Ein Wechselrichter mit Trafo kommt überall dort zum Einsatz, wo eine galvanische Trennung, Spannungsanpassung oder eine robuste Netzanbindung erforderlich ist. Der integrierte oder vorgeschaltete Wechselrichter-Trafo verbindet die Leistungselektronik zuverlässig mit dem elektrischen Netz und sorgt für einen sicheren, normkonformen Betrieb – auch unter anspruchsvollen elektrischen Bedingungen.
Gerade in Photovoltaik-Anlagen, Industrieanwendungen und Energieinfrastruktur sind Wechselrichter mit Trafo weiterhin ein bewährter Standard.
Typische Einsatzbereiche
- Photovoltaik-Anlagen (PV-Wechselrichter mit Trafo)
- Windenergie- und Hybridanlagen
- Batteriespeicher-Systeme (BESS)
- Industrielle Frequenzumrichter
- Netzeinspeisung und Netzrückspeisung
- Inselnetze und Notstromsysteme
- Energie- und Bahninfrastruktur
Ein Wechselrichter-Trafo bildet die sichere Schnittstelle zwischen Umrichter und Netz.
Warum ein Wechselrichter mit Trafo?
Im Vergleich zu trafolosen Systemen bietet ein Wechselrichter mit Trafo entscheidende technische Vorteile:
- Galvanische Trennung zwischen DC- und AC-Seite
- Erhöhte elektrische Sicherheit
- Bessere Anpassung an Netzspannungen
- Reduzierung von Ableit- und Fehlerströmen
- Robuster Betrieb bei instabilen Netzen
- Geeignet für Sondernetze und Inselbetrieb
Insbesondere PV-Wechselrichter mit Trafo werden dort eingesetzt, wo Netzqualität, Sicherheit oder Normanforderungen dies erfordern.
Galvanische Trennung ist überall dort relevant, wo Umrichtertechnik auf kritische Netze, Mittelspannung, Inselbetrieb oder erhöhte Sicherheitsanforderungen trifft. In Windparks, Groß-PV-Anlagen, Batteriespeichern und Sondernetzen ist sie Stand der Technik.
Technische Besonderheiten von Wechselrichter-Transformatoren
Ein Wechselrichter-Trafo ist speziell auf die Anforderungen der Leistungselektronik ausgelegt:
- Auslegung für hohe Oberschwingungsanteile
- Hohe dU/dt-Festigkeit
- Verstärkte Isolationssysteme
- Optimierte Wicklungsgeometrie
- Erhöhte thermische Reserven
- Geringe Teilentladungswerte
- Hohe Kurzschlussfestigkeit
Je nach Anwendung sind Einphasen– oder Dreiphasenausführungen sowie ölgefüllte Transformatoren oder Trockentransformatoren aus Gießharz verfügbar.
Wechselrichter-Trafo in PV-Anlagen
Ein PV-Wechselrichter mit Trafo wird häufig eingesetzt bei:
- Größeren PV-Freiflächenanlagen
- Anlagen mit Mittelspannungsanbindung
- Netzen mit besonderen Schutzanforderungen
- Anwendungen mit erhöhter Personensicherheit
- Speziellen Netzanschlussbedingungen
Der Wechselrichter-Trafo ermöglicht eine saubere Netzeinspeisung und trägt zur Langzeitstabilität der Anlage bei.
Wechselrichter-Trafo in Windparks
In modernen Windparks übernehmen Wechselrichter-Transformatoren eine zentrale Rolle bei der sicheren und effizienten Einspeisung der erzeugten elektrischen Energie in das Mittelspannungsnetz. Sie bilden die Schnittstelle zwischen der leistungselektronischen Umrichtereinheit der Windenergieanlage und dem Netzanschlusspunkt.
Durch den Einsatz von Vollumrichtern entstehen nicht-sinusförmige Spannungen und Ströme, die besondere Anforderungen an den Transformator stellen. Ein speziell ausgelegter Wechselrichter-Trafo ist daher zwingend erforderlich.
