Electriciteit
Wisselspanning
Electriciteit
Root server » TechTalk » Electriciteit » Wisselspanning

Na de De oorlog der stromen heeft men gekozen voor wisselspanning in plaats van gelijkspanning

Alles wat je moet weten



Wisselspanning



Gelijkgerichte spanning



Gelijkspanning of gefilterde spanning



Slecht gefilterde spanning: er blijft een bromspanning over

Wisselspanning
De verdeling van electriciteit gebeurt tegenwoordig met wisselspanning. In deze inleiding leggen we de verschillende eenheden uit.

Driefasenspanning
Driefasenspanning of “triphasé” wordt gebruikt door grote gebruikers omdat de stroomverdeling dan meer efficient gebeurt.

Het aansluiten van apparaten wordt hier uitgelegd (driefasige en tweefasige apparaten op het driefasig net, driefasige apparaten op het monofasig net).
Het aansluiten van monofasige apparaten op het driefasig net komt hier aan bod. De bedoeling is een zo evenwichtige belasting van de fasen te bekomen.

De transformatoren voor de stroomverdeling werken enkel met wisselspanning.

Met een frekwentieregelaar kan men motoren soepel doen starten zonder dat er een startinrichting nodig is. Bepaalde regelaars kunnen zelfs met een monofasige spanning gevoed worden en leveren dan een driefasige wisselspanning (voor motorvermogens tot ongeveer 2.2kW).

Afbeelding 1:
bij driefasenspanning heb je zowel 230V als 400V. De manier van aansluiten bepaalt welke spanning je bekomt.

Met driefasenspanning kan men monofasige apparaten voeden, maar het ongekeerde (driefasige apparaten voeden met monofasige spanning) is niet mogelijk.

Arbeidsfactor en crestfactor
Bij wisselspanning speelt de arbeidsfactor en crestfactor een belangrijke rol. Men kan niet evenveel energie door een kabel sturen onder de vorm van wisselspanning in vergelijking met gelijkspanning.

Dit is een voorbeeld hoe men de crest- en arbeidsfactor van een toestel kan verbeteren.

Biphasé en diphasé
Naast monophasé en triphasé heeft men ook biphasé (in Amerika "spnit phase" genoemd) en diphasé (die beide nu nog gebruikt worden).

En omdat de verliezen groter zijn als men electriciteit onder de vorm van wisselspanning vervoert, zet men de wisselspanning om in gelijkspanning als men lange afspanden moet overbruggen (ondergrondse kabels van meer dan 100km).

Verenigde Staten
De specifieke situatie van de Verenigde Staten wordt hier besproken. De netspanning voor gewone verbruikers is 120V 60Hz. Het systeem van split phase is even gemeengoed als de triphasé bij ons.

Single Wire Earth Return
In gebieden met een lage bevolkingsdichtheid gebruikt men een distributiesysteem met één enkele geleider en retourleiding via de aarde. Dit systeem wordt onder andere gebruikt in Nieuw Zeeland en Australië.

400Hz
Het electriciteitsnet van 400Hz werd oorspronkelijk in vliegtuigen gebruikt omdat deze hogere frekwentie het mogelijk maakte kleinere generatoren, motoren en transfos te gebruiken (belangrijk in vliegtuigen waar ieder kilo telt). Maar dankzij de andere voordelen van de 400Hz is men deze frekwentie ook op militaire schepen gaan gebruiken.

De verschillende motoren
De verschillende soorten motoren die op wisselspanning werken

Afbeelding 2:
150kV kabel die de stroom van de noordzee windmolens aan wal brengt.
De kabel vervoert wisselspanning (altijd triphasé), maar voor lange afstanden (windmolenparken in volle zee) gebruikt men gelijkspanning.

Wisselspanning en gelijkspanning

De eerste verdeling is natuurlijk wisselspanning en gelijkspanning.

Het electriciteitsnet levert wisselspanning. Twee eeuwen geleden werd er voor wisselspanning gekozen omdat wisselspanning getransformeerd kan worden. Men kan daardoor de spanning verhogen of verlagen naargelang de behoeften. Men zal een hogere spanning gebruiken voor de verdeling, omdat er dan minder verliezen in de kabels optreden. Bij de gebruikers zal de spanning opnieuw verlaagd worden in een aantal stappen. De transformatieverliezen worden ruimschots gecompenseerd door de mindere verliezen bij het vervoer.

Bij heel lange afstanden (meer dan 100km ondergronds) gaat men echter de hoogspanning gelijkrichten en aande andere kant weer omzetten in wisselspanning omdat er minder verliezen zijn met gelijkspanning dan met wisselspanning.

Batterijen, accus en zonnepanelen leveren gelijkspanning. De meeste electronische apparaten werken op gelijkspanning: radiotoestellen, televisies, computers,... De netspanning (wisselspanning) wordt omlaag getransformeerd en omgezet naar gelijkspanning:

  • De spanning wordt eerst gelijkgericht. De beide delen van een periode zijn nu positief geworden, maar er is een sterk wisselend component aanwezig.

  • De spanning wordt dan gefilterd door een condensator, dit is een grote reservoir (let hier ook op de vergelijking met het water). Zo bekomen we gelijkspanning.
Indien de condensator te klein is, dan loopt hij leeg voordat de volgende periode de condensator opnieuw kan bijvullen: we hebben een residuele bromspanning. De residuele bromspanning veroorzaakt een storing in audio-apparatuur. De bromspanning is afhankelijk van de belasting. Als de condensatoren verslijten wordt de bromspanning groter.

De laatste afbeelding rechts is die van een professionele voeding. Dit is echter geen schakelende voeding (die op een willenkeurige spanning tussen 110 en 240V kan werken), maar een voeding met transformator. De transformator heeft verschillende aansluitingen om de juiste spanning te selecteren:

  • 115V:
    Deze spanning zit op de prisen in de Verenigde Staten en in Japan. De spanning was oorspronkelijk 110V en is naar 115V verhoogd, zodat omgeveer 10% meer vermogen vervoerd kan worden in dezelfde draden. Ook bij ons is om dezelfde reden de spanning van 220V verhoogd naar 235V.

  • 127V:
    Bepaalde (oude) netten hebben 220V in driehoek (lijnspanning), de sterspanning (fasespanning) is dan 127V. Deze configuratie (aangeduid 127/220V) bestaat niet meer in bepaalde landen. In landen waar die configuratie nog bestaat wordt vaak de 127V niet meer aangeboden (verdwijnen van de neutre). Als de electriciteitskabels vernieuwd moeten worden, wordt de wijk vaak omgezet naar 230/400V.

  • 208V:
    Deze vreemde spanning wordt in de Verenigde Staten aangeboden (high leg delta) en wordt gebruikt voor toepassingen die los van het residentieel net werken: alarmsystemen, internets ervers, operatiekwartieren in hospitalen, enz. Dit net is niet geschikt voor grote verbruikers (airco, liftinstallaties, enz).

  • 220V:
    Dit is de spanning die we in België kennen. Dit net bedraagt tegenwoordig 235V. Indien je over een driefase aansluioting beschikt krijg je in feite 235/400V (behalve in bepaalde gebieden).

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