Trafo-Verlustrechner
Berechnen Sie Verluste, Wirkungsgrad und jährliche Energiekosten von Transformatoren nach Ökodesign-Verordnung (EU) 2019/1783.
Transformator-Verluste und Wirkungsgrad
Die Verluste eines Transformators setzen sich aus zwei Komponenten zusammen:
- Leerlaufverluste P0 – konstant, auch ohne Last (im Eisenkern)
- Kurzschlussverluste Pk – steigen quadratisch mit der Last (in den Wicklungen)
Verlustformel
P_gesamt = P0 + Pk × β²
Wobei β = Auslastung (0 bis 1)
Grenzwerte nach Ökodesign (EU 2019/1783 Tier 2)
| Leistung | P0 (max) | Pk (max) | Wirkungsgrad 50% Last |
|---|---|---|---|
| 50 kVA | 90 W | 875 W | 98.8% |
| 100 kVA | 145 W | 1475 W | 99.0% |
| 160 kVA | 210 W | 2000 W | 99.2% |
| 250 kVA | 300 W | 2750 W | 99.3% |
| 400 kVA | 430 W | 3850 W | 99.4% |
| 630 kVA | 600 W | 5400 W | 99.5% |
| 1000 kVA | 860 W | 7600 W | 99.5% |
| 1600 kVA | 1200 W | 10500 W | 99.6% |
Optimale Auslastung
Die wirtschaftlich optimale Auslastung liegt dort, wo die relativen Verluste (bezogen auf übertragene Leistung) minimal sind:
β_optimal = √(P0 / Pk)
Typischerweise bei 30-50% Auslastung.
Jährliche Verlustkosten
| Trafo | Auslastung | Verluste | kWh/Jahr | Kosten (0.30€/kWh) |
|---|---|---|---|---|
| 400 kVA | 50% | 1.39 kW | 12.200 kWh | 3.660 € |
| 400 kVA | 75% | 2.60 kW | 22.800 kWh | 6.840 € |
| 630 kVA | 50% | 1.95 kW | 17.100 kWh | 5.130 € |
| 1000 kVA | 50% | 2.76 kW | 24.200 kWh | 7.260 € |
Wirtschaftlicher Vergleich: Alt vs. Neu
| Eigenschaft | Alttrafo (1990) | Ökodesign Tier 2 |
|---|---|---|
| P0 (400 kVA) | ~900 W | 430 W |
| Pk (400 kVA) | ~5500 W | 3850 W |
| Wirkungsgrad | 98.2% | 99.4% |
| Jährliche Kosten | ~6.500 € | ~3.700 € |
| Einsparung | - | 2.800 €/Jahr |
→ Amortisation eines neuen Trafos oft in 5-8 Jahren!
Anwendungsbereiche
- Wirtschaftlichkeitsvergleich alter vs. neuer Trafo
- Energieeffizienz-Audits nach DIN EN 16247
- Betriebskostenberechnung für Investitionsentscheidung
- Überprüfung Ökodesign-Konformität
- CO₂-Bilanzierung und Nachhaltigkeitsberichte
- Optimierung der Trafoauslastung
Häufig gestellte Fragen
Die Lastverluste entstehen durch den ohmschen Widerstand der Wicklungen: P = I² × R. Da der Strom proportional zur Last ist, steigen die Verluste mit dem Quadrat der Auslastung. Bei doppelter Last sind die Lastverluste vierfach so hoch!
Ein Austausch lohnt sich oft bei Trafos vor 2000. Rechenbeispiel: Einsparung 2.500 €/Jahr × 15 Jahre Restlaufzeit = 37.500 €. Kosten eines 400-kVA-Trafos: ca. 12.000-18.000 €. Ergebnis: Austausch in 5-7 Jahren amortisiert. Zusätzliche Vorteile: höhere Zuverlässigkeit, geringere Brandgefahr.
Die EU-Verordnung 2019/1783 definiert Tier 1 (seit 2021) und Tier 2 (seit 2024) als Stufen mit zunehmend strengeren Verlustgrenzwerten. Tier 2 fordert etwa 10-15% niedrigere Verluste als Tier 1. Neue Trafos müssen aktuell Tier 2 erfüllen.
Leerlaufverluste werden bei Nennspannung und offener Sekundärseite gemessen. Kurzschlussverluste werden bei kurzgeschlossener Sekundärseite und reduzierter Spannung (so dass Nennstrom fließt) gemessen. Die Messungen erfolgen nach IEC 60076-1.
Nicht unbedingt. Öltrafos haben tendenziell etwas niedrigere Verluste bei gleicher Leistung, da Öl besser kühlt. Trockentrafos haben Vorteile bei Brandschutz und Wartung. Die Ökodesign-Grenzwerte gelten für beide Bauarten, aber mit unterschiedlichen Werten.