Abgrenzung: Wechselrichter mit Trafo vs. trafolos
| Kriterium | Wechselrichter mit Trafo | Trafolos |
|---|---|---|
| Galvanische Trennung | ja | nein |
| Sicherheit | hoch | abhängig vom System |
| Netzflexibilität | hoch | eingeschränkt |
| Gewicht / Baugröße | höher | kompakter |
| Einsatz bei Sondernetzen | sehr gut geeignet | eingeschränkt |
Technische Details – Wechselrichter-Transformatoren
Wechselrichter-Transformatoren sind speziell für den Betrieb mit leistungselektronischen Systemen ausgelegt und erfüllen erhöhte elektrische, thermische und mechanische Anforderungen im Vergleich zu klassischen Netztransformatoren.
Leistungs- und Spannungsbereiche
- Typische Leistungsbereiche: 400 kVA bis 4.000 kVA
- Oberspannung: 6 kV bis 25 kV
- Unterspannungen (typische Umrichterspannungen):
- 800 / 462 V
- 690 / 398 V
- 420 / 242 V
- 400 / 231 V
- Nennfrequenz: 50 Hz
Diese Spannungsbereiche decken typische Anwendungen für PV-Wechselrichter mit Trafo, Windenergieanlagen und industrielle Umrichtersysteme ab.
Normen und elektrische Auslegung
- Auslegung für leistungselektronische Anwendungen
- Geeignet für Umrichterbetrieb mit hoher Oberschwingungsbelastung
- Belastungsklasse II für Umrichtertransformatoren
- Zulässige Gesamtoberschwingungsverzerrung (THD): bis 20 %
- Auslegung nach relevanten IEC- und EN-Normen für Leistungstransformatoren und Umrichtertransformatoren
Isolations- und Temperaturverhalten
- Verstärkte Isolationssysteme für hohe dU/dt-Belastung
- Isolationspegel abhängig von Spannungsniveau (Industrie- und Mittelspannungsstandard)
- Thermische Auslegung für Dauerbetrieb unter nicht-sinusförmiger Belastung
- Isolationsklassen:
- Flüssigkeitsgefüllt: 105 °C
- Trockenausführung (z. B. Gießharz): bis 155 °C
Kühlung und Bauformen
- Flüssigkeitsgefüllte Ausführung mit natürlicher Öl- und Luftkühlung
- Alternative Isolierflüssigkeiten auf Esterbasis möglich
- Trockenausführungen für Innenaufstellung
- Geeignet für Innen- und Außenaufstellung
- Umgebungstemperaturen typischerweise −25 °C bis +40 °C
Elektrische und mechanische Merkmale
- Hohe Kurzschlussfestigkeit
- Geringe Teilentladungswerte
- Optimierte Wicklungsgeometrie zur Verlustminimierung
- Elektrostatische Abschirmung zwischen Ober- und Unterspannungswicklung
- Reduzierte elektromagnetische Störeinflüsse auf den Wechselrichter
- Mechanisch verstärkte Konstruktion für industrielle Umgebungen
Geräusch- und Verlustverhalten (typische Richtwerte)
- Geräuschpegel je nach Leistung ca. 40 bis 55 dB(A) – weitere Lärmreduzierung durch Schallschutzeinhausung, Schallschutzcontainer oder Schallschutzwände etc. möglich
- Optimierte Leerlauf- und Lastverluste für Dauerbetrieb in Energieanlagen
- Auslegung auf hohe Effizienz trotz Oberschwingungsströmen
Technische Beratung & Projektunterstützung
Ein Wechselrichter mit Trafo bietet eine robuste, sichere und normkonforme Lösung für PV-, Speicher- und Industrieanwendungen, bei denen galvanische Trennung, hohe Netzqualität und langfristige Betriebssicherheit im Fokus stehen.
Unterstützung bei:
- Auslegung von Wechselrichter-Trafo-Systemen
- Abstimmung mit PV-, Speicher- und Umrichterkonzepten
- Netzanschluss- und Schutzkonzepten
- Projekt- und Inbetriebnahmebegleitung
Ziel ist eine normkonforme, sichere und wirtschaftlich optimierte Lösung.