TRANSFORMATOREN |
|
Wat doet een transformator? Met een transformator kun je een wisselspanning omzetten in een kleinere of grotere wisselspanning. Waarin wordt de transformator gebruikt? Transformatoren worden over de hele wereld in heel veel verschillende elektrische apparaten gebruikt. |
|
|
In huishoudelijke apparatuur zoals een televisie of een stereoinstallatie. De transformator zorgt ervoor dat de 220 Volt wisselspanning uit het stopcontact omgezet wordt naar een lagere spanning waar de elektronica in een stereoinstallatie of een televisie op kan werken. |
|
Voor de energie voorziening van Nederland staan door het hele land hoogspanningsmasten om elektrische energie te transporteren. De spanning die hiervoor gebruikt wordt is 310 000 Volt. Dit is een veel hogere spanning dan de 220 volt die in huishoudens toegepast wordt. Om van de 310 000 Volt 220 Volt te maken worden transformatoren gebruikt. |
|
|
Wat is de opbouw van een transformator? Een transformator bestaat uit een metalen kern met twee of meer spoelen. De metalen kern is opgebouwd uit lamellen. De wikkeling waar elektrische energie aangevoerd wordt is de primaire wikkeling. De wikkeling waar energie afgenomen wordt is de secundaire wikkeling. Wat is de werking van een transformator? Een transformator werkt alleen op wisselspanning. Door aan de primaire wikkeling een wisselspanning Up aan te sluiten gaat er een wisselstroom Ip lopen. Deze wisselstroom veroorzaakt een wisselend magneetveld Fp in de metalen kern. Dit wisselend magneetveld veroorzaakt in de secundaire wikkeling een wisselspanning Us.
Als er aan de secundaire wikkeling van de transformator geen belasting is aangesloten dan zal er door de secundaire wikkeling geen stroom lopen. Ook door de primaire wikkeling zal geen noemenswaardige stroom lopen. Bij de primaire wikkeling veroorzaakt het opgewekte wisselend magneetveld een zelfinductiespanning. Deze zelfinductiespanning werkt de netspanning tegen en is bij een onbelaste transformator gelijk aan de netspanning. Er zal geen stroom lopen. In praktijk loopt er echter toch een klein stroompje dit heet de nullaststroom Io. Hoe beter een transformator is hoe kleiner de nullaststroom.  Transformator met belasting Als er een belasting aan de secundaire wikkeling wordt aangesloten gaat er door de secundaire spoel een stroom lopen Is. Deze stroom veroorzaakt een tweede magneetveld Fs dat het magneetveld van de primaire wikkeling Fp tegenwerkt. Het magneetveld dat overblijft produceert een zelfinductiespanning die niet groot genoeg is om de aangesloten primaire spanning op te heffen. Bij een gelijkblijvende netspanning zal de primaire stroom toenemen tot het magneetveld zijn oorspronkelijke sterkte heeft bereikt. De verhouding tussen in- en uitgangsspanning Stel dat het magneetveld in de metalen kern van de transformator overal dezelfde grootte heeft. Elke wikkeling zal een zelfde hoeveelheid krachtlijnen omvatten. Dit betekent ook dat in elke wikkeling een zelfde elektrische spanning (EPrimair =Esecundair) geïnduceerd wordt. De spanning over een spoel van een transformator is evenredig met het aantal wikkelingen.  Wikkelverhouding Over de uit vier windingen bestaande primaire wikkeling (Np) staat een geïnduceerde spanning van 4 x E. Over de uit drie windingen bestaande secundaire wikkeling (Ns) staat een geïnduceerde spanning van 3 x E. De verhouding tussen de spanningen is dus gelijk aan de verhouding van het aantal wikkelingen.
Het vermogen Het vermogen van een transformator wordt aangegeven in voltampère. Bij een verwaarlozing van de verliezen geldt: Het vermogen is gelijk aan: Als de stroom en spanning aan de secundaire wikkeling van de trafo bekend zijn en de spanning aan de primaire zijde dan is de stroom aan de primaire zijde ook te berekenen.
De constructie van de kern van een transformator De kern van een transformator bestaat uit ijzer. Als dit een massief stuk ijzer is ontstaan er ongunstige bijwerkingen. Het wisselend magneetveld wekt stromen op in de ijzeren kern en niet alleen in de wikkelingen van de transformator. Deze stromen heten wervelstromen. De wervelstromen in de kern zorgen voor warmte ontwikkeling. De transformator zal dus steeds warmer worden en kapot gaan. Om te voorkomen dat er wervelstromen gaan lopen wordt de kern opgebouwd uit plaatjes die van elkaar geïsoleerd zijn. Zo kunnen er maar heel beperkt wevelstromen ontstaan. In het onderstaande schema staat een kern met een primaire en een secundaire wikkeling getekend. Het nadeel van deze constructie is dat een deel van de veldlijnen (strooivelden) buiten de metalen kern loopt.  Een alternatief dat een betere geleiding van het magneetveld verzorgt staat hieronder getekend. Dit is een veel toegepaste vorm. 
Rechts een transformator gemaakt volgens het links getekende principe |
