Der Trenntrafo oder auch Trenntransformator gehört im sowohl im Labor als auch „im Feld“ zu den wichtigsten Utensilien bei Entwicklungs-, Service- und Reparaturarbeiten an elektronischen Schaltungen. Seine namensgebende Eigenschaft: Die Primärspule ist galvanisch von der Sekundärspule getrennt. Das machen andere Netztrafos zwar auch, aber Trenntrafos trennen nicht nur die Stromkreise, sondern auch die Erdung – die Sekundärseite verfügt im Gegensatz zur Primärseite über keinen Schutzleiter …
Wer schon einmal eine Autobatterie aus- und wieder eingebaut hat, kennt (hoffentlich) die richtige Reihenfolge beim Lösen der Pol-Schrauben. Beim Ausbau muss zuerst die mit der Karosserie verbundene Masseleitung – der Minus-Pol – abgezogen werden. Erst dann ist der Schraubenschlüssel an den Plus-Pol anzusetzen. Wer sich nicht daran hält, riskiert einen unangenehmen Stromschlag, wenn der Schraubenschlüssel oder man selber versehentlich mit Metallteilen der Karosserie oder des Motors in Berührung kommen. Es entsteht ein Kurzschluss, da der Minus-Pol noch mit der Masse verbunden ist. Der Einbau geschieht entsprechend in umgekehrter Reihenfolge: erst den Plus-Pol anschließen, danach den Minus-Pol.
Beim Trenntrafo gibt es ebenfalls eine solche Schutztrennung. Auch hier werden Kurzschlüsse gegen Masse verhindert, eine Masseleitung an der Sekundärspule existiert gar nicht erst. Der galvanisch vom Eingang getrennte Ausgang des Transformators besteht nur aus zwei Leitungen, dem Außen- und dem Neutralleiter, er ist somit potentialfrei. Der Eingang für den Netzstrom ist allerdings durch einen Leiter zu Erde gesichert.
Notwendig ist der Einsatz eines Trenntrafos immer dann, wenn an einem Gerät unter hoher Spannung gearbeitet werden muss. Dabei kann es sich zum Beispiel um die Überprüfung eines eingebauten Netzteils handeln, etwa bei einem PC. Gehäuse und Chassis sind hier aus Metall, geerdet über einen Leiter im Anschlussstecker. Ohne Trenntrafo zwischen Steckdose und PC-Anschluss wären Gehäuse und Chassis sowie eventuell vorhandene Einsteckkarten geerdet. Bei der Arbeit bestehe die Gefahr eines Kurzschlusses über ein Werkzeug, den Körper oder ein elektronisches Bauteil. Statt mit dem Stromanschluss an der Wand wird der PC deshalb an den Anschluss des Trenntrafos angeschlossen, Gehäuse und Chassis haben somit keine Verbindung zu Erde und ein Kurzschluss gegen Erde ist ausgeschlossen.
Festspannung
Der klassische Trenntrafo mit Festspannung übersetzt den Netzstrom unter Last 1:1 in den Ausgangsstrom, am Ausgang stehen somit 230 Volt Wechselstrom zur Verfügung. Die Verbindung des Ausgangs mit einem zu prüfenden Gerät erfolgt typischerweise über ein Kabel mit Kaltgerätestecker (Eurostecker) oder Schukostecker, in jedem Fall aber OHNE Schutzleiter. Zur weiteren Absicherung besitzen viele Modelle Schutzfunktionen gegen Überlast, Kurzschluss und Überhitzung sowie eine Einschaltstrombegrenzung.
Regelspannung
In manchen Fällen lässt sich die übliche Netzspannung von 230 Volt am Ausgang nicht verwenden, beispielsweise bei der Überprüfung oder Reparatur US-amerikanischer Geräte. Diese sind normalerweise auf die dortige 110-Volt-Netzspannung ausgelegt. Ein Labor-Trenntrafo mit einstellbarer Ausgangsspannung, ein so genannter Regel-Transformator oder Regel-Trenntrafo, löst das Problem. Es gibt sowohl Geräte mit fest vorgegebenen unterschiedlichen Spannungs- und Stromwerten als auch mit stufenloser Einstellung.
