Spenningstransformering

Spenningstransformering er prosessen der elektrisk spenning endres ved hjelp av en transformator. Prinsippet bygger på elektromagnetisk induksjon mellom vindinger rundt en felles ferromagnetisk kjerne. For en ideell transformator er forholdet mellom inn- og utgangsspenning V1/V2 lik forholdet mellom antall vindinger N1/N2, og den overførte effekten er omtrent lik inn- og utgangseffekt (med tap som unntak). Transformasjonen muliggjør flytting av energi mellom ulike spenningsnivåer i strømningssystemer.

Konstruksjon og typer: en transformator består vanligvis av primær- og sekundærvindinger som ligger rundt en laminert kjerne av ferromagnetisk materiale. Lamineringen reduserer eddy-strømmer og varme. Typer inkluderer effekttransformatorer for høy effekt i kraftsystemer, måle- og beskyttelsestransformatorer for spenning og strøm (voltage-, current-transformatorer), isolasjonstransformatorer og autotransformatorer som deler vindninger for høyere effektivitet når galvanisk isolasjon ikke er nødvendig.

Teori og ytelse: forholdet V1/V2 = N1/N2 og I1/I2 = N2/N1 følger av energibevaring i et ideelt tilfelle. Realtransformatorer har tapskilder som kobbertap i vindinger, jern- eller kjerne-tap, samt lekkasjetap og magnetiseringsstrøm. Effekt og spenning varierer med last og temperatur; spenningsregulering beskriver forskjellen mellom åpen-krets og belastet spenning. Ytelsen oppgis i VA eller kVA; virkningsgrad påvirkes av konstruksjon og drift.

Anvendelser og sikkerhet: i kraftforsyningen flytter spenning mellom produksjon, transmisjon og distribusjon; i måle- og beskyttelsessystemer nedskalerer spenning og gir isolasjon gjennom instrumenttransformatorer. Autotransformatorer brukes der isolasjon ikke er nødvendig og høyere effektivitet ønskes. Sikkerhetstiltak inkluderer riktig isolasjon, kjøling og samsvar med relevante standarder og forskrifter.