Transformator: wikkelverhouding, spanning en stroom
Bereken de secundaire spanning en stroom van een transformator uit de wikkelverhouding. Voor een ideale trafo geldt Np/Ns = Vp/Vs = Is/Ip.
Rekenmachine
Bij 230 V primair en 1.000/52 windingen is de secundaire spanning 12,0 V en de secundaire stroom 19,2 A. De trafo verlaagt (omlaag-trafo) de spanning.
Een transformator koppelt twee spoelen via een gemeenschappelijke ijzeren kern. Een wisselende stroom in de primaire wikkeling wekt een wisselend magnetisch veld op, dat in de secundaire wikkeling een spanning induceert. De verhouding tussen de spanningen is precies gelijk aan de verhouding tussen het aantal windingen: Vp/Vs = Np/Ns. Meer windingen aan de secundaire zijde geven een hogere spanning (omhoog-trafo), minder windingen een lagere spanning (omlaag-trafo).
Voor de stroom geldt het omgekeerde. Omdat een ideale transformator geen vermogen verbruikt, moet het primaire vermogen gelijk zijn aan het secundaire: Vp·Ip = Vs·Is. Een trafo die de spanning halveert, verdubbelt dus de beschikbare stroom (en omgekeerd). Deze calculator rekent de secundaire spanning, de secundaire stroom, de wikkelverhouding en het overgedragen vermogen uit — allemaal op basis van vaste natuurkunde, dus onderhoudsvrij.
Omhoog of omlaag?
Is Np groter dan Ns, dan daalt de spanning en stijgt de stroom (een typische voedingstrafo van 230 V naar bijvoorbeeld 12 V). Is Ns groter, dan stijgt de spanning. Zijn ze gelijk, dan krijg je een scheidingstransformator: dezelfde spanning, maar galvanisch gescheiden van het net.
De formule
Vp / Vs = Np / Ns = Is / Ip (ideale trafo)\nVs = Vp · Ns / Np\nIs = Ip · Np / Ns\nVp · Ip = Vs · Is (vermogen blijft gelijk)
- Vp, Vs — primaire en secundaire spanning (V)
- Np, Ns — aantal windingen primair / secundair
- Ip, Is — primaire en secundaire stroom (A)
De wikkelverhouding Np:Ns bepaalt alles. Een verhouding van 2:1 halveert de spanning en verdubbelt de stroom.
Uitgewerkt voorbeeld
Een nettrafo: Vp = 230 V, Np = 1000 windingen, Ns = 52 windingen, primaire stroom Ip = 1 A.
Vs = 230 · 52/1000 = 11,96 V — dus bijna 12 V. De wikkelverhouding is 1000/52 ≈ 19,2:1. De secundaire stroom is Is = 1 · 1000/52 ≈ 19,2 A, en het (ideale) vermogen is 230 · 1 = 230 W, dat aan beide zijden gelijk blijft.
Het « waarom » & de praktijk
Deze calculator gaat uit van een ideale transformator zonder verliezen. In werkelijkheid is er altijd verlies door de weerstand van het koperdraad (kopperverlies), door wervelstromen en hysterese in de kern (ijzerverlies) en door lekflux. De werkelijke secundaire spanning ligt daardoor iets lager dan de berekende, zeker onder belasting, en het rendement is typisch 85–98 %. Reken de berekende waarden dus als bovengrens en houd marge aan.
Veiligheidswaarschuwing: de netspanning van 230 V is levensgevaarlijk. Werk nooit aan een transformator die op het net is aangesloten zonder de juiste kennis, isolatie en beveiliging. Een scheidingstransformator, een aardlekschakelaar en een correct gedimensioneerde zekering zijn essentieel. Twijfel je, laat netvoedingen dan aansluiten door een gekwalificeerd persoon.
Voor de stroom- en vermogensberekening aan de secundaire kant kun je verder rekenen met de wet van Ohm en de vermogen- en energiecalculator. Wil je de uitgangsspanning verder verlagen naar een logiekniveau, dan helpt een spanningsdeler (alleen voor lichte belasting).