En af de store fordele ved vekselspænding (AC) er, at spændingsniveauet nemt kan reguleres op eller ned ved hjælp af en transformer.. Men hvad er en transformer, og hvordan virker den? Jeg vil over et række indlæg forklare, hvad en transformer er, samt hvordan man beregner på den.
Transformerens opbygning
En transformer er opbygget af en jernkerne, hvorpå viklingerne til transformeren er viklet omkring. Det er normaltvis to sæt viklinger – nemlig primær og sekundær viklingerne. Antallet af viklingerne i hvert sæt anhænger, forskellige faktor som faser mm. Antallet af viklinger omkring jernkernen definerer omsætningsforholdet. Omsætningsforholdet er det tal, der forklarer forskellen mellem strøm og spænding på primær- og sekundærsiden af transformeren. I den type transformer, der anvendes de fleste steder, er primære- og sekundære viklinger adskilt, forstået på den måde, at de ikke har elektrisk forbindelse med hinanden. I elfaglig terminologi kaldes dette galvanisk adskillelse — primær- og sekundærsiden har ingen direkte elektrisk forbindelse.💡 Huskeregel: Omsætningsforholdet n fortæller dig, hvor mange gange spændingen ændres. Har transformeren n = 25, er primærspændingen 25 gange højere end sekundærspændingen.
Transformeren virkemåde
En transformer anvendes normalt til at ændre spændingsniveauet. Eksempelvis transformerstationerne rundt i landet konverterer spændingen fra et spændingsniveau til et andet. De reducerer spændingen fra typisk 10–15 kV til det 400 V net, vi anvender i hus- og industriinstallationer. Transformere findes i en mange størrelser og spændinger. En transformer kan ligeledes anvendes i maskintavler, til at galvanisk adskille styrespændingen fra effektkredsen.
Energien overføres fra primær- til sekundærsiden ved først at blive omdannet til magnetisk energi i jernkernen og derefter tilbage til elektrisk energi i sekundærviklingen.
På både primær- og sekundærsiden er der viklet en spole (tråd). Antallet af viklingerne varierer alt efter transformeren opbygning og formål. Forskellen på antallet af viklinger kaldes omsætningsforholdet og har symbolet ’n’.
![\[n=\frac{N_1}{N_2}\]](https://elbogen.dk/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-14b80de5de713d3a8c05f4e61a10810a_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Ud fra ovenstående formel, kan omsætningsforholdet af transformeren beregnes. Omsætningsforholdet anvendes til at beregne spænding og strøm på henholdsvis primær- og sekundærsiden.
![\[n=\frac{U_1}{U_2}=\frac{I_2}{I_1}\]](https://elbogen.dk/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b67b9e4cccfe5b9e2de174505bfa8561_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Bemærk, at strømmen er omvendt i overstående formel. Dette skyldtes at strømmen stiger, hvis spændingen falder. Stiger spændingen, vil strømmen derimod falde. Forklaring skal findes i Ohms lov, og at vi har den samme effekt på begge sider af transformeren.
Har du en transformer med en omsætnings på 25, og du påtrykker en spænding på 10.000V på primærsiden, vil du få en spænding på sekundærsiden der er:
![\begin{align*}& n=\frac{U_1}{U_2} \\&\Updownarrow \\&U_2=\frac{U_1}{n} =\frac{10.000 [V]}{25} = 400 [V]\end{align*}](https://elbogen.dk/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-85bf928423f32938368bfad58f8baba9_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
⚠️ Faldgrube: Bemærk at strøm og spænding ændrer sig modsat i en transformer — falder spændingen, stiger strømmen tilsvarende. Effekten er den samme på begge sider (når vi ser bort fra tab).
Hvordan virker transformeren?
Som nævnt tidligere, er primær- og sekundærviklingen adskilt fra hinanden, så de ingen elektrisk forbindelse har. Så hvordan overføres energien fra den ene vikling til den anden?
Viklingerne i transformeren er egentlig en stor spole, og påtrykker du spolen vekselspændingen, vil der omkring spolen dannes en magnetisk felt. Da metal er magnetisk, vil den store jernkerne forstærke det magnetiske felt og transporterer det over til sekundærviklingen. Her vil den modsatte effekt opstå, hvor den magnetiske felt vil inducere en spænding.
Hver vikling omkring jernkernen svarer til en spænding. Denne spændingen er ens på primær- og sekundærsiden af transformeren.
Hvis vi tager et nemt eksempel, og du har 24 viklinger på primærsiden, og påtrykker den 24V. Så svarer hver vikling til 1V. Har du så på sekundærsiden 12 viklinger, vil du derfor have en spænding på 12V på sekundærsiden.
En transformer er opgivet med en maksimalt belastning opgivet i VA (Volt Ampere), der er den tilsyneladende effekt, altså den samlede effekt af reaktiveffekten (Q) og virkeeffekten (P).
Effekten er den samme på begge side, altså optager du en effekt på 2 kVA på primærsiden, så er dit forbrug også 2 kVA på sekundærsiden af transformeren (Hvis vi ser bort fra tab). leo. 📝 Kontroltjek: Når du dimensionerer forsyningen til en transformer, skal du altid bruge den tilsyneladende effekt S i [VA] — ikke virkeeffekten P i [W]. Transformerens mærkeplade angiver altid VA.
FAQ – Ofte stillede spørgsmål
Hvad er en transformer?
En transformer er en elektrisk komponent, der kan ændre spændingsniveauet i et vekselstrømskredsløb op eller ned. Den er opbygget af en jernkerne med to eller flere viklinger – en primær- og en sekundærvikling.
Hvad er omsætningsforholdet i en transformer?
Omsætningsforholdet (n) er forholdet mellem antallet af viklinger på primær- og sekundærsiden. Det fortæller, hvor meget spændingen ændres. Formlen er n = N1/N2 = U1/U2.
Hvad betyder galvanisk adskillelse?
Galvanisk adskillelse betyder, at primær- og sekundærsiden af transformeren ikke har nogen direkte elektrisk forbindelse. Energien overføres udelukkende via det magnetiske felt i jernkernen. Det anvendes bl.a. i maskintavler til at adskille styrespændingen fra effektkredsen.
Hvordan overføres energi i en transformer?
Energien overføres ved, at vekselspændingen på primærsiden skaber et vekslende magnetfelt i jernkernen. Dette magnetfelt inducerer en spænding i sekundærviklingen. Energien omdannes altså fra elektrisk til magnetisk og tilbage til elektrisk energi.
Hvad er en transformers effekt opgivet i?
En transformers maksimale belastning opgives i VA (Volt-Ampere), som er den tilsyneladende effekt. Den tilsyneladende effekt er den samlede effekt af virkeeffekten (P) og reaktiveffekten (Q).
