4.4 Elektrische energie vervoeren

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, t, mavo
• Leerjaar 4

4.4 Elektrische energie vervoeren

Lesdoel; de werking van de transformator kunnen uitleggen en rekenen met de formule Up/Us = Np/Ns

Voorkennis

Wat gebeurt er precies in de lader van je mobieltje ?

Elektromagneten

Magneten die door elektriciteit aan/uit worden gezet. 

Het elektriciteitsnet

Van centrale naar huis. 

Dynamo

De dynamo in de elektriciteitscentrale wekt door bewegingsenergie elektriciteit op. Je kunt deze dynamo vergelijken met de dynamo van een fiets of auto. Hij geeft 10 000 tot 20 000 V. 

Transformator

De transformator maakt van de spanning uit de dynamo hoogspanning. 

Hij maakt er tot 400 000 V van. 

Transformator

Hoe werkt zo'n transformator dan? Want hoe maakt hij van de 10 000 - 20 000 V van de dynamo dan ineens 400 000 V?

Van hoogspaning naar laagspanning

De hoogspanning wordt via hoogspanningsmasten vervoerd. Dan komt het transformatorhuisjes tegen. 

Deze transformeren de spanning naar 10 000 V.

Huisje

Dan gaat de elektriciteit door ondergrondse kabels naar het volgende transformatorhuisje. Deze maakt er 230V van. 

Hiervandaan gaat de elektriciteit door ondergrondse kabels naar huizen en bedrijven. 

Transformator in de les

Een transformator is een primaire spoel (1e deel) en een secundaire spoel (2e deel) om een weekijzeren kern. 

Windingen?

Als de de spanning naar beneden wilt krijgen heeft de primaire spoel veel koperen windingen (rondjes om de weekijzeren kern), en de secundaire spoel minder windingen. 

Als je de spanning hoger wilt krijgen, dan draai je dit om. Dan heeft de secundaire spoel meer windingen dan de primaire spoel. 

Trafo 

Als je het in de praktijk hebt over een trafo, bedoel je een transformator. Trafo's worden niet alleen bij het transport van elektriciteit gebruikt. Bijna alle elektrische apparaten gebruiken een trafo. 

Rekenen met windingen

U = spanning, dat weet je. 

Up= spanning primaire spoel

Us= spanning secundaire spoel

N= windingen

Np= windingen primaire spoel

Ns= windingen secundaire spoel

De transformator bestaat uit 2 delen:

- Primaire kant

- Secundaire kant

Beiden kanten hebben een

- spanning

- Stroomsterkte

- windingen

De grootheden zijn hetzelfde, alleen verschilt de hoeveelheid aan beide kanten!

Up = spanning primair
Us = Spanning secundair

Np = aantal windingen primair

Ns = Aantal windingen secundair

Controle v.b. 1 

Een trafo wordt op het stopcontact
aangesloten en levert 23 V. Bereken hoeveel windingen er secundair zijn, als er primair 

 100 windingen zijn.

uitrekenen

Gevraagd: Ns = ?

Gegeven: Up = 230 V, Us = 23 V, Np = 100

Formule: Up/Us = Np/Ns

Ns = Us * Np / Up 

Invullen: Ns = (23 V * 100) / 230 V

Antwoord: Ns = 10 windingen

Rendement trafo

Je bij gaat het rekenen met een transformator altijd er vanuit dat ze ideaal zijn. Dat betekent dat je een rendement van 100% hebben. 

Vermogen bij een ideale trafo

Dan maak je gebruik van een van de bovenstaande formules. Ze geven werken beide hetzelfde natuurlijk. 

Aangezien P (vermogen) = U (spanning) x I (stroomsterkte)

P​p​​=P​s​​

U​p​​⋅I​p​​=U​s​​⋅I​s​​

Neem het v.b. over in je schrift

Rekenen met rendement

Bij de primaire spoel wordt gemeten: Up = 230 V  Ip = 10 mA
Bij de secondaire spoel wordt gemeten: Us =  23 V
a Bereken Is als het rendement 100 % is.
b Bereken het rendement als Pp = 2,3 W en Ps = 2,0 W

Samenvatting H1.1

• elektriciteitscentrale > hoogspanningskabels > transformatorstation > transformatorhuisje > woning
• Met een transformator kan je de spanning omhoog of omlaag transformeren om zo energie te besparen 
• Transformator bestaat uit een primaire en een secundaire spoel. 
  
• Een ideale transformator heeft een rendement van 100%.
  

wat kan een transformator

1. Lampen schakelen
2. De frequentie wijzigen
3. Elektrische spanning transformeren
4. Kortsluiting voorkomen

Hoeveel spoelen heeft een transformator?

1. 0
2. 1
3. 2
4. 3

Als je de spanning omhoog wilt transformeren met een transformator moet de secundaire spoel dan meer of minder windingen hebben dan de primaire spoel?

1. meer
2. minder

Ik heb het vandaag iets geleerd, heb er een goed gevoel over en ik snap nu de transformator

1. Helemaal
2. Redelijk
3. weinig
4. Helemaal niet