Wat is een voorschakeltransformator?

Voorschakeltrafo's zijn elektrotechnische componenten die worden gebruikt om de spanning aan te passen. In de regel worden zij gebruikt voor de werking van elektrische en elektronische verbruikers die niet zijn ontworpen voor de bestaande landspecifieke netspanning, maar een andere netspanning vereisen. In veel Europese landen bijvoorbeeld overheerst een netspanning van 230 V bij een netfrequentie van 50 Hz, terwijl in de VS, Canada, Mexico en sommige Zuid-Amerikaanse landen bijvoorbeeld een netspanning van 120 V bij 60 Hz gebruikelijk is. In andere landen zijn er andere netspanningen die hiervan afwijken.
Daarom mogen buitenlandse apparaten, elektrisch gereedschap en besturingssystemen niet worden gebruikt als hun bedrijfsspanning, volgens het typeplaatje, niet compatibel is met de plaatselijke spanning. Hetzelfde geldt vice versa, indien een bestaande 230 V-verbruiker tijdelijk of permanent in het buitenland moet worden gebruikt en de bedrijfsspanning daarvan afwijkt van die in het land van bestemming. Ballasttransformatoren lossen dit probleem op door de bestaande netspanning om te zetten in de vereiste bedrijfsspanning van de verbruiker, hetgeen - afhankelijk van de eisen - gebeurt door op- of neerwaartse transformaties.

Welke soorten voorschakeltransfo's zijn er?

Afhankelijk van de vermogensklasse zijn ballasttransformatoren verkrijgbaar in verschillende behuizingsvormen. Kleinere modellen, die de werking van belastingen met een elektrisch vermogen tot ongeveer 100 watt mogelijk maken, hebben gewoonlijk een compacte plastic behuizing. Ze zijn ideaal voor het bedienen van kleinere ladingen en kunnen gemakkelijk worden meegenomen op reis. Vanaf ongeveer 200 watt worden voorschakeltransformatoren gewoonlijk ingebouwd in een robuuste behuizing van plaatstaal of isolatiemateriaal. De grotere modellen tot ongeveer 1.500 W/VA hebben een draagbeugel voor beter vervoer en hantering vanwege hun hogere gewicht.
In principe wordt een functioneel onderscheid gemaakt door hun eigenschappen met betrekking tot de mogelijke spanningsaanpassing(en):

• Step-up converters zetten een lage ingangsspanning om in een hogere.  
• Step-down converters verlagen de ingangsspanning tot een lagere waarde.
• Universele step-up transformatoren maken spanningsaanpassing in beide richtingen mogelijk; bovendien hebben zij vaak schakelbare transformatortappen die universele aanpassing aan gangbare netspanningen mogelijk maken.

Waar moet u op letten bij het kopen van een voorschakeltrafo?

Goede voorschakeltransformatoren hebben een hoog elektrisch rendement en lage nullastverliezen. Hoe krachtiger een ballasttransformator is, des te belangrijker worden deze aspecten als het niet alleen om kortstondige werking gaat. Slechte efficiëntie leidt tot aanzienlijke extra kosten tijdens langere bedrijfstijden en in de loop der jaren. Energie wordt omgezet in meestal ongewenst warmteverlies. 
Bij gebruik bij hogere temperaturen dan 40 °C of wanneer de voorschakeltransformator niet voldoende geventileerd en dus gekoeld wordt, vermindert het bruikbare vermogen. In deze gevallen moet bij de selectie rekening worden gehouden met een voldoende grote gangreserve. Afhankelijk van het beoogde gebruik moet de beschermingsklasse van de ballasttransformator dienovereenkomstig worden gekozen. Indien moeilijkere omgevingsomstandigheden te verwachten zijn, bijvoorbeeld in de vorm van stof of vocht, zijn voorschakeltransformatoren die zijn ingesloten in een behuizing die aan alle zijden gesloten is, de beste keuze. Volledig ingekapselde transformatoren van giethars bieden verdere bescherming tegen ongunstige omgevingsomstandigheden en zijn minder gevoelig voor storende geluidsontwikkeling (netbrom). 
Als de voorschakeltransformator zo universeel mogelijk moet worden gebruikt, bevelen wij modellen aan die in beide richtingen werken, d.w.z. die de respectieve ingangsspanningen zowel naar boven als naar beneden kunnen transformeren. Nog flexibeler zijn voorschakeltransformatoren met een omschakelaar voor het aanpassen van de spanning. 

