Transformatoren rechtstreeks van de fabrikant

＜b＞Transformatoren＜/b＞ zijn elektrische componenten voor het overbrengen van elektrische energie tussen inductief gekoppelde wikkelingen. Een ＜b＞transformator＜/b＞ werkt met een in de tijd variërend magnetisch veld en heeft daarom wisselspanning of een geschakelde spanning nodig.＜br＞\n＜br＞\nAfhankelijk van de opbouw verandert een transformator het spanningsniveau, scheidt hij stroomcircuits galvanisch of draagt hij elektrische signalen over. De termen ＜b＞‘transformator’＜/b＞ en ＜b＞‘spanningsomvormer’＜/b＞ worden soms op vergelijkbare wijze gebruikt, maar beschrijven technisch gezien niet altijd dezelfde functie. Transformatoren worden vaak gebruikt voor signaaloverdracht. Spanningsomvormers kunnen ook elektronische schakelingen aanduiden zonder klassieke magnetische transformator.＜br＞

In de primaire wikkeling wekt de aangelegde ＜b＞primaire spanning＜/b＞ een wisselende magnetische flux op in de kern. Deze magnetische flux doordringt de secundaire wikkeling en wekt daar een ＜b＞secundaire spanning＜/b＞ op.＜br＞\n＜br＞\nDe ideale ＜b＞overbrengingsverhouding＜/b＞ volgt de verhouding tussen het aantal windingen. Als de secundaire wikkeling minder windingen heeft dan de primaire wikkeling, daalt de spanning. Bij meer windingen stijgt deze. Het overdraagbare vermogen wordt beperkt door de kerndoorsnede, de frequentie, de draaddoorsnede, de koeling en de toegestane opwarming.＜br＞\n＜br＞\nIn de praktijk treden koperverliezen, kernverliezen en magnetische strooistromen op. Deze veroorzaken spanningsval en warmteontwikkeling. De ＜b＞nullaststroom＜/b＞ bestaat voornamelijk uit de ＜b＞magnetisatiestroom＜/b＞ en de componenten ter compensatie van de kernverliezen.＜br＞

Het type wordt bepaald door de beveiligingsfunctie, het spanningsniveau, het vermogen, de frequentie en de inbouwsituatie.＜br＞\n＜ul＞＜li＞＜b＞Kleine transformatoren＜/b＞ voorzien compacte elektronische apparaten, besturingssystemen en printplaten van stroom. ＜/li＞＜li＞＜b＞Spaartransformatoren＜/b＞ passen spanningen aan met behulp van een gemeenschappelijke wikkeling. Ze bieden geen galvanische scheiding. ＜/li＞＜li＞＜b＞Scheidingstransformatoren＜/b＞ scheiden twee stroomcircuits elektrisch van elkaar en worden gebruikt voor beveiliging, testdoeleinden en storingsarme voedingen. ＜/li＞＜li＞＜b＞Veiligheidstransformatoren＜/b＞ genereren beschermende laagspanning voor toepassingen met verhoogde eisen aan de persoonlijke veiligheid. ＜/li＞＜li＞＜b＞Ringkerntransformatoren＜/b＞ hebben een compacte bouwvorm en een laag extern ＜b＞strooiveld＜/b＞, maar kunnen hoge inschakelstroom veroorzaken. ＜/li＞＜li＞＜b＞Printtransformatoren＜/b＞ en ＜b＞printplaattransformatoren＜/b＞ worden rechtstreeks op printplaten gemonteerd. ＜/li＞＜li＞＜b＞Netvoedingstransformatoren＜/b＞ werken doorgaans op de netfrequentie en voeden apparaten of besturingen. ＜/li＞＜li＞＜b＞Planaire transformatoren＜/b＞ maken gebruik van vlakke wikkelingsstructuren en zijn geschikt voor compacte vermogenselektronische modules. ＜/li＞＜li＞＜b＞Impulstransformatoren＜/b＞ geven korte elektrische impulsen of stuursignalen door bij galvanische scheiding. ＜/li＞＜li＞＜b＞Hoogfrequentietransformatoren＜/b＞ en ＜b＞transformatoren voor schakelende voedingen＜/b＞ werken met verhoogde schakelfrequenties en vereisen daarvoor geschikte ferrietmaterialen. ＜/li＞＜/ul＞De term ＜b＞vermogenstransformatoren＜/b＞ wordt meestal gebruikt voor grotere transformatoren voor energieoverdracht. Het aanbod dat op de ROTIMA-pagina wordt beschreven, richt zich daarentegen op transformatoren en wikkelmaterialen voor apparaten, elektronica en industriële toepassingen.＜br＞

