Zu den grundlegenden Merkmalen von Transformatorstrahlern gehören ihr konstruktiver Aufbau, ihr Funktionsprinzip und ihre Anwendungsmerkmale. Ihr Hauptzweck besteht darin, die Betriebstemperatur des Transformators effektiv zu senken und so einen langfristig stabilen Betrieb sicherzustellen.
Struktureller Aufbau: Transformatorheizkörper bestehen typischerweise aus Metallplatten, Dichtungen, einem festen Rahmen sowie oberen und unteren Verteilern. Sie verfügen über interne Ölströmungskanäle und sind mit turbulenzerzeugenden Vorrichtungen (z. B. Längswirbelgeneratoren oder Spiralbändern) ausgestattet, um die Effizienz des Wärmeaustauschs zu verbessern. Herkömmliche Plattenheizkörper bestehen aus Aluminium oder Kupfer, die eine gute Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweisen.
Funktionsprinzip: Der Kühler überträgt Wärme vom Inneren des Transformators durch natürliche Konvektion von Öl oder Luft an die Außenumgebung. Wenn das Transformatoröl aufgrund von Temperaturunterschieden zirkuliert, strömt heißes Öl durch den Kühler und tauscht über die Metalloberfläche Wärme mit der Luft aus. Das abgekühlte Öl kehrt dann in den Öltank zurück und sorgt so für eine kontinuierliche Kühlung. Dieser Prozess ist besonders typisch für öl-eingetauchte-Systeme mit Selbstkühlung (ONAN).
Klassifizierung der Kühlmethoden
Natürliche Kühlung (ONAN): Basiert auf der natürlichen Konvektion von Öl und Luft und erfordert keine Lüfter oder Ölpumpen. Es zeichnet sich durch eine einfache Struktur, geringe Geräuschentwicklung und geringe Wartungskosten aus.
Zwangsluftkühlung (ONAF/OFAF): Verwendet Lüfter, um den Luftstrom zu erzwingen und so die Effizienz der Wärmeableitung deutlich zu verbessern. Geeignet für mittlere bis große Transformatoren.
Wasserkühlsystem (OFWF): Verwendet Wasser als Kühlmedium und bietet so eine noch höhere Wärmeableitungseffizienz, erfordert jedoch eine zusätzliche Wasserquelle. Wird oft in besonderen Umgebungen eingesetzt.
Leistungs- und Auswahlanforderungen: Strahler müssen basierend auf der Kapazität, dem Spannungsniveau und der Betriebsumgebung des Transformators angepasst werden. Ihre Wärmeableitungseffizienz wird von der Installationshöhe, dem Ölkreislaufwiderstand und der Umgebungstemperatur beeinflusst. Umweltfreundliche und leichte Designs werden zu Branchentrends, bei denen Energieeinsparung, Geräuschreduzierung sowie Material- und Prozessverbesserungen im Vordergrund stehen.
Vorteile und Einschränkungen: Die natürliche Kühlung bietet eine einfache Struktur, hohe Zuverlässigkeit und einen geringen Energieverbrauch, ihre Wärmeableitungskapazität ist jedoch begrenzt. Es eignet sich für kleine bis mittelgroße Transformatoren mit 31.500 kVA und weniger. Hochleistungsgeräte erfordern eine Zwangskühlung, um Überhitzung und eine verkürzte Lebensdauer zu vermeiden.
