert, jedoch konstruktionsbedingt mehr Flexibilität bietet. Ein Spartransformator verfügt lediglich über eine Spule mit mehreren Anzapfungen entlang der Spule. Die Ladung für den Transformator ist an einem Ende an die Ladung und die Quelle der Spannung gekoppelt. Der Verbraucher ist mit einer der Anzapfungen an der Sekundärseite des Transformators verbunden, sodass die an den Verbraucher übertragene Spannung variiert werden kann.

Die Anzahl der Windungen in einem Transformator bestimmt, wie hoch die Spannung ist, die der Verbraucher erhält. Aufgrund der diversen Anzapfungen entlang der Spule wird eine unterschiedliche Anzahl an Windungen verwendet, wodurch die Spannung variiert werden kann.

Zwischen Transformatoren mit zwei Spulen und Spartransformatoren gibt es einen erheblichen Unterschied. Bei einem Transformator mit zwei Spulen ist der Verbraucher galvanisch von der Eingangsspannung getrennt. Bei einem Spartransformator hingegen besteht die Möglichkeit, dass die in den Transformator eingeleitete Spannung bei einem Ausfall des Geräts vollständig an den Verbraucher weitergeleitet wird. Dies kann gefährliche Auswirkungen auf das gesamte Equipment zur Folge haben.

Aus welchen Teilen besteht ein Stelltransformator?

Die einzelnen Teile innerhalb eines Stelltransformators sind ausgesprochen simpel. Die wichtigsten Bestandteile eines Stelltransformators sind die Windungsspulen und eine Kohlebürste. Der Drehregler an dem Gerät selbst bietet dem Nutzer die Möglichkeit, vor der Spannung innerhalb des Geräts geschützt die tatsächliche Kontaktfläche der Bürste mit der Spule anzupassen.

Ein Stelltransformator beinhaltet darüber hinaus bestimmte sicherheitsrelevante Bauteile. So werden zum Beispiel isolierende Materialien eingesetzt, um den Bediener vor dem elektrischen Strom zu schützen; Anschlüsse werden bereitgestellt, damit der elektrische Strom sicher von dem Transformator selbst zu dem jeweiligen Ausgang fließen kann, und so weiter. Die wichtigsten Bestandteile jedoch sind die Spule und die Bürste, die bei einem standardmäßigen Transformator mit zwei Spulen Teil der zweiten Spule ist.

Wie funktioniert ein Stelltransformator?

Sobald der Bediener den Drehregler betätigt, wird die tatsächliche Kontaktfläche zwischen Kohlebürste und Spule geändert. Wenn ein größerer Teil der Kohlebürste die Spule berührt, steigt die Ausgangsspannung entsprechend an.

Die Besonderheit eines Stelltransformators ist die Tatsache, dass die Spannung ausgesprochen gleichmäßig von Null auf ein Niveau angehoben werden kann, das oftmals sogar über der Eingangsspannung liegt. Das macht sie besonders wertvoll für Prüfgeräte und ähnliche Anlagen, bei denen die Spannung auf gleichmäßige und effektive Art geändert werden soll.

Hierin liegt auch der Unterschied zu einem Autotransformator, bei dem nur bestimmte Spannungswerte erzielt werden können. Der Stelltransformator ermöglicht eine nahezu grenzenlose Änderung der Spannung, die von dem Gerät ausgegeben wird, und ist deshalb für bestimmte Anwendungen besonders nützlich.

Ein Stelltransformator kann im Zuge der Herstellung auf sämtliche Spannungsbereiche ausgelegt werden, bis hin zu höheren Spannungen, wenn Prüfungen in Industrieanwendungen unternommen werden.

Was sind Stelltransformator-Kohlebürsten und wofür werden sie verwendet?

Die Kohlebürsten in einem Stelltransformator, insbesondere in einem Variac, sind hoch-ohmige Komponenten, die sich mit den Windungen des jeweiligen Transformators in Kontakt befinden. Eine Stelltransformator-Kohlebürste kann über den Drehregler auf mehr oder weniger Kontakt mit den Spulen des Transformators eingestellt werden.

Diese bestimmte Konstruktion ist am häufigsten in Geräten mit geringer Spannung im Einsatz, und ist Teil des handelsrechtlich geschützten Designs eines Stelltransformators. Ohne die Kohlebürsten wäre ein Stelltransformator nicht in der Lage, seine Kernfunktion auszuführen.

Die Kohlebürsten eines Stelltransformators können mühelos ausgebaut und überprüft werden. Im Grunde genommen ist der Grundaufbau eines Stelltransformators nicht besonders schwierig zu realisieren, da die wichtigsten Bauteile die Bürsten, die Spule und das Gehäuse sind, und da der Betrieb eines solchen Transformators – aus mathematischer Sicht hochkomplex – praktisch gesehen sehr simpel ist.

Was sind Variac Anschlüsse?

Stelltransformator-Anschlüsse ermöglichen die Verbindung von Variacs mit bestimmten Geräten. Sie wurden hauptsächlich auf den Einsatz zu Prüfzwecken entwickelt, sind jedoch auch in anderen Designs erhältlich. Sie können unabhängig von dem Transformator selbst bezogen werden, sodass das Gerät über eine lange Zeit und oftmals über mehrere Stecker hinweg verwendet werden kann. Stelltransformator-Anschlüsse werden manchmal auch Variac-Anschlüsse genannt.

