Een transformator is een apparaat dat gebruikmaakt van het principe van elektromagnetische inductie om wisselspanning om te zetten. De belangrijkste onderdelen zijn de primaire spoel, de secundaire spoel en de ijzeren kern.
In de elektronicawereld zie je vaak de schaduw van de transformator, die het meest gebruikt wordt in voedingen voor spanningsomzetting en isolatie.
Kort gezegd is de spanningsverhouding tussen de primaire en secundaire spoel gelijk aan de wikkelverhouding van de primaire en secundaire spoel. Als je dus verschillende spanningen wilt genereren, kun je de wikkelverhouding van de spoelen aanpassen.
Op basis van de verschillende werkfrequenties van transformatoren kunnen ze over het algemeen worden onderverdeeld in laagfrequenttransformatoren en hoogfrequenttransformatoren. In het dagelijks leven is de frequentie van wisselstroom bijvoorbeeld 50 Hz. Transformatoren die op deze frequentie werken, noemen we laagfrequenttransformatoren. De werkfrequentie van een hoogfrequenttransformator kan oplopen tot tientallen kHz tot honderden kHz.
Het volume van een hoogfrequenttransformator is veel kleiner dan dat van een laagfrequenttransformator met hetzelfde uitgangsvermogen.
De transformator is een relatief groot onderdeel van een voedingscircuit. Om het volume te verkleinen en tegelijkertijd het uitgangsvermogen te behouden, is een hoogfrequenttransformator nodig. Daarom worden hoogfrequenttransformatoren gebruikt in schakelende voedingen.
Het werkingsprincipe van hoogfrequenttransformatoren en laagfrequenttransformatoren is hetzelfde; beide zijn gebaseerd op het principe van elektromagnetische inductie. Het verschil zit hem echter in de gebruikte materialen voor de "kern".
De ijzeren kern van een laagfrequenttransformator is doorgaans opgebouwd uit meerdere lagen siliciumstaal, terwijl de ijzeren kern van een hoogfrequenttransformator is samengesteld uit hoogfrequentmagnetische materialen (zoals ferriet). (Daarom wordt de ijzeren kern van een hoogfrequenttransformator meestal de magnetische kern genoemd.)
In een gelijkspanningsgestabiliseerde voeding zendt een laagfrequenttransformator een sinusgolfsignaal uit.
In een schakelende voeding zendt een hoogfrequenttransformator een hoogfrequent pulssignaal met blokgolfvorm uit.
Bij nominaal vermogen wordt de verhouding tussen het uitgangsvermogen en het ingangsvermogen van de transformator het rendement genoemd. Wanneer het uitgangsvermogen van de transformator gelijk is aan het ingangsvermogen, is het rendement 100%. In werkelijkheid bestaat een dergelijke transformator niet, omdat er koperverliezen en ijzerverliezen optreden, waardoor een transformator altijd bepaalde verliezen heeft.
Wat is koperverlies?
Omdat de transformatorspoel een bepaalde weerstand heeft, wordt een deel van de energie die door de spoel loopt omgezet in warmte. Omdat de transformatorspoel is gewikkeld met koperdraad, wordt dit verlies ook wel koperverlies genoemd.
Wat is ijzerverlies?
Het ijzerverlies in een transformator bestaat hoofdzakelijk uit twee aspecten: hysterese en wervelstroomverlies. Hysterese treedt op wanneer wisselstroom door de spoel loopt. Hierdoor ontstaan magnetische veldlijnen die door de ijzeren kern lopen, waardoor moleculen in de kern tegen elkaar wrijven en warmte genereren. Dit verbruikt een deel van de elektrische energie. Doordat de magnetische veldlijnen door de ijzeren kern lopen, ontstaat er ook een geïnduceerde stroom. Deze stroom wervelt en wordt ook wel wervelstroom genoemd. Wervelstroomverlies leidt eveneens tot een verlies aan elektrische energie.
Geplaatst op: 27 december 2022
