Transformatorstructuur

Een transformator bestaat uit een magnetisch circuit, dit wordt de kern genoemd. De kern heeft twee stroomvoerende wikkelingen, de zogenaamde primaire wikkeling en de secundaire wikkeling. Als er een wisselspanning op de primaire wikkeling wordt gezet, begint er een wisselspanning door de primaire wikkeling te stromen. Deze wisselstroom genereert een magnetisch veld in de wikkeling, dat van sterkte en frequentie verandert met de wisselstroombron. De magnetische flux van de transformator verandert met de frequentie van de wisselspanning.

Een echte transformator bestaat in wezen uit twee of meer spoelen en een gemeenschappelijke ijzeren kern. De wikkelingen van een transformator zijn meestal gemaakt van geïsoleerd koperdraad en worden op de ijzeren kern gewikkeld.

De ingangsspanning wordt toegepast op de primaire wikkeling van de transformator. Daarom wordt de spoel aan de primaire kant vaak de primaire spoel genoemd. De wisselspanning op de primaire spoel creëert een wisselend magnetisch veld als gevolg van inductiviteit. De magnetische flux gaat door de secundaire spoel met behulp van de ijzeren kern. De uitgangsspanning kan dus aan de secundaire zijde van de transformator worden genomen. De spoel aan de secundaire zijde wordt een secundaire spoel genoemd en komt overeen met de primaire zijde. De wikkelverhouding van de primaire en secundaire spoelen bepaalt of de uitgangsspanning kleiner of groter is dan de ingangsspanning. Als het aantal windingen van de secundaire spoel groter is dan dat van de primaire spoel, is de uitgangsspanning groter dan de ingangsspanning. Als het aantal windingen van de secundaire spoel echter minder is, dan is de uitgangsspanning lager dan de ingangsspanning. Als beide spoelen hetzelfde aantal windingen hebben met draad eromheen gewikkeld, dan komt de uitgangsspanning overeen met de ingangsspanning. Een transformator werkt voornamelijk met wisselspanning. De verhouding van het aantal windingen is bepalend voor de verandering in vermogen of spanning of stroom. Het is belangrijk op te merken dat de transformator de spanning of stroom in het proces kan verhogen of verlagen. De respectieve tegenhanger zal dan in dezelfde mate afnemen of toenemen.

Naast de spoelen is de ijzeren kern een belangrijk onderdeel van een transformator. Een ijzeren kern bestaat vaak uit ijzerpoeder, ferriet of siliciumstaallegeringen. Spoelen draad worden op de ijzeren kern gewikkeld om een magnetische verbinding tussen hen te creëren. Veel transformatoren worden ook gekoeld. Transformatoren worden gekoeld in en door een oliebad. Naast koeling is olie ook een isolator en isoleert beter dan lucht. Bovendien kunnen extra koelsystemen worden geïnstalleerd voor zeer hoge vermogens en/of netspanningen.

De productietechniek voor de kern en de kwaliteit van de gebruikte transformatorkern beïnvloeden het magnetische circuit. Het magnetische circuit van een transformator (magnetisch veld) zou idealiter lage wervelstroomverliezen moeten genereren en lage hermagnetiseringsverliezen (hysteresisverliezen) moeten hebben. Een ander aspect zijn de weerstanden in de wikkeling van een transformator. Alleen met gelaagde en geordende wikkelingen op de primaire spoel en de secundaire spoel en het beste wikkelmetaal kunt u de wikkelverliezen verminderen. De spanning wordt geregeld met het aantal windingen op de spoel. De stroomsterkte bepaalt de diameter van het wikkelmetaal.
Het constructievermogen van een transformator wordt uitgedrukt in VA of kVA (VA is de term voor voltampère en staat voor de meeteenheid van schijnbaar elektrisch vermogen, kVA voor kilovoltampère).

Met uitzondering van zilver heeft koper de beste geleiding met γ = 56. Aluminium daarentegen heeft slechts γ = 36. Aluminium volgt dus met een gat van ongeveer 35 procent. Koper is dus het beste metaal en aluminium “slechts” het op één na beste van de technisch en economisch bruikbare geleidende materialen voor elektrische energie. Alle andere metalen kunnen niet worden beschouwd als geleiders van elektriciteit, en legeringen hebben over het algemeen een aanzienlijk lager geleidingsvermogen dan zuivere metalen. Zilver of goud zijn helemaal uitgesloten vanwege de hoge prijs.