Naast de zuiver elektrische gegevens, d.w.z. ingangs- en uitgangsspanning, uitgangsstroom en vermogen, moet de transformator van het voorschakelapparaat aan alle veiligheidseisen voldoen wat het ontwerp betreft. Indien voor de beoogde toepassing galvanische scheiding is vereist, mag alleen een scheidingstransformator worden gebruikt. Belangrijk in dit verband: de meeste ballasttransformatoren zijn zogeheten spaartransformatoren en zijn dus niet geschikt als galvanische scheiding tussen de primaire en secundaire zijde vereist is. In dit geval bestaat er levensgevaar door gevaarlijke aanraakspanningen en moet er een scheidingstransformator worden gebruikt!

De maximaal toelaatbare aansluitbelasting voor voorschakeltransformatoren wordt niet gespecificeerd in W (Watt = elektrisch actief vermogen), maar in VA (Voltampère = elektrisch schijnbaar vermogen). Bij de dimensionering van de voorschakeltrafo moet u met dit verschil rekening houden en mag het maximale opgenomen vermogen in VA van alle aangesloten belastingen nooit groter zijn dan het toelaatbare aangesloten vermogen van de ballasttransformator.

Houd zo nodig rekening met een vermogensreserve van de voorschakeltrafo als belastingen met verhoogde inschakelstroom moeten worden gebruikt. Hiertoe behoren onder meer apparaten die door elektromotoren worden aangedreven, zoals koelkasten en diepvriezers, luchtcompressoren, elektrisch gereedschap en pompen. Een te zuinig ontwerp van de voorschakeltrafo kan leiden tot opstartmoeilijkheden omdat de uitgangsspanning op het moment van inschakelen te sterk daalt. Herhaaldelijk doorslaan van de zekering van het apparaat is ook mogelijk, wanneer het toelaatbare uitgangsvermogen slechts kortstondig wordt overschreden. 

Controleer of de nettransformator de vereiste keurmerken heeft en voldoet aan de geldende normen.

Praktische tip: Opsporing van verbindingsfouten

Voorschakeltransformatoren van hoge kwaliteit hebben een beveiligingsfunctie om aansluitfouten te detecteren. Zij signaleren een onjuiste aansluiting via controlelampjes of schakelen de uitgangsspanning alleen in als de fasestand aan de ingang juist is. Deze beveiligingsfunctie biedt een hoger niveau van veiligheid tegen per ongeluk verkeerd aansluiten of defecte contactdozen.

Veelgestelde vragen over voorschakeltrafo's

De voorschakeltrafo's bromt of zoemt zacht. Is hij stuk?

Onder bepaalde omstandigheden kunnen elektromagnetische krachten de wikkelingen en de ijzeren kern in trilling brengen, wat kan worden waargenomen als zoemgeluiden. Voor zeer gevoelige toepassingen kunnen volledig ingekapselde ballasttransformatoren worden gebruikt; deze brommen in de regel minder.

Wat is het voordeel van voorschakeltransformatoren in een autotransformatorontwerp?

Autotransformatoren bieden voordelen op het gebied van gewicht, omvang en materiaal. Aangezien zij een enkele, gemeenschappelijke wikkeling voor de primaire en secundaire zijde delen, is het materiaalverbruik dienovereenkomstig lager. Zij bieden geen galvanische scheiding tussen de ingangs- en uitgangszijde, maar dit is geen probleem voor algemene toepassingen.

Wat is het voordeel van voorschakeltransformatoren met galvanische scheiding?

De zogenaamde scheidingstransformatoren hebben twee afzonderlijke, elektrisch geïsoleerde wikkelingen. Dit betekent dat er aan de uitgangszijde geen potentiaalverschil is met aarde, wat een extra veiligheidsaspect is in geval van toevallig contact met een onder spanning staande component of geleider.

Kunnen belastingen op een voorschakeltrafo worden gebruikt wanneer de netfrequenties van het lichtnet en het typeplaatje op de belasting niet met elkaar overeenstemmen?

Voorschakeltransformatoren voeren geen frequentieomzetting of -aanpassing uit. Veel toestellen zijn echter ontworpen om te werken bij de twee meest voorkomende netfrequenties van 50 en 60 Hertz. De specificaties op het typeplaatje of in de gebruiksaanwijzing van het aan te sluiten apparaat zijn doorslaggevend en moeten in acht worden genomen om schade te voorkomen. Bij voorbeeld, het gebruik van een 50 hertz elektromotor in een 60 hertz net zal resulteren in een stationair toerental van 20%, hoewel het vermogen in totaal zal afnemen als gevolg van de verhoogde inductieweerstand van de motorwikkeling.