Op- en neerwaartse transformatoren – problemen en oplossingen
1. Een transformator heeft een primaire spoel en een secundaire spoel met respectievelijk 500 en 5000 windingen. De ingangsspanning is 220 V. Wat is de uitgangsspanning?
Bekend:
Primaire spoel (N P ) = 500 windingen
Secundaire spoel (N s ) = 5000 windingen
Primaire spanning (V P ) = 220 Volt
Gevraagd: Secundaire spanning (V S )
oplossing:
V s / N s = V p / N p
V s / 5000 = 220 / 500
V s / 5000 = 0.44
V s = (0.44)(5000)
V s = 2200 Volt
2. Een transformator heeft een primaire spoel met 1200 windingen en een secundaire spoel met 1000 windingen. Als de stroom in de primaire spoel 4 Ampère is, wat is dan de stroom in de secundaire spoel?
Bekend:
Primaire spoel (N P ) = 1200 windingen
Secundaire spoel (N S ) = 1000 windingen
De stroom in de primaire spoel (IP ) = 4 Ampère
Gevraagd: De stroom in de secundaire spoel (I S )
oplossing:
I S / I P = N P / N S
De stroom in de secundaire spoel:
I S /4 = 1200/1000
I S /4 = 1.2
I S = 1.2 (4)
I S = 4.8 Ampère
3. De secundaire spanning is 220 volt en de primaire spanning is 110 volt. Een vergelijking van de secundaire spoel en de primaire spoel is dan...
Bekend:
Secundaire spanning (V S ) = 220 Volt
Primaire spanning (V P ) = 110 Volt
Gezocht: N S / N P
oplossing:
V S /V P = N S /N P
220/110 = N S / N P
22/11 = N S / N P
2/1 = N S / N P
12/6 = N S / N P
4. Wat is de primaire spanning van de transformator, gebaseerd op de onderstaande afbeelding?
Bekend:
Secundaire spanning (V S ) = 24 Volt
Primaire lussen (N P of N 1 ) = 11 N
Secundaire lussen (N S of N 2 ) = 1 N = N
Gevraagd: Primaire spanning (V P )
oplossing:
V s / N s = V p / N p
24 / N = V p / 11 N
24 / 1 = V p / 11
24 = V p / 11
V p = (24)(11)
Vp = 264 Volt
5. Wat is de ingangsspanning van de transformator , gebaseerd op onderstaande afbeelding?
Bekend:
Primaire spoel (N 1 ) = 21 N
Secundaire spoel (N 2 ) = 3 N
Secundaire spanning (V 2 ) = 20 Volt
Gevraagd: Primaire spanning (V 1 )
oplossing:
V 2 / N 2 = V 1 / N 1
20 / 3 N = V 1 / 21 N
20 / 1 = V 1 / 7
20 = V 1 / 7
V 1 = (7)(20)
V 1 = 140 Volt
6. Wat is volgens onderstaande afbeelding het aantal secundaire wikkelingen van de transformator?
Bekend:
Primaire spanning (V P ) = 220 Volt
Primaire lussen (N P ) = 200 lussen
Secundaire spanning (V S ) = 1100 Volt
Gezocht: Secundaire lussen (N S )
oplossing:
V s / N s = V p / N p
1100 Volt / N s = 220 Volt / 200 lussen
1100 / N s = 220 / 200
1100 / N s = 1.1
N s = 1100 / 1.1
Ns = 1000 lussen
7. Wat is volgens onderstaande afbeelding het aantal secundaire wikkelingen van de transformator?
Bekend:
Primaire spanning (V P ) = 220 Volt
Primaire lussen (N P ) = 200 lussen
Secundaire spanning (V S ) = 1100 Volt
Gezocht: Secundaire lussen (N S )
oplossing:
V s / N s = V p / N p
1100 / N S = 220 / 200
1100 / N S = 22 / 20
1100 / N S = 1.1
N S = 1100 / 1.1
N S = 1000
8.
| Transformator | Np | Ns | Vp | Vs | Ip | Is |
| 1 | 1000 | 120 | 12 | 0.4 | 2 | |
| 2 | 80 | 8 | 20 | 2 | 2.5 |
Bepaal N<sub> s</sub> en I<sub> p</sub> op basis van bovenstaande tabel, ervan uitgaande dat het rendement van beide transformatoren gelijk is aan 50%.
oplossing:
De formule voor het rendement van een transformator:
Bereken de Ns -waarde van transformator 1:
Bereken I p van transformator 2:
9.
Welke van de volgende beweringen over de bovenstaande afbeelding is juist?
A. Figuur 1 is een opwaartse transformator en figuur 2 is een neerwaartse transformator.
B. Figuur 1 is een step-down transformator en figuur 2 is een step-up transformator.
C. Figuren 1 en 2 tonen een step-down transformator.
D. Figuren 1 en 2 tonen een opwaartse transformator.
Het resultaat
Een opwaartse transformator verhoogt de elektrische spanning, terwijl een neerwaartse transformator de elektrische spanning verlaagt. In figuur 1 is de primaire spanning groter dan de secundaire spanning (20 Volt > 5 Volt), dus figuur 1 is een neerwaartse transformator. In figuur 2 is de primaire spanning kleiner dan de secundaire spanning (5 Volt < 40 Volt), dus figuur 2 is een opwaartse transformator.
