Hoe werkt een elektrische autotransformator?
Een elektrische autotransformator is een type transformator met een enkele wikkeling met meerdere spanningsaftakkingen. Het werkt op basis van de principes van elektromagnetische inductie.
Wanneer een wisselstroom (AC) wordt toegepast op de primaire zijde van de autotransformator, creëert dit een magnetisch veld in de wikkeling. Dit magnetische veld induceert een spanning in de wikkeling, die vervolgens wordt overgedragen naar de secundaire zijde. De primaire en secundaire zijden van de autotransformator delen een deel van de wikkeling. De spanning wordt getransformeerd door de verhouding van het aantal windingen tussen de primaire en secundaire zijden. Door verschillende secties van de wikkeling aan te tappen, kan de autotransformator de spanningsverhouding aanpassen.
Een voorbeeld: als de primaire zijde twee keer zoveel windingen heeft als de secundaire zijde, zal de secundaire spanning de helft zijn van de primaire spanning.
Voor het verlagen van de spanning wordt de primaire zijde aangesloten op een hogere spanningsaftakking, terwijl de secundaire zijde wordt aangesloten op een lagere spanningsaftakking. Dit verlaagt de spanning aan de secundaire zijde in vergelijking met de primaire zijde.
Voordelen van autotransformator technologie
De autotransformator biedt enkele voordelen ten opzichte van een traditionele transformator. Het is over het algemeen efficiënter, omdat de energie direct wordt overgedragen tussen de primaire en secundaire zijden via de gedeelde wikkeling. Bovendien is het meestal kleiner, lichter en goedkoper dan een conventionele transformator met afzonderlijke wikkelingen voor de primaire en secundaire zijden. Door de gemeenschappelijke wikkeling is er geen galvanische isolatie tussen de primaire en secundaire zijden. Er is een directe elektrische verbinding tussen de primaire en secundaire zijden, wat betekent dat als er een storing optreedt aan de ene kant, dit de andere kant kan beïnvloeden.
Elektromagnetische inductie
Elektrische transformatoren maken gebruik van elektromagnetische inductie om elektrische energie tussen verschillende spanningsniveaus over te dragen. De autotransformator bestaat uit een gemeenschappelijke wikkeling die zowel als primaire als secundaire wikkeling fungeert. De wikkeling is verdeeld in verschillende secties, en elke sectie is verbonden met een aftakking. De aftakpunten maken variaties in de spanningsverhouding mogelijk.
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 de vroege 19e eeuw en is een fundamenteel principe van elektromagnetisme. Volgens de wet van Faraday over elektromagnetische inductie, wanneer het magnetische veld door een geleider verandert, wordt er een elektromotorische kracht (EMK) geïnduceerd in de geleider. Deze geïnduceerde EMK leidt vervolgens tot de generatie van een elektrische stroom als er een gesloten geleidend pad is.
Het proces van elektromagnetische inductie kan als volgt worden samengevat:
- Veranderend magnetisch veld: wanneer een magnetisch veld dat door een geleider loopt in sterkte of richting verandert, creëert dit 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 snelheid waarmee de magnetische flux verandert.
- Elektrische stroom: als de geleider een gesloten lus vormt of is verbonden met een compleet circuit, veroorzaakt de geïnduceerde EMK dat elektrische ladingen gaan stromen, wat resulteert in een elektrische stroom.