Stelltransformatoren verfügen darüber hinaus über Netzstecker. Diese Netzstecker stimmen in der Regel mit den üblichen Hausnetz-Anschlüssen des Landes überein, in dem der Transformator verkauft wurde. Unter Umständen können sie aber auch mit anderen Anschlussarten ausgestattet sein.

Einige dieser Bauelemente werden so konstruiert, dass sie über Kabel direkt in bestimmte Schaltkreise integriert werden können; sie verfügen dementsprechend über Steckverbinder, die auf diese Kapazität ausgelegt sind. So werden beispielsweise Dimmschalter, die Stelltransformatoren verwenden, mit denselben elektrischen Anschlüssen ausgestattet sein, wie jedes andere Gerät, das mit dem Hausnetz verbunden ist.

Wie bei jedem beliebigen Elektroteil gibt es auch hier Sonderfälle, in denen die Steckverbinder auf ein bestimmtes Gerät, eine bestimmte Stromquelle oder eine sonstige Variable ausgelegt ist, die den Leistungsbereich festlegt, in dem der Transformator eingesetzt wird.

Was sind Stelltransformator-Stellknöpfe und Skalen?

Über den Stellknopf an einem Stelltransformator kann die Ausgangsspannung von Hand eingestellt werden. Diese Regler sind aus isolierendem Material gefertigt und bieten so eine Sicherheitsbarriere zwischen dem Bediener und der Spannung

Stellknöpfe sind in vielen verschiedenen Designs erhältlich. Manche von ihnen sind sehr groß und erlauben eine sehr sensible Einstellung der Spannung. Andere wiederum sind auf Kompaktheit ausgelegt: Vor allem in Fällen, in denen der Transformator Teil eines kleinen, fest installierten Systems sein soll, wie zum Beispiel einem Dimmschalter.

Einige Stellknöpfe von Transformatoren sind mit Laststufen ausgestattet, sodass die Ausgangsspannung besser im Auge behalten werden kann. Gemessen werden kann diese auch mit einem Voltmeter.

Einige Stelltransformatoren sind mit einem kleinen Motor ausgestattet, sodass sie über einen Schalter ferngesteuert werden können. Ebenso gibt es Ausführungen, die von Mikroprozessoren gesteuert werden, sodass bestimmte Abfolgen von Spannungsänderungen an einem Verbraucher durchgeführt werden können. Transformatoren mit einer solchen Steuerung werden oftmals für Prüfzwecke und gelegentlich auch im Bereich der Automation eingesetzt. Aufgrund der zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten von Stelltransformatoren sind zahlreiche Variationen der Steuerelemente erhältlich.

Was sind die folgenden Parameter von Stelltransformatoren?

Stelltransformatoren werden mit den folgenden Informationen bezüglich ihrer individuellen Merkmale ausgezeichnet.

Was ist die Primär-Nennspannung?

Dies ist die Spannung, die in den Variac eingeführt wird, damit dieser die gewünschten Ausgangsspannungen erzeugen kann. Für gewöhnlich ist das eine feste Größe. In den meisten Fällen wird die Primär-Nennspannung zuerst aufgelistet und wird oft als Eingangsspannung bezeichnet. Häufig verwendete Nennspannungen von Variacs stimmen mit den allgemeinen Netzspannungen überein, darunter 120 V AC, 240 V AC und 480 V AC.

Was ist die Sekundär-Nennspannung?

Die Sekundär-Nennspannung eines Variac ist variabel. In bestimmten Fällen ist bei einem Variac die Spannung im Ausgang wesentlich höher als im Eingang. Manche Modelle können sogar das Doppelte der Eingangsspannung ausgeben und bieten somit unerschöpfliche Flexibilität bei Prüfverfahren und ähnlichen Aufgaben. Dies wird oftmals als Spannungsbereich bezeichnet.

Was ist die Nennleistung?

Die Nennleistung beschreibt das Höchstmaß an Leistung, mit dem ein Variac betrieben werden kann, ohne das jeweilige Gerät oder den Nutzer selbst in Gefahr zu bringen. In den meisten Fällen liegt ein gewisser Sicherheitspuffer zwischen der angegebenen Nennleistung und dem tatsächlichen Höchstmaß an Leistung, die das Gerät ohne katastrophalem Absturz und dem Aufkommen von Gefahren verarbeiten kann.

Was beschreibt die Knopf-Drehrichtung?

Die Knopf-Drehrichtung kann die Ausgangsspannung sowohl erhöhen als auch verringern. In den meisten Fällen wird die Spannung mit einer Drehung im Uhrzeigersinn erhöht, während sie mit einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn gesenkt wird. Das ist nicht immer, aber immer öfter, der Fall.

Was beschreibt die Anzahl der Phasen?

Eine Phase ist ein Merkmal von Wechselstrom, das bei der Entwicklung eines Transformators berücksichtigt werden muss. Die Phase des Transformators stimmt mit der Phase der Stromquelle überein, auf die er ausgelegt ist. Das standardmäßige Hausnetz zum Beispiel ist dreiphasig.

Variacs sind allgemein mit einer Phase und mit drei Phasen erhältlich.

Wie viele Ausgänge kann ein Variac haben?

Variacs verfügen üblicherweise über einen einzigen Ausgang. Neben der Möglichkeit, Stelltransformatoren individuell auf höhere bzw. niedrige Nennspannungen ausgelegt zu beziehen, können auch verschiedene Ausgänge von Unternehmen bestellt werden, die diese Bauelemente nach Maß fertigen. Für einige Anwendungen sind individualisierte Geräte die beste Lösung.