Industrielle Transformatoren sind die Geräte, die darüber entscheiden, ob eine Anlage überhaupt funktioniert. Sie sind auch das letzte Gerät, an das jemand denkt, bis es ausfällt. Industrielle Transformatoren nehmen die Spannung vom Energieversorger auf und wandeln sie in die Spannung um, die die Komponenten der Maschinen benötigen. Darüber hinaus bestimmen die Transformatoren den Fehlerstrom, das Schutzschema und einen Großteil der Stromkosten für die nächsten dreißig Jahre.
Kurz gesagt, ein industrieller Transformator reduziert und erhöht Spannungen zwischen der Versorgung und dem Verteilungssystem einer Anlage. Industrielle Spannungswandler sind typischerweise für 11 kV oder 33 kV bis hinunter zu 400 V, 480 V oder 690 V ausgelegt. Die Haupttypen von Transformatoren sind ölgetauchte, Gießharz-Trockentypen und Einheitsstationen. Eine einzelne Einheit eines 1.000 kVA Trockentyp-Transformators kostet etwa 18.000 bis 45.000 $ zum Ab-Werk-Preis, während eine ölgetauchte Einheit mit derselben Nennleistung etwa 25 bis 40 % günstiger in der Anschaffung ist, aber höhere Standortkosten verursacht.
Es gibt einige Prinzipien und Vorschriften, die Sie später nicht mehr ändern können. Die wichtigsten sind Spannungsverhältnis, Impedanz, Vektorgruppe und Temperaturanstieg. Der letzte Abschnitt behandelt den Platz eines Fabriklieferanten und andere Fälle, in denen Fabriklieferanten nicht einbezogen sind.
Was ist ein industrieller Transformator?
Es ist eines der statischen Geräte, die ohne bewegliche Teile arbeiten. Dieses Gerät überträgt elektrische Energie von einem Stromkreis auf einen anderen durch Nutzung magnetischer Felder. Im industriellen Gebrauch umfasst der Begriff industrieller Transformator Transformatoren, die in Fabriken, Kraftwerken und Industrien verwendet werden. Somit unterscheidet er sich von Übertragungs- oder Verteilungstransformatoren an Masten.
Die Belastungskapazität beginnt bei 100 kVA für ein Maschinenzentrum bis zu 20 MVA oder mehr für industrielle Umspannwerkstransformatoren. Die Spannung auf der Primärseite hängt vom Versorger oder der internen Ringhauptversorgung ab. Normalerweise liegt sie bei etwa 11, 13,8, 20, 22, 33 oder 34,5 kV. Auf der Sekundärseite entspricht die Spannung der Versorgerspannung, die in den meisten Ländern typischerweise 400 V beträgt, in den USA 480 V und für schwere Motorsysteme 690 V.
Industrielle Transformatoren unterscheiden sich von kommerziellen Transformatoren in Bezug auf drei Faktoren. Erstens sind sie für den Dauerbetrieb unter ähnlicher Last ausgelegt. Zweitens beinhalten sie Oberschwingungslasten, die bestimmte Anforderungen an die Wicklung und das Neutralleiterdesign stellen. Schließlich muss der industrielle Transformator den erforderlichen K-Faktor aufweisen, um seine Plattform gegen Oberschwingungsverletzungen zu schützen.
Wie der Transformator funktioniert: 3 Hauptfunktionen eines Transformators
Wenn der Primärspulenkreis Wechselstrom erhält, erzeugt die Primärspule ein schwankendes Magnetfeld im Kern, und aufgrund dieses Magnetfeldes wird eine Spannung in der Sekundärspule induziert. Die Primär- und Sekundärspule haben eine bestimmte Anzahl von Windungen, die ein spezifisches Spannungsverhältnis im Transformator erzeugen. Deshalb ist es richtig, dass ein Transformator mit 1000 Primärwindungen und 100 Sekundärwindungen die 11 kV auf 1,1 kV reduziert.
