Amorphe Legierung im Verteiltransformator: warum der Leerlaufverlust um 75 Prozent sinkt

2026-10-27 12:43 XIAOPAI

Amorphe Legierung im Verteiltransformator: warum der Leerlaufverlust um 75 Prozent sinkt

Der Wirkungsgrad eines Verteiltransformators wird nicht im Labor entschieden, sondern in den Stunden, in denen er unter Teillast läuft. Genau dort liegt der Ansatzpunkt der amorphen Legierung: Sie verändert nicht die Kupferverluste, sondern den Eisenkern – und damit den Posten, der rund um die Uhr anfällt, unabhängig davon, ob produziert wird oder nicht.

Die Baureihe SBH15-M arbeitet mit einem Kern aus amorpher Legierung und liegt beim Leerlaufverlust etwa 75 Prozent unter einem konventionellen Transformator der Reihe S9. Dieser Beitrag erklärt, woher dieser Sprung kommt, was er technisch kostet und für welche Lastprofile er sich rechnet.

Was amorphe Legierung physikalisch ist

Amorphe Legierung ist ein metallisches Glas. Sie entsteht durch schnelles Abschrecken: Die Schmelze wird mit einer Rate von etwa einer Million Grad pro Sekunde abgekühlt, wodurch sich die Atome nicht zu einem Kristallgitter ordnen können. Das Ergebnis ist eine ungeordnete, also amorphe Struktur.

Für den Magnetkreis hat das zwei Folgen. Erstens fehlen Korngrenzen, an denen sich die Magnetisierungswand sonst festhält – die Koerzitivfeldstärke wird dadurch sehr klein, und die Hystereseverluste schrumpfen auf einen Bruchteil des Werts von kornorientiertem Elektroblech. Zweitens ist der spezifische Widerstand hoch, was Wirbelströme wirksam begrenzt. Beides zusammen ergibt einen Magnetkreis, der von sich aus verlustarm ist.

Der gewickelte Kern

Das Material wird als Band mit 0,02 bis 0,03 Millimetern Dicke geliefert und zu einem rechteckigen oder ringförmigen Kern gewickelt, anschließend spannungsarm geglättet. Anders als beim gestapelten Blechkern mit 45-Grad-Stoß entsteht so ein durchgehender Magnetweg ohne Fuge.

Diese Fuge ist der eigentliche Unterschied. Beim gestapelten Kern muss der Fluss an jeder Stoßstelle den Luftspalt überwinden, was den Magnetisierungsstrom erhöht. Der gewickelte Kern kennt diesen Übergang nicht – deshalb ist sein Leerlaufverhalten besser, und deshalb ist die Bauform für amorphes Band die einzig sinnvolle.

Warum der Leerlaufverlust so stark ins Gewicht fällt

Die Verluste eines Transformators teilen sich in zwei Gruppen. Die Leerlaufverluste entstehen im Kern und sind lastunabhängig; sie hängen von Spannung und Frequenz ab, nicht von der durchgesetzten Leistung. Die Lastverluste entstehen in den Wicklungen und wachsen mit dem Quadrat des Stroms.

Bei Verteiltransformatoren, die dauerhaft am Netz hängen und überwiegend im Teillastbereich arbeiten, kann der Leerlaufanteil 50 bis 70 Prozent der Gesamtverluste ausmachen. Wer dort ansetzt, verändert die Jahresenergie und nicht nur die Spitzenlast – das ist der Grund, warum amorphe Kerne gerade in Verteilnetzen eingesetzt werden und nicht in großen Leistungstransformatoren.

Die Verlustreihen im Vergleich

Reihe	Leerlaufverlust gegenüber S9	Charakter
S9	100 Prozent (Bezugswert)	konventioneller Standard
S11	etwa 65 Prozent	30–40 Prozent niedriger
S13	etwa 50 Prozent	45–55 Prozent niedriger, Hi-B-Elektroblech
SBH15-M amorph	etwa 25 Prozent	rund 75 Prozent niedriger

Die Tabelle macht auch die Grenze der Betrachtung deutlich: Der Sprung von S11 auf S13 ist bereits erheblich, der von S13 auf amorph noch einmal größer. Ob er sich bezahlt, hängt am Strompreis und an der Laufzeit – und daran, ob der Betreiber die Verluste überhaupt bewertet. Wie man diese Bewertung in der Angebotsphase ansetzt, steht im Beitrag zum Vergleich zweier 1 000-kVA-Transformatoren.

