Hoe werkt een spaartransformator?

Een spaartransformator, ook wel autotransformator genoemd is een type transformator met één enkele wikkeling. Toch spreken we van een primaire en een secundaire zijde. De primaire zijde betreft de volledige wikkeling, en de secundaire zijde wordt gevormd door meerdere spanningsaftakkingen op de wikkeling. Een spaartransformator werkt volgens het principe van elektromagnetische inductie.

Zodra er een wisselstroom (AC) vloeit door de primaire zijde van de autotransformator, creëert dit een magnetisch veld in de wikkeling. Dit magnetische veld zorgt voor inductiespanning over de wikkeling, die uiteraard ook beschikbaar is op de secundaire zijde, het gaat immers over dezelfde wikkeling. Zowel de primaire als secundaire zijde van de spaartransformator delen een deel van de wikkeling. De spanning wordt getransformeerd door de verhouding van het aantal windingen tussen de primaire en secundaire zijde. Door op verschillende plaatsen op de wikkeling af te takken en op die manier de verhouding van het aantal secundaire tov de primaire windingen te wijzigen, wordt ook de spanningsverhouding aangepast. Als bijvoorbeeld de primaire zijde twee keer zoveel windingen heeft als de secundaire zijde, is de secundaire spanning de helft van de primaire spanning.

Bij step-downwerking wordt de primaire zijde aangesloten op het meeste aantal wikkelingen, terwijl de secundaire zijde wordt aangesloten op slechts een deel van de wikkelingen. Hierdoor wordt de spanning aan de secundaire zijde lager dan aan de primaire zijde. Ook het omgekeerde is mogelijk, maar dat wordt in de HVAC wereld niet vaak toegepast. Omwille van energie efficiëntie willen we een ventilator immers meestal trager laten draaien dan zijn maximale snelheid.

Voordelen van spaartransformatortechnologie

De spaartransformator biedt enkele voordelen ten opzichte van een traditionele transformator. Hij is over het algemeen efficiënter, omdat het vermogen rechtstreeks tussen de primaire en secundaire zijde wordt overgedragen via de gedeelde wikkeling. Bovendien is hij doorgaans kleiner, lichter en goedkoper dan een conventionele transformator met gescheiden wikkelingen. Door de gemeenschappelijke wikkeling is er geen galvanische scheiding mogelijk tussen de primaire en secundaire zijde. Er is een directe elektrische verbinding tussen de primaire en secundaire zijde, wat betekent dat als er een storing optreedt aan de ene kant, dit de andere kant kan beïnvloeden.

Extraatje : Hoe werkt elektromagnetische inductie – Faraday – EMK

Elektrische transformatoren maken gebruik van elektromagnetische inductie om elektrische energie over te brengen tussen verschillende spanningsniveaus. De spaartransformator bestaat uit één gemeenschappelijke wikkeling die dient als primaire en secundaire wikkeling. De wikkeling is verdeeld in verschillende secties en elke sectie is verbonden met een aftakking. De aftappunten zorgen voor variaties in de spanningsverhouding. Elektromagnetische inductie is het fenomeen waarbij een veranderend magnetisch veld een elektrische stroom induceert in een geleider. Het werd voor het eerst ontdekt door Michael Faraday in het begin van de 19e eeuw en is een fundamenteel principe van elektromagnetisme. Volgens de wet van Faraday over elektromagnetische inductie wordt, wanneer het magnetische veld door een geleider verandert, een elektromotorische kracht (EMK) in de geleider geïnduceerd. Deze geïnduceerde EMK leidt vervolgens tot het opwekken van een elektrische stroom als er een gesloten geleidend circuit is. Het proces van elektromagnetische inductie kan als volgt worden samengevat:

• Veranderend magnetisch veld: Wanneer een magnetisch veld door een geleider verandert in sterkte of richting, creëert het een veranderende magnetische flux.
• Geïnduceerde EMK: De veranderende magnetische flux door de geleider induceert een elektromotorische kracht (EMK) of spanning over de geleider. De EMK is evenredig met de mate van verandering van de magnetische flux.
• Elektrische stroom: Als de geleider een gesloten circuit vormt of is aangesloten op een gesloten circuit, zorgt de geïnduceerde EMK ervoor dat er elektrische ladingen gaan vloeien, wat resulteert in een elektrische stroom.