Er wandelt Spannung und Strom in umgekehrtem Verhältnis um. Leistung kann niemals durch einen Transformator erzeugt werden. Wenn wir von einem Leistungstransformator mit einer Nennleistung von 1000 kVA und einem Eingang von 11 kV sprechen, kann er etwa 52 Ampere auf der Primärseite ziehen und Hunderte von Ampere bei 400 Volt liefern.
Er dient der Isolation zwischen den Stromkreisen. Es gibt keine Möglichkeit, eine elektrische Verbindung zwischen den Stromkreisen herzustellen. Nur das Feld ist zwischen ihnen vorhanden. Deshalb kann die elektrische Anlage den Sekundärneutralleiter unabhängig erden und auf die gleiche Weise kann er mit einem Trenntransformator verwendet werden, um hochfrequentes Rauschen zu unterdrücken.
Er stellt auch die Phasenbeziehung her. Die Art der Wicklungsverbindung (Dreieck- oder Sternschaltung) erzeugt eine Phasenverschiebung zwischen Ein- und Ausgangsspannung.
Die im Kern erzeugte Wärme entsteht durch Energieverluste aufgrund der Flussumkehr und der Wicklungsverluste, wenn Strom entnommen wird. Die oben genannten Verluste sind Thema des Abschnitts zur Effizienz und sind auch die Hauptfaktoren für die Gesamtkosten der Wartung von Transformatoren.
Die in der Industrie verwendeten Typen
Es gibt fünf Transformatorarten, die in der Industrie verwendet werden, abhängig von den Bedingungen, unter denen der Transformator montiert und betrieben wird.
- Ölgetauchte Transformatoren haben die Wicklung in Mineralöl, das durch Konvektion zirkuliert und so überschüssige Wärme über einen Kühler ableitet. Dieser Typ arbeitet jedoch am besten, wenn der Spannungsbedarf über 500 kVA liegt, aufgrund der niedrigen Betriebskosten und besseren thermischen Eigenschaften. Man muss jedoch beachten, dass dieser Transformator nicht in einem bewohnten Gebäude ohne feuerbeständige Umhausung aufgestellt werden darf..
- Gießharztransformatoren haben die Wicklung in Epoxidharz eingekapselt, sodass keine Flüssigkeitsaufnahme und kein Brandrisiko besteht. Dieser Typ wird in tropischen und subtropischen Ländern verwendet. Nachteil von Harztransformatoren sind höhere Anfangskosten und geringere thermische Grenzen. Ein Beispiel für die Serie ist ein 10 kV Gießharztransformator mit Kern- und Wicklungskapazität, die in einer Fabrik mit Werkzeugen hergestellt wird, und dessen Gehäuse bei der Bestellung entwickelt wird.
- Belüfteter Trockentyp. Die Wicklungen sind offen und werden durch Luft gekühlt. Sie sind bei niedrigen Leistungsstufen günstiger als Gießharztransformatoren und sehr beliebt in belüfteten Technikräumen. Sie sind anfällig für Staub und Feuchtigkeit; daher sollten sie sauber in einem trockenen Raum fern von Waschbereichen gehalten werden.
- Einheitstransformator. Ein Transformator, der direkt an den Abschnitt angeschraubt ist, um Strom von der Mittelspannungsleitung und dem Niederspannungsverteilungsabschnitt in einer Einheit zu empfangen. Dies ist gut zur Einsparung von Kabeln und Platz und wird bevorzugt, wenn alle Lasten in einem Bereich liegen und außerdem keine Koordinationsprobleme bei der Installation bestehen.
- Auf Sockel montiert. Dieser Typ besteht aus einem Öltanktransformator in einer geschlossenen Einheit, die auf Bodenniveau steht, mit trennbaren Anschlüssen und Sicherungen am Tank, die nicht geöffnet werden müssen. Durch die Verwendung dieses Einheitstyps ist kein eingezäunter Bereich erforderlich. Er wird hauptsächlich verwendet, wenn eine Anlage eine Versorgung mit hoher Leistung erhält und eine Außenverteilung benötigt.
