De autotransformator wordt gebruikt als de elektrische isolatie van het voedingsnetwerk (d.w.z. tussen de ingangs- en uitgangswikkeling) achterwege kan blijven. In dit geval zijn de ingangs- en uitgangswikkelingen elektrisch met elkaar verbonden. Er wordt hier onderscheid gemaakt tussen doorvoer- en bouwoutput, waarbij de doorvoeroutput altijd groter is dan de bouwoutput. Hoe lager het verschil tussen de ingangs- en uitgangsspanning, hoe lager het nominale vermogen.

De corresponderende norm voor spaartransformatoren is EN 61558-2-13.

Definitie en basiseigenschappen

Een autotransformator – vaak autotransformator of in het meervoud autotransformator genoemd – is een speciaal type transformator (in de volksmond ook wel transformator genoemd) waarbij de primaire en secundaire zijden niet volledig van elkaar gescheiden zijn. In plaats van twee afzonderlijke wikkelingen wordt er één gemeenschappelijke wikkeling gebruikt, die zowel voor de voedings- als de uitgangsspanning wordt gebruikt.

Dit ontwerp betekent dat een deel van de elektrische energie rechtstreeks van de ingang naar de uitgang wordt overgebracht, zonder omleidingen via een volledige magnetische koppeling. Dit levert ontwerpvoordelen op, met name wat betreft grootte, gewicht en materiaalgebruik. Tegelijkertijd wordt de efficiëntie verhoogd omdat er minder verliezen zijn in de ijzeren kern en de wikkelingen. Dit maakt de autotransformator bijzonder interessant voor toepassingen waarbij een hoog vermogen moet worden overgedragen met relatief kleine spanningsverschillen.

Functionaliteit

De functionaliteit van een spaartransformator is gebaseerd op een gemeenschappelijke wikkeling met verschillende aftakkingen. Afhankelijk van de punten waarop de spanning wordt afgetapt, kan de uitgangsspanning hoger of lager zijn dan de ingangsspanning. De afzonderlijke windingen in de wikkeling bepalen de spanningsverhouding.

Een deel van het vermogen wordt inductief overgedragen, terwijl een ander deel rechtstreeks door de wikkeling stroomt. Deze combinatie van directe en inductieve transmissie is karakteristiek en onderscheidt ze van klassieke transformatoren met galvanische isolatie.

Deze speciale werkingsmodus maakt een hogere efficiëntie mogelijk omdat er minder energieverliezen zijn. Tegelijkertijd maakt het ontwerp een flexibele aanpassing aan verschillende spanningsvereisten mogelijk. Vooral bij kleine spanningsverschillen is het aandeel direct overgedragen vermogen groter, waardoor de efficiëntie nog verder toeneemt.

Doorvoer en bouwwerkzaamheden

Een belangrijk kenmerk van Spartrafos is het onderscheid tussen doorvoervermogen en bouwvermogen.

Het totale overgedragen vermogen komt overeen met het totale vermogen dat daadwerkelijk tussen de ingang en de uitgang wordt overgedragen. Het nominale vermogen beschrijft daarentegen het vermogen waarvoor de transformator ontworpen moet zijn, d.w.z. het vermogen dat daadwerkelijk via de magnetische koppeling wordt overgedragen.

Aangezien een deel van de energie rechtstreeks wordt overgedragen, is het nominale vermogen altijd lager dan het doorvoervermogen. Hierdoor wordt er minder materiaal gebruikt en zijn compactere ontwerpen mogelijk. Dit voordeel is vooral duidelijk bij kleine spanningsverschillen, omdat het nominale vermogen dan aanzienlijk lager is. Hierdoor kunnen kosten worden bespaard en tegelijkertijd hoge prestatiewaarden worden gerealiseerd. In de praktijk is deze correlatie een doorslaggevende factor bij het ontwerp en de dimensionering van spaartransformatoren.

Voordelen van spaartransformatoren

Autotransformatoren bieden een aantal voordelen ten opzichte van conventionele transformatoren:

• Lagere materiaalvereisten (minder koper en ijzer)
• Compacter ontwerp
• Hogere efficiëntie
• Lagere verliezen
• Kostenefficiëntie voor geschikte toepassingen

Deze voordelen zijn met name aantrekkelijk voor toepassingen waarbij galvanische scheiding niet vereist is. Ze bieden ook een economische oplossing bij het aanpassen van netspanningen, bijvoorbeeld van 230 volt naar andere spanningsniveaus. De kleinere benodigde ruimte kan ook een doorslaggevend voordeel zijn in veel technische systemen.

