Een transformator wikkelen

We gaan er bij deze berekening van uit dat de wikkelbreedte ongeveer 1,25 maal de dikte van de kern is. Meet het maar eens na bij oude voedingstransformatoren die u thuis heeft staan.

Ook moeten we er rekening mee houden dat er door de kern een magnetische stroom loopt. Deze wordt uitgedrukt in Gauss per cm² en wordt bepaald door de veldsterkte H en de permeabiliteit van het ijzer.

Even ter herinnering: De eenheid van hoeveelheid magnetisme is die hoeveelheid, welke op een afstand van 1 cm op een even grote hoeveelheid magnetisme een kracht uitoefent van één Dyne. 1 Dyne = één milligram. Het aantal krachtlijnen per cm² noemt men de veldsterkte, welke wordt uitgedrukt in Gauss. 50 Gauss is 50 krachtlijnen per cm². Krachtlijnen doorlopen gemakkelijk ijzer. Men noemt dit de coëfficiënt van permeabiliteit.

De doordringbaarheid van ijzer is groter dan die van lucht. Voor lucht stelt men dat op 1. Is de coëfficiënt van permeabiliteit 200, dan gaan er per cm² 200 keer zoveel krachtlijnen door dan bij lucht. Voor een goede magnetische doorstroming zijn bij een mantelkern dan ook de gezamenlijke doorsneden van de buitenbenen gelijk aan die van het middenbeen. De grootte van de doorsnede van het middenbeen in cm² wordt bepaald door de formule:

Hieruit blijkt als we het gewenste vermogen vergroten ook de doorsnede groter zal moeten zijn.

Bij het overwikkelen van een defecte trafo kunnen we natuurlijk eerst de windingen gaan tellen, maar niet altijd is dat goed mogelijk of men raakt de tel kwijt. Het aantal windingen per Volt kunnen we echter uit rekenen met de volgende formule.

Hierin is f de frequentie, in dit geval 50 Hz en B de magnetische stroom in Gauss. De gunstigste en de meeste toegepaste waarde is 12000 Gauss. Daarboven wordt te snel het verzadigingspunt bereikt en kunnen er hinderlijke harmonische ontstaan die zich openbaren als een hardnekkige, niet te onderdrukken brom. De meeste kernen zijn dan ook op deze waarde berekend. Cosφ is de rendementsfactor, ook wel arbeidscoëfficiënt genoemd. Deze factor varieert tussen de 0,7 en 0,8 als een transformator op vollast werkt. Daar de ervaring ons heeft geleerd dat na het aanbrengen van het blikpakket toch altijd enige lamellen overblijven omdat we deze niet in het spoelhuis kunnen steken, houden we deze factor dan maar op het minder gunstige 0,7. Als we deze waarden invullen met uitzondering van de doorsnede van het middenbeen en uitrekenen dan komt daar uit het getal 54.

Om het aantal windingen per Volt te weten moeten we dat getal dan nog delen door de oppervlakte in vierkante centimeters van het middenbeen.

Bijvoorbeeld een middenbeen van 2 x 3 cm = 6 cm² dat wordt dan: 54 gedeeld door 6 = 9 wikkelingen per Volt. We noemen dat een vuistregel die meestal wel zonder ingewikkelde formules redelijk de juiste uitkomst geeft. Om verliezen te compenseren kan men voor de secundaire wikkelingen het aantal windingen met 10% vergroten.

Piet van Schagen