Een transformator bestaat in wezen uit een magnetische kern, wikkelingen, isolatie, aansluitingen en eventueel een behuizing of gietmassa. Voor uitvoeringen met netfrequentie wordt vaak gelaagde elektrisch plaatstaal gebruikt. Bij hogere frequenties wordt meestal een ＜b＞ferrietkern＜/b＞ toegepast. ＜br＞\n＜br＞\nDe wikkelingen bestaan doorgaans uit geïsoleerde koperdraad. De draaddiameter en de opbouw van de wikkeling zijn afhankelijk van de stroomsterkte, de frequentie, de warmteontwikkeling en de beschikbare wikkelruimte. Bij hoge frequenties kan hoogfrequente litzedraad de verliezen als gevolg van stroomverplaatsing verminderen.＜br＞\n＜br＞\nDe ＜b＞wikkelingsisolatie＜/b＞ moet voldoen aan de bedrijfsspanning, testspanning en temperatuurklasse. Hieronder vallen gelakte draden, isolatiefolies, banden, spoelkernen en gietmaterialen. ROTIMA AG specificeert voor klantspecifieke inductoren een UL-gecertificeerd isolatiesysteem met UL-dossier E346192 en klasse F. ＜br＞

Die Auslegung beginnt mit Primärspannung, Sekundärspannung, Frequenz, Ausgangsstrom, Nennleistung und Betriebsart. Aus Spannung, Frequenz, Kernquerschnitt und zulässiger Flussdichte wird die erforderliche Windungszahl abgeleitet. Der Drahtquerschnitt folgt aus Strombelastung, zulässiger Stromdichte und thermischer Grenze.

Anschließend werden Kupferverluste und Kernverluste berechnet. Beide bestimmen den Wirkungsgrad und den erwarteten Temperaturanstieg. Zusätzlich müssen Spannungsregelung, Leerlaufstrom, Einschaltstrom, Kurzschlussverhalten und Isolation geprüft werden.

Für eine kundenspezifische Auslegung betrachtet unser Engineering außerdem Bauraum, Befestigung, Anschlusslage, Kühlung, Lastprofil und EMV Anforderungen. ROTIMA AG setzt nach eigenen Angaben 2D und 3D FEM Verfahren ein, um elektrische, thermische und mechanische Eigenschaften zu simulieren und vor der Serienfreigabe zu validieren.

Gebräuchliche Kernformen sind EI-Kern, UI-Kern, M-Kern, Toroidkern und planare Kerne. Die Kernform beeinflusst Wickelraum, Bauhöhe, Montage, Streufeld, Materialverbrauch und Fertigungsaufwand.

EI Kerne sind weit verbreitet und wirtschaftlich herstellbar. UI Kerne bieten konstruktive Freiheiten bei Wicklung und Montage. M Kerne ermöglichen kompakte Transformatoren und können als offene, vergossene oder streuarme Ausführung gefertigt werden. Ein Toroidkern bildet einen geschlossenen magnetischen Kreis und wird für Ringkerntransformatoren verwendet.

Planare Kerne werden mit flachen Wicklungen kombiniert. Sie eignen sich besonders für geringe Bauhöhen und höhere Frequenzen. Die Auswahl darf nicht nur anhand der Abmessungen erfolgen, da Kernmaterial, Luftspalt, Sättigungsgrenze und Verlustverhalten ebenfalls berücksichtigt werden müssen.

Transformatorgeräusche entstehen hauptsächlich durch periodische Formänderungen des magnetisierten Kernmaterials und durch mechanische Kräfte zwischen Wicklungen und Blechen. Bei Netzfrequenz tritt das hörbare Grundgeräusch häufig mit der doppelten Netzfrequenz auf.

Eine zu hohe Flussdichte, Gleichspannungsanteile im Netz, lockere Kernpakete oder mechanische Resonanzen können das Brummen verstärken. Auch Überlastung oder eine ungeeignete Befestigung übertragen Schwingungen auf das Gehäuse.