Alle fünf Typen haben eine gemeinsame Eigenschaft, nämlich den elektrostatischen Schirm zwischen Primär- und Sekundärseite, der die Verwendung jeder Einheit als Trenntransformator ermöglicht, sodass die Auswirkungen von Hochfrequenzstörungen durch Antriebe/Gleichrichter reduziert werden. Der K-Faktor, der allgemein als K-4 oder K-13 angegeben wird, bedeutet, dass die Einheit mit der entsprechenden Kapazität zur Bewältigung von Oberschwingungswärme ausgestattet ist.
Spannungs-Klassifizierungen und Anwendungen
Einrichtungen verwenden Spannungs-Klassifizierungen, um den Wasser- und Stromverbrauch in Ihrer Anlage zu bestimmen. Die Spannungs-Klassifizierung bestimmt die Größe der nutzbaren elektrischen und Wasser-Kapazität für Ihre Einrichtung, bevor Transformatoren für Geräte innerhalb Ihrer Anlage bestellt werden.
| Klassifizierungsanwendungen | Verwendung in der Industrie | Typische Verhältnisse |
|---|---|---|
| 11 kV | 11 kV Anlagenringe und Einspeisung, die von den meisten Versorgungsunternehmen weltweit verwendet werden. | 11/0,4 kV, 11/0,415 kV |
| 13,8 kV und 12,47 kV | Verwendung in industriellen Umgebungen in Nordamerika. | 13,8/0,48 kV, 13,8/4,16 kV |
| 20 kV und 22 kV | Entnommen aus dichten Anwendungen in Europa und China. | 20/0,4 kV oder 22/0,4 kV |
| 33 kV und 35 kV | Unterübertragung in große Fabriken, bei denen das Spannungsverhältnis der Last Ihre Betriebsabläufe nicht beeinflusst. | 33/11 kV oder 33/0,4 kV. |
| 66 kV und höher | Sehr große Betriebe wie Eigenkraftwerke. | 66/11 kV oder 110/33 kV. |
Es kann gezeigt werden, dass das Werk die benötigte elektrische Energie auf einer Spannungsebene erhält, die Elektrizität entsprechend ihrer niedrigeren Spannungsstufe verteilt, welche unterhalb der vom Versorgungsunternehmen bezogenen Spannungs-Klassifizierung liegt, und die Endspannung für die Spannungen verwendet wird, die Lasten versorgen.
Der Stromfluss erfolgt ähnlich, jedoch in umgekehrter Richtung. Zum Beispiel nimmt ein 2.000 kVA Transformator etwa 105 A bei 11 kV auf und liefert etwa 2.887 A bei 400 V von den Niederspannung-Sammelschienen, nicht von Kabeln. Wenn eine Spezifikation nur die kVA ohne das Spannungsverhältnis angibt, ist die Angabe unvollständig, da sie die notwendige kW-Bewertung nicht liefert.
Wo Spannungswerte 20 kV oder 22 kV betragen, ist die 20 kV ölgetauchte Transformator-Einheit tendenziell das Modell, das für die meisten Anlagen spezifiziert wird, da diese Bewertung sowohl die Einspeisung als auch den internen Stromkreis in einer einzigen Spannung abdeckt.
Verluste, Effizienz und Kosten über die Lebensdauer
Sobald ein Transformator eingeschaltet ist, unabhängig davon, ob eine Produktion stattfindet oder nicht, entstehen Verluste, wobei die Differenz zwischen den beiden Verlustarten anzeigt, welches System über einen Zeitraum von zwanzig Jahren am kosteneffektivsten sein wird.
Leerlaufverluste sind immer vorhanden, sobald die erste Leitung mit voller Leistung angeschlossen ist. Sie resultieren aus der Magnetisierung des Kerns sowie den Wirbelströmen, die durch die Laminate fließen, und bleiben unabhängig vom Lastniveau unverändert. Lastverlust Lastverluste hingegen entstehen durch den Widerstand in den Wicklungen und steigen mit dem Quadrat des Stroms. Zum Beispiel wird der Betrieb einer Einheit bei nur 25 % Last von den Leerlaufverlusten bestimmt, während eine Einheit, die mit voller Kapazität arbeitet, von den Lastverlusten dominiert wird.
