Een apparaat dat geschikt is voor een bepaalde spanning kan niet op een andere spanning gebruikt worden, men moet een transformator gebruiken om de spanning om te zetten. Veel toestellen kunnen echter zowel op 50Hz als op 60Hz werken.

Voedingsblokken en
schakelende voedingen

In het algemeen kan met de sticker van het apparaat controleren: 110/240V 50-60Hz: goed zo! De eerste foto is het identificatieplaatje van een smartphone lader.

De rechthoekige voedingsblokken (die meestal ook zwaarder wegen) zijn uitgerust met een transfo en kunnen slechts op één spanning werken. Deze voedingsblokken leveren stroom aan oudere apparaten, want de trend is om over te gaan op kleinere schakeleende voedingen. Soms is er een ingangsschakelaar voorzien 110/220V.

Ook apparaten met ingebouwde transfo (zoals hifi installaties) kunnen maar op één spanning werken, maar bepaalde apparaten hebben een spanningsomschakelaar. De tweede foto is het identificatieplaatje van een computerscherm met spanningsomschakelaar (100-120V of 200-240V).

Moderne electro-apparaten zoals televisies hebben een schakelende voeding die soms geschikt is voor alle netten (zo moet de fabrikant slechts één voeding ontwerpen). Je moet echter altijd de voedingsspanning controleren want niet alle toestellen zijn uitgerust met een internationale voedingseenheid.

De netfrekwentie speelt geen rol bij schakelende voedingen, de voedingspanning wordt eerst gelijkgericht vooraller dat die omgezet wordt.

Motoren

Universele motoren (motoren met koolborstels) kunnen op alle frekwenties gebruikt worden. Deze motoren worden in de meeste huishoudelijke apparaten gebruikt: boormachines, mixers, enz. Het rendement wordt lager op 60Hz (beperkt, je zal het verschil niet merken bij occasioneel gebruik).

Inductiemotoren (kooiankermotoren) zullen sneller of trager draaien naargelang de frekwentie, meestal met een verlies aan rendement. Er moeten hier ook geen speciale maatregelen genomen worden als de motor niet maximaal belast wordt. Er moet gecontroleerd worden of het aangedreven apparaat wel 20% sneller of trager kan draaien.

Een 50Hz inductiemotor die op 60Hz gevoed wordt zal sneller draaien, maar ook een lager koppel hebben. Om eenzelfde koppel te behouden moet de voedingsspanning hoger liggen, dus 276V in plaats van 230V.

Men moet opletten met industrieele ventilatoren, pompen en compressoren waarbij de belasting (koppel) kwadratisch stijgt met het toerental. Het is mogelijk dat de motor het hoger koppel niet kan leveren. Dit is met name het geval met verplaatsbare koelgroepen.

Andere types motoren worden heel beperkt gebruikt (enkel in de industrie) en hebben vaak een frekwentieregelaar nodig. Dit zijn reluctantiemotoren en synchrone motoren. Voor een frekwentieregelaar speelt de netfrekwentie geen enkele rol: de netspanning wordt immers eerst gelijkgericht.

De verschillende prisen die in gebruikt zijn in de wereld. De spanning gaat van 100 tot 240V en de frekwentie is 50 of 60Hz (en zelfs 400Hz op vliegtuigen en op militaire schepen)

Transformatoren

Een transfo die gespecifieerd is voor 50Hz kan op 60Hz werken en omgekeerd, maar met een lager rendement (en dus een hogere warmteproduktie). Deze transfo's mogen dan niet op maximaal vermogen gebruikt worden, maar slechts op 75% van hun nominaal vermogen. Controleer tijdens het gebruik of de transfo niet te warm wordt.

Een transfo die op 60Hz werkt heeft minder ijzer dan een transfo die op 50Hz werkt. Wordt de transfo op 50Hz gebruikt, dan kan die gesatureerd geraken, waardoor er een hoge stroom door het primair gaat lopen. Dit is echter uiterst zeldzaam, transformatoren worden ontworpen met een ruime marge om te blijven werken in ongunstige omstandigheden. Een 60Hz-transfo die op 50Hz gebruikt wordt moet op een lagere voedingsspanning gebruikt worden om volledig safe te zijn.

De frekwentie is minder belangrijk voor apparaten met ingebouwde transfo's (bijvoorbeeld een hifi installatie). Het apparaat kan echter niet op maximaal vermogen werken en men moet de extra warmte afgifte in de gaten houden. Veel apparaten zijn uitgerust met een transfo, maar de trend is over te gaan naar schakelende voedingen die een hoger rendement hebben en een betere arbeids- en crestfactor.

Verwarmingstoestellen

Verlichting

Generatoren

Omvormers

Dergelijke statische omvormers worden ook gebruikt om de wisselspanning te gelijkrichten om die over te brengen over lange afstanden (minder verliezen). Aan de andere kant van de lijn moet de gelijkspanning weer omgezet worden naar wisselspanning.

Vroeger gebruikte men roterende omvormers omdat men niet over de nodige halfgeleiders beschikte, maar roterende omvormers hebben een aantal voordelen ten opzichte van statische omvormers:

• Roterende omvormers kunnen beter tegen een overbelasting, ze kunnen kortstondig een driemaal hogere stroom leveren.

• De kortsluitstroom wordt automatisch beperkt door de luchtspleet van de alternator, kortsluitstromen die meer dan 5 maal hoger dan de nominale stroom zijn kunnen niet optreden, waardoor de zekeringen minder zwaar uitgevoerd moeten worden (maximale verbreekstroom ligt lager).

• Door de traagheid van de motor-generatorcombinatie kunnen spanningsdippen gemakkelijker opgevangen worden. De kinetische energie wordt dan omgezet in electrische energie.

• Desgewenst kan de synchrone motor gebruikt worden om de arbeidsfactor van het inkomend electriciteitsnet te verbeteren: als de excitatie verhoogd wordt kan de motor reactief vermogen leveren en dus als synchrone compensator gebruikt worden (samen met de normale motor-funktie).

Roterende omvormers worden vaak in het leger gebruikt, niet omdat het leger dol is op oud ijzer, maar omdat de roterende omvormers een aantal voordelen hebben: minder gevoelig voor overbelasting, overspanning. Een europees NATO leger moet zowel machines op 50Hz als op 60Hz kunnen voeden.

Rechts hebben we de identificatieplaatjes van de motor en alternator. Aangezien er geen tandwielen gebruikt worden draaien beide machines aan dezelfde rotatiesnelheid. De snelheid is doorgaans 600 omwentelingen per minuut: met 5 poolparen heeft men 50Hz, met 6 poolparen heeft men 60Hz.

De motor krijgt een voedingsspaning van 6kV 56A (1270kW). Het is een synchrone motor zodat de uitgangsfrekwentie niet verloopt. Het starten gebeurt onbelast en asynchroon, de motor is bijvoorbeeld uitgerust met een kortsluitanker. Van zodra de motor bijna de synchrone snelheid bereikt heeft wordt de gelijkspanning naar het anker gestuurd, waardoor de motor synchroon met het net gaat werken.

De generator levert een spanning van 6300/3640V (ster of driehoek aangesloten) met een vermogen van 1500kVA bij een arbeidsfactor van 0.8 (1200kW). De bekrachtiging bedraagt 280V 46A (12.88kW). Het is een enkeltraps alternator met sleepringen (dus zonder bekrachtigingsalternator).