Eine fachgerechte Auslegung, ein stabil aufgebauter Kern, geeignete Befestigung und Vakuumimprägnierung können die mechanische Bewegung reduzieren. Vollständig geräuschlos sind magnetische Bauteile unter realen Betriebsbedingungen jedoch nicht grundsätzlich.

Die anzuwendende Norm hängt von Transformatorart, Spannung, Leistung, Einsatzgebiet und Absatzmarkt ab. Für Transformatoren kleiner und mittlerer Leistung ist die Normenreihe EN IEC 61558 häufig relevant. Sie enthält allgemeine Anforderungen und besondere Teile für unterschiedliche Schutzfunktionen und Anwendungen.

ROTIMA AG nennt für Entwicklung und Berechnung unter anderem EN 61558, UL 5085 und IEC 60076. Für Werkstoffe und Isolationssysteme werden außerdem UL 94, IEC 60216 und IEC 60085 angegeben.

IEC 60076 betrifft Leistungstransformatoren und deren Prüfung. UL 5085 behandelt Niederspannungstransformatoren für den nordamerikanischen Markt. Welche Norm verbindlich ist, muss im Projekt anhand des vorgesehenen Produkts und der späteren Zulassung festgelegt werden.

Der Wirkungsgrad von Trafos ist das Verhältnis der abgegebenen Wirkleistung zur aufgenommenen Wirkleistung. Er hängt stark von Leistung, Bauart, Frequenz, Kernmaterial und Belastung ab. Ein pauschaler Wert ist deshalb technisch nicht belastbar.

Bei geringer Belastung dominieren die weitgehend lastunabhängigen Kernverluste. Mit zunehmendem Strom steigen die Kupferverluste quadratisch an. Der höchste Wirkungsgrad liegt daher meist in einem bestimmten Bereich unterhalb oder nahe der Nennlast.

Für die Projektauslegung betrachtet ROTIMA AG nicht nur einen Spitzenwert. Unsere Ingenieure bewerten den realen Lastzyklus, die Leerlaufzeiten, die Umgebungstemperatur und die zulässige Erwärmung. So lässt sich vermeiden, dass ein überdimensionierter Transformator dauerhaft unnötige Leerlaufverluste verursacht oder ein zu kleiner Trafo thermisch überlastet wird.

Die IP Schutzart beschreibt den Schutz eines Gehäuses gegen Berührung, Fremdkörper und Wasser. Offene Transformatoren besitzen ohne zusätzliches Gehäuse keine mit einer gekapselten Baugruppe vergleichbare Schutzwirkung. Durch Gehäuse, Tränkung oder Verguss kann der Schutz erhöht werden.

ROTIMA AG nennt für kundenspezifische Wickelgüter Vakuumtränkung und vollvergossene Baugruppen bis zu erhöhten IP Anforderungen. Eine konkrete IP Schutzart darf erst nach konstruktiver Auslegung und entsprechender Validierung angegeben werden.

Temperaturklassen und Isolationsklassen legen fest, für welche thermische Beanspruchung ein Isolationssystem geeignet ist. Häufige Klassen sind A, E, B, F und H. Sie entsprechen unterschiedlichen zulässigen Grenztemperaturen. ROTIMA AG dokumentiert ein UL gelistetes Isolationssystem der Klasse F. Die tatsächlich zulässige Betriebstemperatur hängt zusätzlich von Umgebungstemperatur, Temperaturanstieg und vorgesehener Lebensdauer ab.

De keuring van een transformator is afhankelijk van het type en de norm. Typische keuringen hebben betrekking op de overbrengingsverhouding, de nullastspanning, ＜b＞de nullaststroom＜/b＞, de wikkelingsweerstand, de isolatieweerstand, de spanningsvastheid en de elektrische veiligheid.＜br＞＜br＞Onder belasting worden de uitgangsspanning, de opwarming en de verliezen getest. Afhankelijk van de toepassing komen daar kortsluitproeven, piekspanningsproeven, metingen van gedeeltelijke ontladingen of metingen van het magnetische strooiveld bij.＜br＞＜br＞Onze validatie kan elektrische meetwaarden, thermische tests en gedocumenteerde testrapporten omvatten. ROTIMA AG noemt bovendien röntgenanalyses voor de controle van verborgen soldeerverbindingen, laagstructuren en mogelijke gietfouten. De concrete testvolgorde wordt vastgesteld op basis van de productspecificatie en de toepasselijke norm.＜br＞