Nadelen en beperkingen

Ondanks de voordelen heeft zo’n transformator ook enkele beperkingen. Het belangrijkste nadeel is het ontbreken van galvanische scheiding. Dit betekent dat er een directe elektrische verbinding is tussen de ingangs- en uitgangszijde.

Dit kan in bepaalde toepassingen een veiligheidsrisico vormen, vooral als er beschermende maatregelen nodig zijn voor mensen of gevoelige apparaten. Daarom mogen spaartransformatoren niet overal gebruikt worden, maar alleen waar de veiligheidseisen dit toelaten.

Een ander nadeel is dat storingen of overspanningen direct van de ingang naar de uitgang kunnen worden overgedragen. Storingen in het lichtnet hebben ook een direct effect op de uitgang. Er moeten daarom zorgvuldig passende beschermende maatregelen worden ontworpen, vooral op elektrische aansluitingen en elk relevant contact.

Typische toepassingen

Autotransformatoren worden op veel plaatsen gebruikt waar spanningsaanpassing nodig is, maar geen elektrische isolatie. Typische toepassingen zijn

• Spanningsaanpassing in industriële systemen
• Starten van elektromotoren (bijv. als autotransformatorstarters)
• Aansluiting van netwerken met verschillende spanningsniveaus
• Regelbare voedingseenheden
• Testfaciliteiten en testsystemen

Een typisch voorbeeld is de aanpassing van netspanningen in internationale toepassingen. Aanvullende informatie over spanning en stroom wordt ook geregistreerd en geanalyseerd in testomgevingen om de werking van de systemen te garanderen.

Verschil met veiligheidstransformatoren

In tegenstelling tot veiligheidstransformatoren hebben autotransformatoren geen galvanische scheiding tussen de primaire en secundaire zijde. Terwijl veiligheidstransformatoren speciaal ontwikkeld zijn om mensen te beschermen en een veilige elektrische isolatie te garanderen, richten autotransformatoren zich op efficiëntie en materiaalbesparing.

Het ontwerp van de secundaire wikkeling speelt hier ook een belangrijke rol, vooral met betrekking tot spanning en belastbaarheid.

Dit resulteert in verschillende toepassingsgebieden. Veiligheidstransformatoren worden voornamelijk gebruikt in veiligheidskritische toepassingen, terwijl autotransformatoren meer gebruikt worden in technische en industriële gebieden waar andere beschermingsmaatregelen van toepassing zijn.

Normen en voorschriften

De relevante norm voor spaartransformatoren is EN 61558-2-13, die de vereisten voor ontwerp, veiligheid en werking specificeert.

Naleving van deze norm is belangrijk voor een veilig en normconform gebruik. De norm definieert onder andere grenswaarden, testmethoden en isolatievereisten. Fabrikanten moeten zich strikt aan deze specificaties houden om de operationele veiligheid en betrouwbaarheid van de apparaten te garanderen.

Deze vereisten worden vaak in detail beschreven en uitgelegd in de technische documentatie of in een begeleidend artikel.

Berekeningsformule en betekenis

De type-uitgang wordt berekend met de volgende formule:

Typevermogen = (1 – onderspanning / overspanning) * nominaal vermogen

Deze formule laat zien dat het vereiste bouwvermogen sterk afhangt van de verhouding tussen de onderspanning en de overspanning. Hoe kleiner het verschil tussen deze twee spanningen, hoe lager het vereiste bouwvermogen.

Dit is een van de belangrijkste redenen waarom autotransformatoren bijzonder efficiënt worden gebruikt voor kleine spanningsaanpassingen. In de praktijk maakt dit een zeer economisch ontwerp mogelijk, vooral voor toepassingen met vrijwel identieke spanningsniveaus.

Samenvatting

Samengevat is de autotransformator een efficiënte en economische oplossing voor spanningsaanpassing wanneer er geen directe elektrische aansluiting nodig is.

Dankzij het speciale ontwerp kan er bespaard worden op materiaal, kosten en verliezen. Tegelijkertijd vereist het gebruik ervan een zorgvuldige beoordeling van de veiligheidsvereisten, omdat het niet elektrisch van elkaar geïsoleerd is.

Dit maakt de autotransformator tot een belangrijk onderdeel voor efficiënte energietransmissie en voor het aanpassen van verschillende spanningsniveaus, met name in industriële toepassingen en technische systemen.

In de digitale omgeving wordt aanvullende inhoud, zoals verdere informatie in de broncode van een website, via cookies beheerd of alleen zichtbaar gemaakt na het inloggen. Er moet ook rekening worden gehouden met aspecten zoals gegevensbescherming.

Neem onze instructies voor het gebruik van driefasige spaartransformatoren in acht!