Das Wissen um diese Prinzipien hat praktische Auswirkungen auf die Preisgestaltung. Wenn eine Anlage nur geringfügig über den Leerlaufverlusten läuft, sollte eine Konfiguration mit niedrigen Leerlaufverlusten spezifiziert werden, obwohl diese teurer ist. Andererseits wird bei voller Kapazität eine Konfiguration mit niedrigen Lastverlusten erforderlich sein, die durch einen höheren Kupferanteil gekennzeichnet ist.
Zum Beispiel verbraucht eine Einheit mit einer Kapazität von etwa 1.000 kVA etwa 1,2 % und 1,8 % ihrer Kapazität in Leerlaufverlusten, was basierend auf 8.760 Betriebsstunden pro Jahr 105.000 kWh bzw. 158.000 kWh entspricht. Wenn ein Industriekunde kVA zum tatsächlichen Tarif bezahlt, hat der Käufer eine Amortisationszeit von etwa vier bis sieben Jahren trotz der Zahlung eines Aufpreises von 10 % bis 15 % für Designs, die eine Reduzierung der Leerlaufverluste um 20 % ermöglichen. Aus diesem Grund verfügen Versorgungsunternehmen und Großverbraucher über Verlustbewertungsformeln, während Kleinverbraucher höhere Kosten für ihre Einheiten tragen, ohne die Leerlaufverluste zu berücksichtigen.
Branchenanwendungen
Die Anwendung bietet Informationen zu Typen, Gehäusen und Impedanzen für sechs Marktsektoren.
| Sektor | Reguläre Struktur | Begründung |
|---|---|---|
| Produktion und Montage | 11/0,4 kV Transformatoren, harzisoliert innen | Verschiedene Standorte für unterschiedliche Lastzentren im Werk. Brandlast ist zu berücksichtigen. |
| Stahl-, Zement- und Mineralienabbau | 33/11 kV und 11/0,69 kV, ölgetaucht im Außenbereich | Große Motorlast, hoher Fehlerstrom und staubige Umgebung. |
| Rechenzentren | Harzisolierte Mehrfachtransformereinheiten parallel geschaltet, N+1 | Redundanz, geringe Brandlasten und Impedanzanpassung. |
| Öl- und Gas- sowie petrochemische Industrie | Ölgetaucht mit erhöhter Sicherheit; ein k-Faktor bei Übergewicht von Antrieben | Gefahrenbereichsklassifizierung und Oberschwingungsbelastung. |
| Wasser- und Abwasser | Ölgefüllte Pad-Montage-Transformatoren, 11/0,4 kV | Für Außenanlagen mit periodischen Pumpenlasten und für Fernwartung. |
| Erneuerbare und/oder eigenständige Energieerzeugung | Hochspannungstransformatoren 0,69/33 kV oder 11/33 kV; Zusammenstellung der Erzeugung. |
Es gibt einen klaren Trend zur Verwendung von trockenisolierten Transformatoren bei Innenaufstellung, während Außenanlagen aus Kostengründen meist ölisolierte Transformatoren verwenden. Ausnahme ist eine Installation mit hoher Oberschwingungsbelastung, die den Einsatz von k-bewerteten Transformatoren erfordert.
In einer Installation, die die Versorgung des kompletten Mittelspannungsverteilungssystems und nicht nur eines Transformators erfordert, beginnt die Betrachtung beim Mittelspannungsverteilungssystem. Dies wird höchstwahrscheinlich im Kontext einer neuen Anlage erfolgen, da die Schnittstellen zwischen Transformatoren, Schaltanlagen und Schutzrelais im Fokus der Inbetriebnahmeprobleme stehen.
Was kostet ein Industrietransformator?
Die hier angegebenen Preise sind Ab-Werk-Preise im Jahr 2026 und werden durch Leiterart, Impedanz, Gehäuse und Prüfverfahren beeinflusst. Die Preisunterschiede zwischen verschiedenen Herstellern spiegeln in der Regel die Unterschiede in deren Angeboten für dieselben Spezifikationen wider. Im Allgemeinen verlangen westliche Hersteller 30 bis 50 Prozent mehr als asiatische Hersteller.
