Een transformator (veelal afgekort als 'trafo') is een elektrisch apparaat dat elektrische energie doorgeeft tussen twee elektrische circuits door middel van een magnetische koppeling tussen twee spoelen met inductie. De belangrijkste toepassing is het omzetten van hoge spanning, lage stroomsterkte in lage spanning, hoge stroomsterkte en omgekeerd. Transformators werken alleen bij wisselspanning. De verhouding tussen het aantal windingen van de primaire spoel en de secundaire spoel geeft de factor waarmee de spanning omhoog, danwel omlaag wordt getransformeerd.
| |
Elektrische voorstelling
van een transformator |
Voor een transformator geldt de wet van behoud van energie. Al het aan de primaire kant opgenomen vermogen, moet aan de secundaire kant weer afgenomen worden, ofwel
-
Dat gebeurt ook, maar een deel van de energie komt er niet als elektrische energie weer uit maar als warmte (gedissipeerd vermogen). Voor een ideale transformator, waar geen verliezen in optreden, geldt dus (met P = U * I ) -
De sterkte van het magnetische veld in de spoel is afhankelijk van het aantal windingen om die spoel en de sterkte van de elektrische stroom door die windingen. Heeft de primaire spoel windingen en de secundaire spoel windingen, dan zal de spanning U en stroom I aan de uitgang van de transformator zich verhouden als: -
en -
De fractie wordt ook wel de transformatiefactor genoemd. In de praktijk treden echter altijd verliezen op. Oorzaken van verliezen zijn: warmteproduktie in de spoelen, geluidsproduktie en magnetische verliezen. Vooral warmteverliezen zijn kwantitatief belangrijk. Toch is met transformatoren meestal een hoog nuttig rendement te halen, in de orde van 90%.
Geluidsproductie
De geluidsproductie van transformatoren wordt veroorzaakt door de magnetostrictie, het verschijnsel dat de magneetkern krimpt en uitzet met de grootte van het magnetisch veld. De optredende trilling veroorzaakt het geluid dat rond een transformator hoorbaar is als een toon met de dubbele frequentie van de wisselspanning. Transformatoren in het lichtnet produceren hierdoor geluid van 100 Hz. Bij grotere transformatoren in de open lucht kan dit leiden tot geluidshinder. Doordat het optredende geluid een lage frequentie heeft en bovendien goed voorspelbaar is, kan het geluid van transformatoren met antigeluid worden bestreden. Het is hiermee in 2003 één van de weinige praktische toepassingen van antigeluid.
