Leerlaufstrom

Der L. bezeichnet den Strom, der bei anliegender Bemessungsspannung in die Primärseite eines Transformators fließt, während die Sekundärseite unbelastet ist.
Er hat das Formelzeichen I0.

Der hier betrachtete L. bezieht sich auf den eingeschwungenen Zustand. Im Unterschied dazu bezeichnet der Einschaltstrom den Übergang vom unmagnetisierten Transformator zum Leerlaufstrom.

Der Leerlaufstrom hat einen Wirk- und einen Blindanteil. Der Wirkanteil, der Strom der Leerlaufverlustleistung, wird durch die Eisenverluste verursacht, die sich in Hystereseverluste und Wirbelstromverluste aufteilen.

Der Blindanteil ensteht durch die endliche Hauptinduktivität eines realen Transformators (der magnetische Widerstand des Kerns ist nicht 0). Je kleiner eine Induktivität ist, die man an das Netz anschließt, desto größer wird der Blindstrom der fließt. Um die Verluste in den Zuleitungen gering zu halten, versucht man den Leerlaufstrom zu minimieren.

Außerdem kann ein zu hoher Leerlaufstrom das Netz stören, weil reale Netze durch Verbraucher beeinflußt werden können (kein unendlich kleiner Innenwiderstand der Spannungsquelle, Leitungswiderstand nicht 0).
Die Hysteresekurve ist nämlich nicht linear und führt, wenn man sie mit der Sinuswelle der integrierten Eingangspannung verkettet zu einer stark oberwellenhaltigen Stromentnahme, d.h. der Leerlaufstrom ist nicht nur auf die Netzfrequenz beschränkt, sondern enthält Spektralanteile bei den ganzzahligen Vielfachen dieser Frequenz.
Diese zusätzlichen Frequenzanteile können elektronische Verbraucher stören, die oft nur durch das Ausfiltern der 50 Hz - Frequenz vor Beeinflussung geschützt sind. Wegen der Dimensionierung der Netze für eine Stromentnahme, die deutlich über dem L. liegt, kann man die Oberwellen jedoch meistens vernachlässigen.

Die Auswirkungen des Frequenzspektrums des L. auf einen Drehstromtransformator hängen mit von seiner Schaltgruppe ab.
Durch Betrachtung der Sinusfunktionen der Eingangströme kommt man darauf, daß die Ströme der Oberwellen mit einem durch drei teilbaren Vielfachen der Netzfrequenz sich wie eine gleichphasige Belastung verhalten, weil sich die drei Phasen durch Multiplikation des Winkelarguments mit drei immer in der selben Phasenlage befinden (120° x 3 = 360°).
Bei der primärseitigen Schaltgruppe Y führt ein solches Verhalten zu einem unerwünschten Streufeld, bei Schaltgruppe D können die gleichphasigen Anteile des Stroms frei fließen. Vielfache der Netzfrequenz, die nicht durch drei teilbar sind, sind entweder gegenphasig oder verlaufen in der selben Drehrichtung, wie die Eingangspannung, bloß schneller. Diese beiden Fälle sind unproblematisch.

In der Realität kann der L. bei baugleichen Transformatoren um bis zu 30% schwanken, weil schon ein sehr kleiner Luftspalt im Kern den magnetischen Widerstand deutlich erhöht. Geringe Fertigungstoleranzen führen also zu einem großen Unterschied im Leerlaufstrom. Solange der L. im zulässigen Rahmen bleibt resultieren daraus keine negativen Folgen, auch das Übersetzungsverhältnis ändert sich kaum.