Transformator-Spezifikationen beeinflussen die Preisgestaltung auf folgende Weise:
| Transformator-Spezifikationen | Preisspanne |
|---|---|
| 500 kVA Gießharztransformator, 11/0,4 kV | $12,000 to $22,000 |
| 1000 kVA Gießharztransformator, 11/0,4 kV | $18,000 to $45,000 |
| 1000 kVA Ölgefüllter Transformator, 33/0,4 kV | $14,000 to $30,000 |
| 2500 kVA Ölgefüllter oder Gießharztransformator | $45,000 to $95,000 |
| 5000 kVA Ölgefüllter Transformator, 33/11 kV | $90,000 to $180,000 |
Die Installationskomponenten überraschen Käufer. Wenn die Kosten für Anschlüsse von Mittelspannungskabeln, Schutzrelais, Stromwandlern, Blitzschutzsystemen, Erdungssystemen und Bauleistungen zusammengezählt werden, können 40 bis 80 Prozent zum Preis der anderen elektrischen Ausrüstung hinzukommen.
There are two items that should be priced during the proposal phase. The first component is the type of tap changer that is used. An off-circuit tap changer is included in all standard units, but an on-load tap changer will be an additional cost that ranges between 15 to 30 percent of the cost of the generator. The second item is the test procedure that is performed on the transformer. A full type testing program conducted on the new transformer will cost more than the routine testing that would be conducted on subsequent units produced.
Specified Manufacturers
Due to logistical considerations of transporting a three-ton unit, the market is regionally constrained, and the manufacturers to be listed below reflect that limitation.
SGB-SMIT Group boasts the title of being the largest independent transformer group in Europe. It has manufacturing facilities in Germany, the Netherlands, the Czech Republic, India, and the United States and produces goods that range from small distribution units to large power transformers. It is strong because it can provide a very long list of voltage combinations.
Spain’s Ormazabal offers the medium voltage network as a package that includes switchgear, transformers, and substations that work in unison when installed in conjunction with each other. This integration makes their pitch to plant owners that want a single point of contact for the entire installation.
Hammond Power Solutions is the North American dry-type specialist whose published design specifications and distribution network allows for cast resin units to be procured off a catalogue rather than being custom engineered for a specific project.
Hitachi Energy and Siemens Energy supply the upper end of the market and the utility sector with the type test facilities and service organizations that support it. For 132 kV equipment, they represent a top-level provider; they also work for distribution transformers up to 1000 kVA.
The Chinese manufacturers are responsible for more than half of the global transformer production market today, and approximately ¥64.6 billion in exports was recorded for 2025, representing a massive 36% growth over last year. The reputable companies have IEC type testing certificates and, when applicable, UL or CSA certifications and letters of reference within the destination country.
When Picking: A Selection Chart According to Specification
| If you’re in this position | The type of transformer needed | The pricing range |
|---|---|---|
| Transformer located within a manufacturing plant, considerations of fire load | cast resin, dry type, IP31 to IP54 | $18,000 to $45,000 for 1,000 kVA |
| Transformer installed outdoor, rating of over 1,000 kVA – | Oil immersed, pad-mounted | 25-40 percent less than dry type |
| New plant and concentrated load and want one delivery | Unit substation with MV application and LV distribution | 30-60 percent more than a bare transformer |
| Drive-heavy load with distortion over 15 percent | K-13 rated or shielded isolation transformer | 10-25 percent more |
| Data centre with N+1 redundancy | Several cast resin transformers with matched impedance | Minimum of two transformers with an impedance within 10 percent |
| Big motor group at 690 V | Oil immersed 11kV/0.69kV with high impedance | pricing exceeds 2,500 kVA |
Is it best to read this chart by first beginning with installations needing specification, then move on to the rating, because the type decision regarding the transformer is generally made due to the installation and not due to the load. The discussion of power transformer versus distribution transformer shows the different reasons these units are sized and priced differently which becomes essential when a plant must make a decision regarding whether to purchase one large unit or numerous smaller units.