Was die Bauart sonst noch mitbringt

Der amorphe Kern hat eine gleichmäßige Magnetostriktion. Zusammen mit dem vollständig geschlossenen Kessel und einer Dämpfung der Schwingungen liegt das Betriebsgeräusch etwa 3 bis 5 dB(A) unter einem vergleichbaren S11-Gerät. Das ist der Punkt, der in Wohngebieten, neben Schulen oder Kliniken den Ausschlag gibt – dort ist nicht der Wirkungsgrad das Genehmigungskriterium, sondern der Schallpegel.

Der geschlossene Aufbau hat einen zweiten Vorteil: Das Isolieröl kommt nicht mit Luft in Kontakt, die Feuchteaufnahme entfällt weitgehend, und die Alterung des Papiers verlangsamt sich. Das Gerät ist damit praktisch wartungsfrei, was in der Fläche – also dort, wo niemand regelmäßig kontrolliert – mehr wert ist als ein halbes Prozent Wirkungsgrad.

Zur Grundausstattung gehören Buchholzrelais, Überdruckventil, Ölstandsanzeiger, Luftentfeuchter und Wicklungstemperaturanzeige. Optional ist ein intelligenter Temperaturregler mit RS485-Schnittstelle lieferbar, über den sich das Gerät in die Leittechnik einbinden lässt.

Wo sich die Bauart rechnet

Städtische Netze und Wohngebiete. Verteiltransformatoren laufen dort häufig im Leerlauf oder bei geringer Last. Genau dieses Profil maximiert den Vorteil, und der geringere Schallpegel hilft bei der Aufstellung nahe der Bebauung.
Erneuerbare und dezentrale Erzeugung. Bei kleinen Einspeisungen mit langer Stillstandszeit passt der niedrige Leerlaufverlust zum tatsächlichen Betriebszyklus besser als eine hohe Nennleistung.
Sanierungsprogramme. Wo Effizienzvorgaben oder Förderkataloge gelten, ist der Nachweis über die Verlustklasse oft die Eintrittsbedingung – und der amorphe Kern erfüllt sie ohne Zusatzmaßnahmen.

Nicht sinnvoll ist die Bauart dort, wo der Transformator dauerhaft nahe der Nennlast läuft und der Leerlaufanteil entsprechend klein ist. Dort dominieren die Lastverluste, und die Investition in den Kern bringt weniger als eine größere Wicklung mit geringerem Widerstand.

Häufige Fragen

Frage 1: Ist amorphe Legierung empfindlich gegen Erschütterung?
Das Band ist dünn und mechanisch weniger robust als Blech, weshalb Transport und Aufstellung sorgfältig geplant werden müssen. Im eingebauten Zustand ist der Kern jedoch durch die Kesselkonstruktion geschützt.

Frage 2: Warum wird die Bauart nicht bei großen Leistungen eingesetzt?
Weil der Vorteil im Leerlauf liegt. Bei hoher Last dominieren die stromabhängigen Wicklungsverluste, und der Aufwand für den amorphen Kern amortisiert sich dort nicht.

Frage 3: Sind die Geräte recyclingfähig?
Ja. Das Material ist vollständig recyclebar, und bei Herstellung und Betrieb entstehen keine problematischen Emissionen. Das ist bei Ausschreibungen mit Umweltkriterien ein zunehmend gefragter Nachweis.

Frage 4: Was muss in der Anfrage stehen, damit der Vergleich fair ist?
Leerlaufverlust, Lastverlust, Kurzschlussimpedanz und die Bezugsreihe. Ohne diese vier Angaben vergleicht man Preise, nicht Produkte. Die Systematik dazu steht im Leitfaden zur Transformatorauswahl.

Frage 5: Gibt es die Bauart auch als Trockentransformator?
Ja, als gegossene Variante. Die Unterschiede bei Aufstellort und Brandschutz beschreibt die Übersicht Trockentransformator SC(B).

Amorphe Legierung im Verteiltransformator: warum der Leerlaufverlust um 75 Prozent sinkt