Het juiste antwoord is B.
10.
Als de primaire spoel 800 windingen heeft, bepaal dan de secundaire spoel.
Bekend:
Primaire lussen = N p = 800 lussen
Primaire spanning = V P = 220 Volt
Secundaire spanning = V S = 55 Volt
Gezocht: Secundaire lussen (N S )
oplossing:
V s / N s = V p / N p
55 / N s = 220 / 800
55 / N s = 22 / 80
N S = (80)(55) / 22
N S = 4400 / 22
N S = 200 lussen
11.
De juiste bewering over transformatoren P en Q is...
A. P is een step-down transformator omdat I s < I p
B. P is een opwaartse transformator omdat Vp < Vs.
C. Q is een opwaartse transformator omdat Vp > Vs.
D. Q is een opwaartse transformator omdat I s > I p
Het resultaat
P is een opwaartse transformator omdat de primaire spanning ( Vp = 110 V) lager is dan de secundaire spanning (Vs = 200 V).
Q is een step-down transformator omdat de primaire spanning (Vp = 220 V) groter is dan de secundaire spanning (Vs = 110 V).
Het juiste antwoord is B.
- Wat is de belangrijkste functie van een transformator?
- AntwoordDe primaire functie van een transformator is het veranderen van de spanning van een wisselstroombron. Dit gebeurt door de spanning te verhogen (opwaarderen) of te verlagen (afwaarderen), afhankelijk van de behoeften van de toepassing.
- Wat is het verschil in functie tussen opwaartse en neerwaartse transformatoren?
- AntwoordEen opwaartse transformator verhoogt de spanning van de primaire naar de secundaire spoel, terwijl een neerwaartse transformator de spanning van de primaire naar de secundaire spoel verlaagt.
- Wat is het verband tussen het aantal windingen in de primaire en secundaire spoel van een transformator en de spanningsomzetting ervan?
- AntwoordDe spanningsomzettingsverhouding is rechtstreeks evenredig met de wikkelverhouding. Als de secundaire spoel meer windingen heeft dan de primaire spoel, is het een opwaartse transformator, en omgekeerd. De spanning in elke spoel is evenredig met het aantal windingen in die spoel.
- Waarom is het nodig om de spanning te verhogen bij het transporteren van elektrische energie over lange afstanden?
- AntwoordHet verhogen van de spanning verlaagt de stroomsterkte bij een gegeven vermogen, wat op zijn beurt de weerstandsverliezen in transmissielijnen vermindert. Een lagere stroomsterkte betekent ook dat dunnere draden gebruikt kunnen worden, die goedkoper en gemakkelijker te hanteren zijn.
- Waarom ontvangen huizen doorgaans elektriciteit met een veel lagere spanning dan de spanning die voor het elektriciteitsnet wordt gebruikt?
- AntwoordHogere spanningen zijn weliswaar efficiënt voor transmissie, maar gevaarlijk voor huishoudelijk gebruik. Daarom worden, voordat de elektriciteit huizen binnenkomt, transformatoren gebruikt om de spanning te verlagen tot een veiliger niveau voor huishoudelijke apparaten en elektronica.
- Gaat er energie verloren wanneer elektriciteit in een transformator van de ene spanning naar de andere wordt omgezet?
- AntwoordIdeale transformatoren zouden geen energieverlies hebben, maar in de praktijk treden er wel degelijk verliezen op. Deze verliezen worden voornamelijk veroorzaakt door weerstandsverwarming in de spoelen en magnetische verliezen in de kern. Desondanks zijn transformatoren over het algemeen zeer efficiënt, vaak met een rendement van meer dan 90-95%.
- Wat is het belang van het kernmateriaal van een transformator?
- AntwoordHet kernmateriaal speelt een belangrijke rol in de efficiëntie en werking van de transformator. Het is doorgaans gemaakt van ijzer of ferriet, wat helpt bij het geleiden van de magnetische flux tussen de primaire en secundaire spoelen. De eigenschappen van het kernmateriaal beïnvloeden de efficiëntie van de transformator, de magnetische verliezen en het vermogen om de flux te geleiden zonder verzadigd te raken.
- Kunnen transformatoren werken met gelijkstroom (DC)?
- AntwoordNee, transformatoren hebben een veranderende magnetische flux nodig om spanning op te wekken, en die wordt geleverd door wisselstroom (AC). Bij gelijkstroom (DC) is er, zodra de stroom stabiliseert, geen veranderende flux meer en wordt er dus geen spanning opgewekt in de secundaire spoel.
- Waarom zou een step-down transformator gebruikt worden in elektronische apparaten zoals opladers?
- AntwoordVeel elektronische apparaten werken op een lagere spanning dan de standaard netspanning. Een step-down transformator in een oplader of adapter verlaagt de spanning tot een niveau dat geschikt is voor het apparaat, zodat het veilig en efficiënt kan werken.
- Hoe beïnvloeden veranderingen in de belasting (zoals het gebruik van meer of minder apparaten) de uitgangsspanning van een transformator?
- AntwoordIn een ideale transformator zou een verandering in de belasting geen invloed hebben op de uitgangsspanning. In echte transformatoren kan de uitgangsspanning echter, als gevolg van interne weerstanden en reactanties, bij hoge belasting iets dalen en bij lage belasting iets stijgen.
