Kurzschlussspannung

Worum geht es?

Die relative Kurzschlussspannung u_k ist ein zentraler Typenschildwert jedes Transformators. Sie wird im Kurzschlussversuch ermittelt: Bei kurzgeschlossener Sekundärseite wird die Primärspannung soweit erhöht, bis der Nennstrom I₁N fließt. Die dabei nötige Spannung U_k, bezogen auf die Nennspannung U₁, ergibt u_k.

Typische Werte liegen bei Verteiltrafos zwischen 4 % und 8 %. u_k bestimmt direkt den Kurzschlussstrom (I_k ≈ I_N / u_k) sowie die Lastaufteilung beim Parallelbetrieb mehrerer Trafos.

Die Formel

u_k = U_k / U₁ · 100

Umstellungen:
    U_k = u_k · U₁ / 100
    U₁  = U_k · 100 / u_k

Die Variablen

Minimal-Beispiel

Ein Trafo mit U₁ = 400 V erreicht im Kurzschlussversuch Nennstrom bei U_k = 24 V.

u_k = U_k / U₁ · 100
    = 24 V / 400 V · 100
    = 6 %

Praxis-Beispiele

Beispiel 1 — Kurzschlussspannung absolut

Ein 20-kV-Verteilnetztrafo hat laut Typenschild u_k = 4 %.

U_k = u_k · U₁ / 100
    = 4 · 20000 V / 100
    = 800 V

Beispiel 2 — Stoßkurzschlussstrom abschätzen

Ein Trafo mit Nennstrom I_N = 250 A und u_k = 5 % erreicht im stationären Kurzschluss näherungsweise:

I_k ≈ I_N · 100 / u_k
    = 250 A · 100 / 5
    = 5000 A

Beispiel 3 — Parallelbetrieb

Zwei Trafos sollen parallel arbeiten. Trafo A hat u_k = 6 %, Trafo B u_k = 4 %. Trafo B übernimmt im Verhältnis 6 / 4 = 1,5-mal mehr Last als A — eine ungleiche Aufteilung, die durch passend gewählte Stufen oder Drosseln ausgeglichen werden muss.

Lastanteil ~ 1 / u_k
A : B = 1/6 : 1/4
      = 4 : 6
      = 2 : 3