Trafo-Verluste: woraus sie sich zusammensetzen
Die Verluste eines Transformators bestehen aus genau zwei Hauptanteilen: den Leerlaufverlusten P0, die laufen, solange der Trafo am Netz hängt, und den Lastverlusten Pk, die quadratisch mit der Belastung steigen. Alles andere — Kühlung, Oberschwingungs-Zusatzverluste — kommt obendrauf, ist aber Nebensache gegenüber diesen beiden.
Trafo-Verluste = Leerlaufverluste + Lastverluste. Die Leerlaufverluste (auch Eisen- oder Kernverluste, Kurzzeichen P0) entstehen im Eisenkern durch die ständige Ummagnetisierung — sie sind praktisch konstant, egal ob du 5 kW oder 500 kW ziehst. Die Lastverluste (auch Kupfer- oder Wicklungsverluste, Kurzzeichen Pk) entstehen als Stromwärme in den Wicklungen — sie wachsen im Quadrat zur Belastung. Wer diese beiden Anteile trennt, kann jede Verlustzahl nachrechnen; wer sie vermischt, rechnet zwangsläufig falsch.
P0 setzt sich aus Hystereseverlusten (das Ummagnetisieren des Kerns kostet bei jedem Netzzyklus Energie) und Wirbelstromverlusten (im Blechpaket induzierte Kreisströme) zusammen — deshalb sind Kerne aus dünnen, gegeneinander isolierten Blechen aufgebaut. Entscheidend fürs Portemonnaie: P0 fließt, sobald die Oberspannungsseite unter Spannung steht, auch nachts, auch am Wochenende, auch bei null Abnahme. Ein Trafo, der nur wenige Stunden am Tag wirklich gebraucht wird, zahlt trotzdem 8.760 Stunden Leerlauf.
Pk ist im Kern I²·R-Verlust in den Wicklungen. Das Quadrat ist der Punkt, den die meisten unterschätzen: doppelte Last bedeutet vierfache Lastverluste, halbe Last nur ein Viertel. Der Datenblattwert Pk gilt immer bei Bemessungslast (Sn). Bei einer beliebigen Scheinleistung S rechnest du: Pk_aktuell = Pk · (S/Sn)². Weil hier die Scheinleistung in kVA steht und nicht die Wirkleistung in kW, treibt auch Blindleistung die Lastverluste hoch — schlechter cos φ heizt den Trafo mit, ohne dass eine einzige nutzbare Kilowattstunde mehr durchgeht.
Die Gesamtverlustleistung bei einer bestimmten Auslastung: P_V = P0 + Pk · (S/Sn)². Für den Jahreswert rechnest du diese Formel nicht mit dem Jahresmittel, sondern je 15-Minuten-Wert deines Lastgangs durch und summierst — wegen des Quadrats liefert das Jahresmittel systematisch zu niedrige Werte, weil Lastspitzen überproportional beitragen. Der beste Wirkungsgrad liegt übrigens genau dort, wo die Lastverluste die Leerlaufverluste einholen: bei einer Auslastung von √(P0/Pk). Bei typischen Verteiltrafos liegt dieser Punkt deutlich unter der Bemessungsleistung — ein überdimensionierter Trafo ist deshalb nicht automatisch der sparsamere.
Neben P0 und Pk gibt es Zusatzverluste durch Streufelder in Konstruktionsteilen (im gemessenen Pk bereits enthalten) und, bei Trafos mit Lüftern oder Pumpen, die Hilfsenergie der Kühlung — die zählt separat und taucht auf deinem Zähler auf. Oberschwingungsreiche Lasten (Frequenzumrichter, große Gleichrichter) erhöhen die Wicklungsverluste über den Datenblattwert hinaus, weil Skin- und Wirbelstromeffekte mit der Frequenz zunehmen; dafür gibt es K-Faktor-Angaben. Nicht dazu gehören Kabel- und Schaltanlagenverluste — die liegen vor bzw. hinter dem Trafo und werden gern fälschlich mit eingerechnet.
P0 und Pk stehen als feste Werte auf dem Typenschild und im Datenblatt; für in der EU neu in Verkehr gebrachte Transformatoren sind Höchstwerte über die Ökodesign-Anforderungen für Leistungstransformatoren geregelt. Für die Abrechnung ist die zweite Frage wichtig: Bei Mittelspannungs-Anschluss mit eigener Trafostation trägst du die Verluste selbst — entweder über eine pauschale Zuschlagsgröße des Netzbetreibers oder über eine echte Messung auf beiden Seiten. In einem von uns geprüften Fall lag der pauschal angesetzte Trafoverlust-Anteil bei rund 2 % der Erzeugung. Ob der Pauschalwert für deine Anlage zu hoch ist, klärt nur der Vergleich: gemessene Ober- gegen Unterspannungsseite, Zeitraum gegen Zeitraum.
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