Rekenen aan de transformator

Presentatie over: "Rekenen aan de transformator"— Transcript van de presentatie:

1 Rekenen aan de transformator
Klik op het onderdeel waarvan je meer wil weten - Overzetverhouding - Omzetten van spanning - Omzetten van stroom - Omzetten van vermogen Als je het niet helemaal meer weet… hier nog wat voorgaande lessen - Opbouw van de transformator - Transformator en magnetisme - Opwekken en omzetten van spanning

2 Overzetverhouding Met fietsen wordt de kracht én het toerental van je trappers overgebracht naar je wiel via tandwielen en de ketting. De verhouding tussen het aantal tanden is de overzetverhouding. Bij een Trafo is de verhouding van het aantal windingen de overzetverhouding

3 n is het aantal windingen. n1 is de ingang van de trafo
Overzetverhouding n is het aantal windingen. n1 is de ingang van de trafo n2 is de uitgang van de trafo

4 Overzetverhouding Hier is de overzetverhouding n1 : n2 = 7 : 5

5 Overzetverhouding Hier is de overzetverhouding n1 : n2 = 20 : 8

6 Overzetverhouding Hier is de overzetverhouding n1 : n2 = 8 : 4

7 Overzetverhouding EINDE Hier is de overzetverhouding n1 : n2 = 7 : 5

8 Omzetten van spanning Spanning = druk
In het voorbeeld van de fiets is dit de kracht op je pedalen. In deze voorbeelden neemt de kracht aan de uitgang af.

9 Omzetten van spanning met de overzetverhouding
n1 = 8 windingen n2 = 4 windingen Uuit = Uin x (n2:n1) Invullen overzetverhouding n2:n1 = 4:8 = 0,5 Uuit = Uin x 0,5  De uitgangsspanning halveert!

10 Omzetten van spanning met de overzetverhouding
Invullen Overzetverhouding n2:n1 = 4:16 = 0,25 Als het aantal windingen aan de uitgang minder is, wordt de uitgangsspanning kleiner! Uuit = Uin x 0,25  De uitgangsspanning wordt 4x kleiner!

11 Omzetten van spanning met de overzetverhouding
Wordt de Uitgangsspanning kleiner of groter? Groter Kleiner

12 Omzetten van spanning Helaas!
Wordt de Uitgangsspanning kleiner of groter? Helaas! De spanning aan de uitgang is lager dan aan de ingang. Het aantal windingen aan de uitgang is óók lager dan aan de ingang.

13 Omzetten van spanning met de overzetverhouding
Invullen Overzetverhouding n2:n1 = 6:8 = 0,75 Uuit = Uin x 0,75  De uitgangsspanning wordt kleiner. Goed!

14 Overzetverhouding berekenen met de in en uitgangsspanning
Je kan ook de overzetverhouding berekenen met de ingang en uitgangsspanning. Dit wil niet zeggen dat je weet hoeveel windingen de spoelen hebben! Als je de overzetverhouding hebt én het aantal windingen van 1 van de spoelen, kun je het aantal windingen van de andere spoel berekenen. Een voorbeeld

15 Overzetverhouding berekenen met de in en uitgangsspanning
Uuit = Uin x (n2:n1) 23 V = 230 V x (n2:n1) (n2:n1) = 23 V / 230 V (n2:n1) = 0,1 n1= n2 : 0,1 = 4 : 0,1 = 40

16 Overzetverhouding berekenen met de in en uitgangsspanning
Uuit = Uin x (n2:n1) 23 V = 230 V x (n2:n1) EINDE (n2:n1) = 23 V / 230 V (n2:n1) = 0,1 n1= n2 : 0,1 = 4 : 0,1 = 40 16

17 Omzetten van stroom Stroom is verplaatsing
In het voorbeeld van de fiets is dit de snelheid waarmee je trapt. In deze voorbeelden neemt de verplaatsing (stroom) aan de uitgang toe.

18 Omzetten van stroom met de overzetverhouding
n1 = 8 windingen n2 = 4 windingen Iuit = Iin x (n1:n2) De plaats van de windingen wisselt voor de stroom om!

