Ringkerntransformatoren

Wat is een ringkerntransformator?

Transformatoren worden ook wel omvormer genoemd. Als elektrotechnische componenten worden transformatoren gebruikt om wisselspanningen te transformeren naar een lager of hoger spanningsniveau, of om een galvanische scheiding tot stand te brengen tussen de ingangs- en uitgangszijde.

Transformatoren bestaan uit twee of meer spoelen van koperdraad gewikkeld op een ijzeren of ferrietkern. Het aantal windingen van de primaire en secundaire wikkelingen bepaalt de verhouding van de ingangs- en uitgangsspanning. Bijvoorbeeld, als een transformator een wikkelverhouding van 20:1 heeft, zet hij een ingangsspanning van 230 volt om in 11,5 volt aan de uitgangszijde.

In tegenstelling tot conventioneel ontworpen transformatoren, waarbij de ijzeren kern bestaat uit een U- of E-vormig pakket van plaatmetaallaminaten, wordt in een ringkerntransformator een ringvormige kern gebruikt. Deze kern bestaat hetzij uit zacht magnetisch, ferritisch materiaal, dat door een sinter- of persprocédé in de gewenste vorm wordt gebracht, hetzij uit ringvormige stroken plaatstaal, die van elkaar geïsoleerd zijn. Vanwege de gesloten ringkern kunnen ringkerntransformatoren alleen met speciale machines worden gewikkeld.
In vergelijking met transformatoren van conventioneel ontwerp bieden ringkerntransformatoren een hele reeks voordelen: Hun vermogensdichtheid is groter, zodat een compactere en lichtere ringkerntransformator volstaat voor hetzelfde vermogen. Toroïdale transformatoren veroorzaken aanzienlijk minder zwervende magnetische velden, zijn minder gevoelig voor storende bromgeluiden en nemen aanzienlijk minder stroom op in onbelaste toestand. Zij veroorzaken echter relatief hoge stroompieken (inschakelstromen) tijdens het inschakelproces, omdat er geen luchtspleten zijn zoals bij transformatoren met U- of E-kernen.

Welke soorten ringkerntransformatoren zijn er?

Ringkerntrafo's zijn verkrijgbaar in diverse uitvoeringen, aangepast aan verschillende toepassingen. Naast verschillende wikkelverhoudingen voor alle gangbare spanningen, zijn er modellen met een overbrengingsverhouding van 1:1; zij dienen als scheidingstransformatoren. Transformatoren met een factor 2:1 of 1:2 passen apparaten aan voor werking op 115 volt wisselstroom naar een 230 volt net of omgekeerd. Vaak zijn er meerdere wikkelingen, zodat aan secundaire zijde verschillende spanningen uit één transformator kunnen worden gehaald en de transformator aan primaire zijde gelijkelijk op 115 en 230 volt netspanning kan worden gebruikt.  

Voor laagspanningsverlichting worden transformatoren gebruikt met een aantal windingen van 20:1 (bij een netspanning van 230 V). Zij leveren 11,5 V aan de secundaire zijde voor halogeenlampen. Deze ringkerntransformatoren zijn ook verkrijgbaar ingekapseld in witte plastic bekers voor eenvoudige en onopvallende plafondmontage. Temperatuur- en overbelastingszekeringen kunnen worden geïntegreerd. De aansluitingen van ringkerntransformatoren zijn meestal uitgevoerd als vrije kabeleinden; speciale types kunnen ook worden voorzien van vaste aansluitstekkers, schroefklemmen of soldeerpennen. Net als conventionele transformatoren zijn ringkerntransformatoren verkrijgbaar in volledig ingekapselde versies.

Waar moet u op letten als u ringkerntransformatoren koopt?

Een hoog elektrisch rendement en lage nullastverliezen hebben een gunstig effect op de bedrijfskosten. Het volgende geldt: hoe krachtiger een ringkerntransformator is, des te opvallender zijn deze aspecten in de praktijk. Zeer hoogwaardige en efficiënte ringkerntransformatoren kunnen rendementen tot 98% behalen. Een zo hoog mogelijk rendement bespaart niet alleen energie, maar leidt ook tot minder warmteverlies en minder koeling.
Gedeeltelijk en vooral volledig ingekapselde ringkerntransformatoren zijn bijzonder stil met betrekking tot storende bromgeluiden bij werking op 50- of 60-Hertz-netwerken. Een potting compound dempt bovendien de minimale trillingen van de spoelwindingen, zodat de storende netbrom praktisch niet meer waarneembaar is.

Praktische tip voor het gebruik van ringkerntransformatoren

Gebruik, indien mogelijk, ringkerntransformatoren in het bereik van 50 tot 100% van hun nominaal vermogen. Hun efficiëntie is dan het beste. Grotere ringkerntransformatoren kunnen leiden tot ongewenste uitschakeling van vermogensschakelaars vanwege hun relatief hoge inschakelstromen. Dergelijke problemen kunnen worden opgelost door een transformator-schakelrelais aan te sluiten of anders met inschakelstroombegrenzers (NTC).  

Veelgestelde vragen over ringkerntransformatoren

Waarom moet een ringkerntransformator voor 12 volt halogeenlampen zo mogelijk met zijn nominale vermogen worden belast?

De nullastspanning van transformatoren is aanzienlijk hoger dan de uitgangsspanning onder belasting. Laagbelaste transformatoren hebben dienovereenkomstig hogere uitgangsspanningen, die in de praktijk leiden tot een sterk verminderde levensduur van de lampen als gevolg van overspanning. Om dezelfde reden moeten defecte lampen altijd snel worden vervangen.

Waarom is de uitgangsspanning van een ringkern stabieler onder belasting?

De praktisch onbestaande luchtspleet leidt niet alleen tot een aanzienlijk lager zwervend magnetisch veld, maar zorgt ook voor een lagere impedantie. Onder belasting "knikt" de transformator dus niet zo sterk als een vergelijkbare transformator van conventioneel ontwerp.