Transformatoren
Ijzer en koperverliezen
Verliezen

Een transformator heeft verliezen, maar die zijn zodanig laag dat het gebruik van transformatoren bij de electriciteitsdistributie zeker verantwoord is. De spanning wordt verhoogd tot een zeer hoge waarde, zodat de stroomsterkte lager kan zijn om een welbepaalde hoeveelheid vermogen over te brengen. De verliezen in de kabels zijn evenredig met de stroom.
-

-

Tranformatoren hebben een hoog rendement, hoe hoger het vermogen, hoe hoger het rendement. Maar het is niet gunstig van een overgedimensioneerde transformator te gebruiken, want dan stijgen de zogenaamde "ijzerverliezen" die altijd aanwezig zijn. Op de weg tussen de centrale en de gebruiker kunnen er meer dan 5 transformatoren zitten.

Ijzerverliezen

Ijzerverliezen worden veroorzaakt door foucaultstromen in het ijzer. Deze verliezen kan men beperken door transfoblik te gebruiken (dunne geÔsoleerde platen). Er zijn ook hysteresisverliezen die veroorzaakt worden door de magnetisatie en demagnetisatie van het ijzer. Men kan deze verliezen beperken door speciale ijzersoorten te gebruiken (weekijzer). Ijzer dat zijn magnetisme behoud (ijzersoorten voor het maken van magneten) zijn zeker niet geschikt in transformatoren.

De ijzerverliezen zijn permanent aanwezig ongeacht de belasting. Men meet de ijzerverliezen door de transformator onbelast te laten werken. De verliezen die men dan meet zijn de zogenaamde ijzerverliezen.

Koperverliezen

De koperverliezen ontstaan door de weerstand van de geleiders (warmteontwikkleing in de stroomdraden). Om de koperverliezen te bepalen moet de transformator op een zo laag mogelijke magnetisatie werken. In de praktijk zal men werken met kortgesloten secundair. Men stelt de primaire spanning zodanig in dat de secundaire stroom overeenkomt met de nominale stroom. De gemeten verliezen zijn de zogenaamde koperverliezen.

Een lage primaire spanning betekent dat de transformator een lage inwendige weerstand heeft en dus relatief weinig verliezen heeft. Maar bij een kortsluiting kan de stroom zeer hoge waarden bereiken, waardoor men niet noodzakelijk de laagst mogelijke weerstand zoekt. De kortsluitspanning bij nominale secundaire stroom wordt als percentage van de nominale spanning aangegeven.

Men heeft het over "koper"verliezen, maar de wikkelingen van grote transformatoren bestaan tegenwoordig uit aluminiumdraad (goedkoper). Men gebruikt tegenwoordig de benaming "kortsluitverliezen", want die worden gemeten met kortgesloten secundaire wikkeling.

Fluxverliezen

Naast de koper- en ijzerverliezen zijn er ook fluxverliezen. Dit is de primaire magnetische flux die niet naar het secundair gaat. Deze fluxverliezen zijn in standaard transformatoren uiterst beperkt, maar er worden speciale transformatoren met hoge lekverliezen. Deze transformatoren kunnen kortgesloten worden zonder dat de stroom te hoog oploopt (lastransformatoren, beltransfos, spaarlektransformatoren voor ontladingslampen). De spanning zakt sterk als de transfo belast wordt.

Fluxverliezen zijn verliezen van blindvermogen (reactief vermogen). Dit is vermogen dat nodig is om het magnetisch veld van de transfo op te bouwen (maar die niet gebruikt wordt in het secundair). Deze verliezen veroorzaken een extra stroom in de toevoerdraden, maar veroorzaken geen extra mechanische belasting in de genrator.

Verhoging van het rendement

Om de verliezen te beperken probeert men daar waar het mogelijk is autotransformatoren (of spaartransformatoren) te gebruiken. Rechts een driefasige autotransfo, iedere wikkeling heeft drie aansluitingen. Bij een autotransfo kan men minder koper gebruiken, want een deel van de wikkelingen dient zowel voor het primair als het secundair. Een autotransfo verliest zijn nut als de transformatieverhouding groter wordt dan 1:2. Verhuistransfo's (110/220V) zijn doorgaans autotransfo's.

Transformatoren die voorzien zijn om bijna permanent onbelast te werken moeten lage ijzerverliezen hebben. Deze zijn immers onafhankelijk van de belasting. De transformatoren werken met een lagere magnetisatie, maar gebruiken meer wikkelingen van dunnere draad. De spanning zakt als de transfo belast wordt (door de hogere koperverliezen).

Transformatoren die permanent op hoog vermogen werken moeten lage koperverliezen hebben. De transformatoren gebruiken dikkere wikkelingen. Het betreft bijvoorbeeld aanlooptransformatoren voor asynchrone motoren (in plaats van de ster/driehoekschakeling), transformatoren van microgolf ovens,...

Om een grootte-orde te geven: transformatoren die in de industrie gebruikt worden hebben ijzerverliezen van 0.2% en koperverliezen van 1.2%.

Een transformator om woonwijken en kantoren te voeden wordt normaal gebruikt op 30% van zijn nominale capaciteit. De reserve capaciteit is nodig om de belastingspieken op te vangen, maar de meeste transformatoren zijn eigenlijk overgedimmensioneerd. Om rekening te houden met een stijging van het verbruik? Dit is niet altijd het geval: door het gebruiken van betere alternatieven daalt het verbruik in bestaande kantoren en woonwijken (ledlampen in plaats van gloeilampen, meer efficiŽnte kookplaten en wasmachines,...)

Een transformator kan kortstondig overbelast worden, de temperatuur moet echter gecontroleerd worden. Door de verhoogde koperverliezen stijgt de temperatuur van de wikkelingen, waardoor de weerstand verder stijgt en de verliezen nog groter worden. Een oververhitte transformator moet volledig afkoelen vooraleer die opnieuw zijn nominaal vermogen kan leveren.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's

-