19 Omzetten van stroom met de overzetverhouding
n1 = 8 windingen n2 = 4 windingen Iuit = Iin x (n1:n2) Als het aantal windingen aan de uitgang minder is, wordt de uitgangsstroom groter!

20 Omzetten van stroom met de overzetverhouding
n1 = 8 windingen n2 = 4 windingen Iuit = Iin x (n1:n2) Invullen overzetverhouding n1:n2 = 8:4 = 2 Iuit = Iin x 2  De uitgangsstroom verdubbeld!

21 Omzetten van stroom met de overzetverhouding
n1 = 8 windingen n2 = 4 windingen Iuit = Iin x (n1:n2) EINDE Invullen overzetverhouding n1:n2 = 8:4 = 2 Iuit = Iin x 2  De uitgangsstroom verdubbeld!

22 Omzetten van vermogen In een berekening aan een ideale trafo is er geen verlies! De energie die je er in stopt komt er ook weer uit. Spanning en stroom kunnen NOOIT beide tegelijk groter worden!

23 Omzetten van vermogen Als de snelheid toe neemt, neemt de kracht af.
Denk aan hard fietsen, achter een klein tandwiel. Als de kracht toe neemt, neemt de snelheid af. Denk aan bergop rijden, achter een groot tandwiel.

24 Spanning wordt kleiner, stroom wordt groter.
Omzetten van vermogen Pin = Puit Uin x Iin = Uuit x Iuit Vb: Uin = 230 V, Uuit = 23 V, Iuit = 1 A Iin = Uuit x Iuit / Uin = Iin = 23 x 1 / 230 = 0,1 A Spanning wordt kleiner, stroom wordt groter.

25 Spanning wordt kleiner, stroom wordt groter.
Omzetten van vermogen Pin = Puit Uin x Iin = Uuit x Iuit Vb: Uin = 230 V, Uuit = 23 V, Iuit = 1 A Iin = Uuit x Iuit / Uin = Iin = 23 x 1 / 230 = 0,1 A EINDE Spanning wordt kleiner, stroom wordt groter.

26 Een Transformator bestaat minstens uit 2 spoelen
Primair = Ingang Secundair = Uitgang De primaire spanning is vaak 230 V De secundaire spanning is vaak laag

27 De meeste transformatoren zijn niet uitgevoerd met 2 losse spoelen
De meeste transformatoren zijn niet uitgevoerd met 2 losse spoelen. In plaats daarvan zijn de spoelen over elkaar heen gewikkeld. Om de trafo heen zit ook staal om het magnetische veld buitenom beter te geleiden (minder verlies).

28 Het staal bestaat uit plaatjes met isolatie ertussen om wervelstromen te voorkomen. Dit staal pakket heet een blikpakket.

29 Het staal bestaat uit plaatjes met isolatie er tussen om wervelstromen te voorkomen. Dit staal pakket heet een blikpakket. EINDE

30 Een spoel wordt een grote magneet als we er spanning opzetten.
Samen vormen de velden rond de draden één groot veld

31 Een spoel wordt een grote magneet als we er spanning opzetten.
Samen vormen de velden rond de draden één groot veld

32 Als we een kern van staal in de spoel stoppen wordt deze magnetisch

33 Als we de + en de – omdraaien, draait ook het magnetische veld om

34 Bij een U kern wordt ook het stuk staal buiten de spoel magnetisch

35 Als je nu ook een spoel om de andere poot schuift heb je weer een spoel met een magnetisch veld

36 Bij een gelijkspanning ontstaat er wel een magnetisch veld maar verder gebeurt er niets. Maar zet je een wisselspanning op de eerste spoel dan zal er een wisselend magnetisch veld ontstaan N S Door inductie zal er dan inductiespanning ontstaan in de tweede spoel

37 Als je de U kern dicht legt kan het magnetische veld beter rond waardoor er een beter rendement ontstaat. (minder verlies magnetisch veld) De spoel waar we de spanning op zetten heet de primaire spoel N S De spoel waar we de spanning afhalen heet de primaire spoel

