Was ist ein Umspannwerk?
Umspannwerke sind die Knotenpunkte unseres Stromnetzes. Sie verbinden die verschiedenen Spannungsebenen unseres Stromnetzes miteinander. Insgesamt gibt es bei uns in Deutschland vier Spannungsebenen: Das Höchst-, Hoch-, Mittel- und Niederspannungsnetz. Grundsätzlich gilt: Je näher der Strom dir als Endverbraucher kommt und je kürzer die Übertragungsstrecken werden, desto niedriger wird die Spannung. Wenn du mehr darüber erfahren willst, wie unser Stromnetz aufgebaut ist und wieso es unterschiedliche Spannungsebenen gibt, dann schau doch mal in unseren Blogbeitrag.
Technik im Umspannwerk
Transformatoren, kurz auch Trafo genannt, sind die Herzstücke der Umspannwerke. Sie sind Bauelemente aus der Elektrotechnik und sind ein wichtiges Betriebsmittel unseres Stromnetzes. Da sie das eigentliche Umspannen übernehmen, werden sie manchmal aus als Umspanner bezeichnet. Transformatoren können nämlich die elektrische Spannung umwandeln, die Spannung also erhöhen oder senken.
Neben den Transformatoren sind in jedem Umspannwerk auch Schaltanlagen ein wichtiger Bestandteil. In einer Schaltanlage wird die elektrische Energie verteilt, getrennt und verbunden. Damit ist sie eine Art Verwaltungszentrale, mit der der Stromfluss in unserem Stromnetz gesteuert wird.
Wie funktioniert ein Transformator?
Ein Transformator besteht aus zwei Drahtspulen, die auf einen Eisenkern gewickelt sind. Die beiden Spulen werden als Primär- und Sekundärspule bezeichnet. Durch den Eisenkern sind die beiden Spulen miteinander verbunden.
Fließt durch die Primärspule Strom, so entsteht um die Spule herum ein magnetisches Feld. Über den Eisenkern wird das Magnetfeld der Primärspule an die Sekundärspule übertragen. Durch das Magnetfeld entsteht in der Sekundärspule ein Stromfluss. Dieses Phänomen wird als Induktion bezeichnet.
Wie hoch die induzierte Spannung im Vergleich zur Spannung in der Primärspule ist, hängt von der Anzahl der Windungen der beiden Spulen ab, also wie oft sie um den Eisenkern gewickelt wurden. Ist die Zahl der Windungen gleich, so bleibt auch die Spannung gleich. Hat die Primärspule mehr Windungen als die Sekundärspule, so wird die Spannung gesenkt. Hat die Primärspule weniger Windungen als die Sekundärspule, wird die Spannung erhöht.
Große Spannung, großer Transformator
Transformatoren gibt es in unterschiedlichen Größen. Je höher die Spannungen sind, mit denen die Transformatoren arbeiten, desto größer sind auch die Trafos. Die Transformatoren, die das Höchstspannungs- und das Hochspannungsnetz miteinander verbinden, können so groß sein, wie ein Eisenbahnwaggon und hunderte Tonnen wiegen. Wird die Spannung kleiner, werden es auch die Transformatoren. Vielleicht hast du bei dir in der Nähe schon mal eine Ortsnetzstation bemerkt. Ortsnetzstationen sind im Prinzip kleine Umspannwerke. Da sie mit niedrigeren Spannungen arbeiten, sind die Transformatoren nicht so groß. Die Ortsnetzstationen werden meist vom Verteilnetzbetreiber betrieben. In unserer Region ist das unsere Netzgesellschaft SWTE Netz. In unserem Blogbeitrag erklären wir dir, welche Aufgaben ein Verteilnetzbetreiber hat.
Wo kommen Transformatoren noch zum Einsatz?
Wahrscheinlich hast auch du einen Transformator bei dir zuhause. In vielen Alltagsgeräten sind kleine Transformatoren verbaut. Zum Beispiel in den Ladegräten von Handys oder Laptops. Bei uns kommt der Strom mit einer Spannung von 230 Volt aus der Steckdose. Damit dein Handy laden kann, braucht es aber eine deutlich geringere Spannung. Der Transformator im Handyladegerät transformiert die Spannung so weit herunter, dass dein Handy geladen werden kann. Der Transformator funktioniert dabei vom Prinzip her genau so wie die großen Transformatoren in den Umspannwerken.