By far, the major specification error with transformers in this category is sizing to the sum of connected nameplates rather than to a diversified load. Transformers wired in this way will run at 30 percent load constantly wasting no load losses every hour. Because of this, the proper choice should usually be one size below and a plan for another transformer when load rises.
Where SUBIAN Fits
We manufacture distribution and power transformers that range from 10kVA to around 20MVA, with the majority in the range of 30kVA to 2,500kVA at 10, 20, 33, and 35kV, and with both oil immersed and cast resin types. The end customers utilize our transformers as either an EPC contractor, distributor, or plant that requires a standard product.
For the purpose of discussing our products, our output in this sector is the indoor end of that spectrum in cast resin and outdoor work in oil immersed products; we carry standard core and coil designs in stock; however, the enclosure, IP rating, temperature rise, and vector group are based on the customer’s specifications. The oil immersed transformers will include pad mounted and outdoor units for values above 500 kVA.
There are three specific reasons why buyers will be inclined to work with us:
- we will always provide quotes according to a single line diagram, which will indicate the vector group, tap range, and impedance.
- We will provide the routine test report prior to shipping, which includes all information, including no-load and load losses
- we will inform the customers right away when the project is outside of our scope (i.e., above 35kV).
For a project requires the transformers, the switchgear and the protection together at one, the distribution transformer and substation range can meet your demand, which is usually much cheaper to buy a plant substation, since it will be the problem of one supplier to solve the interfaces, not three of them.
FAQ
What does industrial transformer do?
Industrial transformer usually involves voltage transformation between supply, and plant distribution system isolated magnetically. A typical industrial transformer takes 11 kV or 33 kV from the utility or plant ring main and provides 400 V, 480 V or 690 V to the electrical distribution system of the industrial plant. The industrial transformer also determines the amount of fault current available down below, defines the phase relationship between primary and secondary, and identifies the earthing arrangement for the low voltage system.
How much does the industrial transformer cost?
For example, the cost of a 500 kVA of cast resin unit may run from $12,000 to $22,000 ex works, while a 1,000 kVA unit may cost you anywhere between $18,000 and $45,000 and a 2,500 kVA unit will fall into the $45,000 – $95,000 range. On the other hand, oil immersed unit for the same rating may cost you 25 to 40 percent less to purchase. Installation constitutes an addition of 40 to 80 percent expenditure in case of a single unit project, and more than that in case of a new substation building or medium voltage cable installation.
What are the major types of transformers used in the industry?
The major types of transformers that are employed in the industry are oil immersed, cast resin dry type, and unit substation.
The first category pertains to the outdoor and substation services above 500 kVA; the second refers to the indoor installations where the fire load becomes significant; while the third category deals with installations that comprise the transformer’s assembly along with transmission of MV from the incoming power lines followed by the distribution of LV. The first two categories also provide two types of transformers known as pad-mounted and ventilated types.
What are the types of transformers?
Voltage-wise, there are four types of transformers namely the step-up transformer, step-down transformer, isolation transformer, and autotransformer. A step-up transformer is used to increase the voltage for electrical transmission; a step-down transformer is used to decrease the voltage for distribution; an isolation transformer passes a 1:1 ratio between circuits while separating the circuits; while the autotransformer has only one winding with tapped connection. There are four types of transformers based upon materials such as oil-immersed transformer, dry transformers, gas-insulated transformers, and cast resin transformers. While using industrial transformers, one should keep in mind the second classification affects mostly the installation process.
Referenz
- SGB-SMIT Group- Power and Distribution Transformers
- Hammond Power Solutions- Dry Type Transformer Design Data
- Ormazabal- MV Networks and Substations
- US Energy Information Administration-Today in Energy
- Hitachi Energy- Transformers and Grid Equipment
Fazit
The industrial transformers are selected based on four parameters that cannot be changed once the transformer gets manufactured. They are the voltage ratio, and the impedance, vector group, and temperature rise. The category is determined by the position of the transformer and the price depends on the category of the items and the test regime employed on the equipment.