38 Als je de U kern dicht legt kan het magnetische veld beter rond waardoor er een beter rendement ontstaat. (minder verlies magnetisch veld) De spoel waar we de spanning op zetten heet de primaire spoel EINDE N S De spoel waar we de spanning afhalen heet de primaire spoel

39 Opwekking van spanning
Alleen een spanning TIJDENS de beweging Magneet, beweegt de spoel in Het magnetisch veld in de spoel neemt toe Spoel wekt een spanning op

40 Opwekking van spanning
Magneet, beweegt de spoel uit Alleen een spanning TIJDENS de beweging Het magnetisch veld in de spoel neemt af S N Ook nu wekt de spoel een spanning op

41 Bij tegengestelde beweging is de opgewekte inductie spanning ook tegengesteld

42 We weten nu dat je een wisselspanning opwekt met een wisselend magnetische veld in een spoel.
Maar het werkt ook andersom! Us=115V Up = 230 V 3: Dit wisselend magnetisch veld wekt in de andere spoel weer een wisselspanning op. 1: De wisselspanning op de spoel wekt een wisselend magnetisch veld op. 2: Het wisselend magnetisch veld gaat door de kern.

43 Inductiespanning is altijd een wisselspanning
Up Us Spanning primair Spanning secundair Up = de spanning die je er opzet Us = de spanning die je er afhaalt

44 wikkelingen secundair
De spanning verandering hangt af van de verhouding tussen het aantal wikkelingen Np Ns Up Us Spanning primair wikkelingen secundair Spanning secundair wikkelingen primair =

45 wikkelingen secundair
Reken voorbeeld Ns = 4 Np = 8 Us = ??? Up = 230 V wikkelingen secundair wikkelingen primair =

46 wikkelingen secundair
Reken voorbeeld Ns = 4 Np = 8 Us = ??? 115 V Up = 230 V wikkelingen secundair wikkelingen primair Us = 115 V Us = ??? =

47 Je kunt met een transformator de spanning verlagen, maar ook vergroten
Up Us Us Up Transformator die de spanning verlaagt Transformator die de spanning verhoogt Maar !!

48 Bij een ideale transformator (een transformator zonder verlies)
Je verliest aan stroom wat je aan spanning verdient Bij een ideale transformator (een transformator zonder verlies) Is het vermogen wat je er in stopt het zelfde als het vermogen wat er uit komt. Daar waar stroom door een draad gaat is er sprake van energieverlies in de vorm van warmteontwikkeling Dus de ideale transformator bestaat niet. Er is altijd verlies maar dat verwaarlozen we nu. Pp = Ps

49 Je verliest aan stroom wat je aan spanning verdient
Ps = Us X Is Pp = Up X Ip Up X Ip = Us X Is

50 Je verliest aan stroom wat je aan spanning verdient
EINDE Ps = Us X Is Pp = Up X Ip Up X Ip = Us X Is

51 Bronnen www.exploratorium.edu www.schmidbauer.net

52 © A. A. M. Schilders, H. H. T. J. M. Doedee, P. P. A
© A.A.M. Schilders, H.H.T.J.M. Doedee, P.P.A. Siroen 2008 Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar worden gemaakt door middel van druk, fotokopie of op andere wijze ook, zonder voorafgaande toestemming van de uitgever. De uitgever kan niet aansprakelijk worden gesteld voor persoonlijke of materiële schade, veroorzaakt door onjuistheden in deze uitgave. Intellectuele eigendomsrechten: In deze lesstof bevatten elementen waarop intellectuele eigendomsrechten van derden rusten, te denken is onder andere aan: logo’s, teksten, beelden, tekeningen, animaties, foto’s en grafische vormgeving. Mede om de belangen van derden te beschermen is de inhoud van deze lesstof alleen bestemd voor persoonlijk, informatief en niet commercieel gebruik conform de educatieve doelstelling. Voor elk ander gebruik is vooraf uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van de auteur vereist.