Transformatorberekeningen uitgelegd
Van het typeplaatje naar ampère, verhoudingen en dimensionering — met het onderscheid dat de getallen eerlijk houdt
1. Lees eerst het typeplaatje
Het vermogen van een transformator staat in kVA (schijnbaar vermogen), niet in kW, omdat de eigen grenzen van de transformator spanning (isolatie, kernflux) en stroom (opwarming van de wikkelingen) zijn — ongeacht de arbeidsfactor van de belasting. Het typeplaatje vermeldt ook de nominale spanningen van de wikkelingen, de frequentie en meestal de relatieve kortsluitspanning.
Twee gewoonten voorkomen de meeste fouten. Houd nominale spanningen gescheiden van gemeten bedrijfsspanningen — het plaatje zegt waarvoor de transformator is ontworpen, een meter zegt wat het net vandaag doet. En let bij driefasige transformatoren op de spanningsbasis: de spanningen op het typeplaatje zijn gekoppelde spanningen, tenzij anders vermeld.
2. Van kVA naar ampère
De nominale stroom volgt uit het vermogen en de spanning. Eénfase: I = S / V. Driefasen: I = S / (√3 × V), met S het totale driefasenvermogen en V de gekoppelde spanning.
Een uitgewerkt voorbeeld: een driefasentransformator van 75 kVA met een secundaire spanning van 208 V voert bij vollast 75.000 / (√3 × 208) = 208,2 A per fase. Dezelfde rekensom werkt ook omgekeerd — met twee van de drie grootheden (vermogen, spanning, stroom) volgt de derde.
3. Lijngrootheden zijn geen wikkelingsgrootheden
Bij een driefasentransformator telt de schakeling. Een sterwikkeling ziet de gekoppelde spanning gedeeld door √3; een driehoekwikkeling ziet die rechtstreeks. Dezelfde transformator wordt dus door twee verschillende verhoudingen beschreven: de verhouding van de gekoppelde spanningen en de overzetverhouding van de wikkelingen.
Het klassieke geval is 480 V driehoek naar 208 V ster. De verhouding van de gekoppelde spanningen is 480 / 208 = 2,31 : 1, maar de overzetverhouding van de wikkelingen is 480 / (208 / √3) = 4,00 : 1. Alleen "verhouding = 2,31" melden beschrijft de systeemspanningen, niet de wikkelingen die een overzetverhoudingstest zou meten.
4. Nominale stroom is niet het werkelijke verbruik
De nominale vollaststroom is het plafond dat de transformator volgens ontwerp continu kan voeren — niet de stroom die er loopt. De aangesloten belastingen bepalen de werkelijke stroom, en de meeste transformatoren draaien daar ruim onder.
Hetzelfde onderscheid beschermt ook de andere kant op: een nominale stroom is geen zekeringwaarde, geen veiligheidsoordeel en geen bewijs dat een bepaalde belasting zal werken. Een echte belasting controleren betekent haar vraag naar schijnbaar vermogen vergelijken met het nominale vermogen — de belastingstaak van de calculator maakt precies die vergelijking, met een ingevoerde, nooit geschatte vraag.
5. Dimensioneren met expliciete marges
Een vermogen kiezen omvat drie afzonderlijke beslissingen die niet door elkaar mogen lopen: de berekende belasting, een toeslag voor toekomstige groei (een percentage van de belasting) en een beoogde benuttingsgraad (welk deel van de capaciteit van de transformator men wil gebruiken).
De margerekensom met een belasting van 60 kVA: alleen 20% groei vraagt 72 kVA; alleen een benuttingsdoel van 80% vraagt 75 kVA; beide samen vragen 90 kVA. Drie verschillende antwoorden bij dezelfde belasting — daarom houdt de calculator de drie invoerwaarden gescheiden en zet elke marge standaard op nul, zodat het basisresultaat zichtbaar blijft.
6. Wat de geavanceerde controles zeggen — en wat niet
Elke geavanceerde controle draait een klein, gepubliceerd model en vermeldt dat naast het resultaat. De spanningsval rekent het cijfer van de fabrikant om tussen nullast- en vollastspanning — en vraagt door welke spanning het percentage wordt gedeeld, omdat gepubliceerde bronnen beide conventies gebruiken en dezelfde spanningen verschillende percentages geven.
De kortsluitcontrole deelt de nominale stroom door de relatieve impedantie — een screeningsgrens met oneindige bron, geen installatiestudie: zonder net- of kabelimpedantie, zonder motorbijdrage. Het verliesmodel (vaste verliezen plus belastingverliezen geschaald met het kwadraat van de belastingsfractie) reproduceert de leerboekresultaten, inclusief maximaal rendement waar koperverlies gelijk is aan kernverlies. De V/Hz-indicator waarschuwt voor verzadiging van de kern bij dalende netfrequentie; hij keurt niets goed.
Reken met eigen getallen
De calculator voert elke taak uit deze gids uit — nominale stroom, verhoudingen, belastingscontrole, dimensionering met expliciete marges en de geavanceerde controles — met de aannames naast elk resultaat.