In unserem Unternehmen legen wir großen Wert auf kontinuierliche Weiterbildung über alle Abteilungen hinweg. Wir sind überzeugt, dass jeder von uns ein Experte auf seinem Gebiet ist – und dass der Austausch von Wissen die Qualität unserer Lösungen stetig verbessert.
Im Rahmen einer internen Schulung haben wir uns diesmal mit dem Thema Temperatursensoren beschäftigt. Die Schulung wurde von unserem Testbay-Techniker geleitet und bot einen praxisnahen Einblick in die Funktionsweise von Sensoren und ihre entscheidende Rolle beim Schutz von Transformatoren.
Zwei Sensortypen, zwei unterschiedliche Aufgaben
In unseren Transformatoren verwenden wir standardmäßig zwei Sensortypen – Pt100 und PTC. Die Auswahl hängt in erster Linie von den Anforderungen des Kunden sowie den Marktgewohnheiten ab. Während wir bei SGB Czech Trafo primär den Pt100 empfehlen, ist beispielsweise auf dem deutschen Markt eine Kombination beider Typen üblich.
Jeder Sensor erfüllt dabei eine andere Funktion. Der Pt100 dient der präzisen Temperaturmessung, während der PTC als Schutzelement fungiert.
Pt100: Präzision, auf die Sie sich verlassen können
Der Pt100-Sensor, auch als Platinum 100 bezeichnet, ist ein hochpräziser Widerstandsthermometer (RTD). Seine Funktionsweise basiert auf den Eigenschaften von Platin, dessen elektrischer Widerstand sich mit der Temperatur verändert.
Bei 0 °C beträgt der Widerstand exakt 100 Ohm. Mit steigender Temperatur erhöht sich der Widerstand, sodass die Auswerteeinheit die genaue Temperatur des Transformators bestimmen kann.
Das Funktionsprinzip lässt sich wie folgt zusammenfassen:
- ein Platinelement verändert seinen Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur
- bei 0 °C beträgt der Widerstand genau 100 Ω
- die Auswerteeinheit wandelt den Widerstand in eine exakte Temperatur um
Die Sensoren werden an den thermisch am stärksten belasteten Stellen installiert, typischerweise direkt in den Wicklungen des Transformators, wo sie sogenannte „Hot Spots“ überwachen.
Werden definierte Temperaturgrenzen überschritten, kann das System automatisch Kühlmaßnahmen wie Ventilatoren aktivieren. In kritischen Fällen wird der Transformator vom Netz getrennt, um Schäden zu vermeiden.
Zur Maximierung der Messgenauigkeit werden Drei-Leiter- (Standard) oder Vier-Leiter-Schaltungen eingesetzt, die den Einfluss des Leitungswiderstands eliminieren.
PTC: Einfache und effektive Schutzlösung
Im Gegensatz zum Pt100 arbeitet der PTC-Sensor nicht als kontinuierliches Messgerät, sondern als Temperaturschutz.
Bei normalen Temperaturen weist er einen sehr geringen Widerstand auf. Sobald jedoch eine kritische Temperatur erreicht wird, steigt der Widerstand sprunghaft an. Diese Änderung dient als Signal für das Schutzrelais, das sofort reagiert.
Das Verhalten lässt sich in drei Schritten beschreiben:
- niedriger Widerstand bei normaler Temperatur
- Erreichen der kritischen (Referenz-)Temperatur
- sprunghafter Widerstandsanstieg und Auslösung des Schutzes
In Transformatoren, insbesondere bei Trockentransformatoren, sind PTC-Sensoren direkt in die Wicklungen integriert. Üblicherweise wird ein Satz von drei Sensoren verwendet, wobei jeder eine Phase überwacht. Überhitzt eine Phase, greift die Schutzfunktion sofort.
Die Referenztemperatur wird entsprechend der Isolationsklasse gewählt. In unserem Fall, bei Isolationsklasse F, liegt sie bei 140 °C. PTC-Sensoren bestehen aus keramischen Materialien und zeichnen sich durch hohe Zuverlässigkeit bei Dauerbelastung aus.
Allerdings haben sie auch Einschränkungen – aufgrund der trägeren Wärmeübertragung bieten sie keinen Schutz gegen plötzliche Kurzschlüsse, sind jedoch ideal zur Erkennung von Langzeitüberlastungen.
Eine sinnvolle Kombination
In der Praxis wird häufig eine Kombination beider Sensortypen eingesetzt. Ein typisches Beispiel ist die auf dem deutschen Markt verbreitete Konfiguration mit zwei PTC-Sensoren und einem Pt100.
Diese Lösung vereint die Vorteile beider Technologien – präzise Messung und zuverlässigen Schutz.
Die richtige Auslegung ist entscheidend
Die Wahl der Sensoren beeinflusst auch die weiteren Komponenten des Systems. Alle Sensoren werden auf eine Klemmenleiste geführt, die entsprechend dimensioniert sein muss.
Von dort aus wird ein Relais angeschlossen, das als Steuereinheit dient. Hier legt der Kunde fest, bei welchen Temperaturen beispielsweise Ventilatoren aktiviert werden. Daher ist die Auswahl des richtigen Relais entscheidend – beispielsweise unterstützt das Modell MSF 220K keine Pt100-Sensoren.
Manche Kunden gehen davon aus, dass ein zusätzlicher Sensor für die Lüftersteuerung erforderlich ist. Tatsächlich ist dies jedoch überflüssig, da die vorhandenen Sensoren bereits alle notwendigen Daten liefern.
Fazit
Temperatursensoren sind ein unscheinbarer, aber entscheidender Bestandteil jedes Transformators. Während der Pt100 präzise Messdaten liefert, sorgt der PTC für eine schnelle Reaktion in kritischen Situationen.
Die richtige Kombination beider Sensortypen sowie passend gewählte Komponenten sind der Schlüssel zu einem sicheren und zuverlässigen Betrieb.