Das zweifellos wichtigste Kriterium ist die Ausgangsleistung des Labor-Trenntransformators. Typische Modelle bieten 160 bis zu 2500 Voltampere, abgekürzt VA. Diese Kennzeichnung ist bei Transformatoren vorgegeben und lässt sich ohne weiteres in Watt, das Maß für Leistung, übersetzen.
Als Grundregel gilt: Ein Trenntrafo muss immer über eine höhere Leistung als der angeschlossene Verbraucher verfügen, wobei der Ausgangsstrom die zulässigen Werte ALLER angeschlossenen Verbraucher nicht übersteigen darf. Diese Vorgabe ist deshalb nötig, weil einige Trafos über mehrere Ausgangsanschlüsse verfügen.
Wichtiger Hinweis: Obwohl es sich bei einem Trenn-Transformator um ein Gerät handelt, das einen Kurzschluss über den Körper des Anwenders verhindern soll, ist ein solcher Trafo kein Spielzeug für Laien. Am Ausgang existieren gefährliche Hochspannungen. Prüfungen und Reparaturen mit Hilfe von Trenntrafos sollten deshalb nur von Fachkräften mit entsprechender Schulung oder Ausbildung vorgenommen werden, ansonsten drohen erhebliche Personen- und Materialschäden. Beispiel: Bei der Arbeit berührt der Anwender versehentlich zwei Punkte im Arbeitsstromkreis gleichzeitig, zum Beispiel beide Pole des Stromanschlusses. Der Strom sucht dann den einfachsten Weg zur Erde – wahrscheinlich über den Körper des Anwenders. Es besteht Lebensgefahr!
FAQ – häufig gestellte Fragen
Gibt es auch Trenntrafos mit zertifizierter Kalibrierung?
Im gewerblichen Einsatz müssen Prüfgeräte häufig nach einem anerkannten Prüfverfahren kalibriert sein. Das ist bei Transformatoren mit Schutztrennung nicht anderes. Zur Verfügung stehen Geräte mit einer Kalibrierung durch ein DAkkS-akkreditiertes Labor oder nach den Vorgaben der ISO.
Sind analoge Anzeigen für Spannung und Strom besser als digitale?
Grundsätzlich ist es Geschmacksache, für welche Anzeigeform man sich entscheidet. Analoge Anzeigen mit klassischen Zeigerinstrumenten kommen wohl jenen Anwendern entgegen, die seit Jahrzehnten mit elektrischen Prüfgeräten arbeiten. Digitale Anzeigen sind dagegen genauer einstellbar und moderner.
In Hotels gibt es recht häufig spezielle Steckdosen für elektrische Rasierapparate, die nur über einen zweipoligen Anschluss verfügen. Besteht beim Strom aus diesen Steckdosen ebenfalls eine galvanische Trennung der Erde beziehungsweise eine Schutztrennung?
Tatsächlich wurden bei Steckdosen für Rasierapparate die Schutzleiter nicht einfach nur weggelassen, es steckt auch ein kleiner Trenntrafo im Gehäuse. Damit ist sichergestellt, dass selbst metallische Gehäuse von Verbrauchern wie zum Beispiel von Rasierapparaten nicht geerdet sind.
Bei einem normalen Netztransformator sind die Primär- und die Sekundärwicklung ja auch galvanisch getrennt. Wenn man am Sekundärkreis keinen Schutzleiter abführt, lässt sich dieser Trafo dann auch als Trenntrafo nutzen?
Dies sollte man tunlichst vermeiden, und zwar aus einem ganz einfachen Grund: Die beiden Wicklungen eines normalen Netztrafos sind zwar elektrisch gut isoliert, aber nicht zwingend auch mechanisch. Für den effektiven Personenschutz ist diese Isolierung nicht ausreichend.