De impedantiespanning uk, ook kortsluitspanning genoemd, is het percentage van de nominale spanning dat je primair moet aanleggen om de nominale stroom te drijven terwijl de secundaire zijde kortgesloten is. Dat ene getal bepaalt tegelijk hoever de uitgangsspanning onder belasting wegzakt en hoe groot de foutstroom is die de transformator doorlaat. De meeste distributietransformatoren zitten tussen uk = 4 % en uk = 6 %.
Wat het percentage werkelijk meet
uk meten is de interne serie-impedantie van de transformator meten, uitgedrukt ten opzichte van zijn eigen nominale waarde. Een 630 kVA-eenheid met uk = 4 % heeft 4 % van de nominale spanning nodig om de vollaststroom in een vaste kortsluiting te duwen, omdat de wikkelingsweerstand en — vooral — de lekreactantie zich daartegen verzetten. Omdat het een relatieve waarde is, hebben twee transformatoren van verschillend vermogen met dezelfde uk niet dezelfde impedantie in ohm.
Het praktische gevolg volgt er direct uit. De te verwachten symmetrische kortsluitstroom aan de secundaire klemmen is ruwweg de nominale stroom gedeeld door uk als breuk. Bij uk = 4 % is dat 25 maal de nominale stroom, bij uk = 6 % ongeveer 16,7 maal. Een 630 kVA-transformator op 400 V levert bij 4 % dus in de orde van 22 kA in een klemkortsluiting, tegen ongeveer 15 kA bij 6 %. De bovenliggende netimpedantie verlaagt beide waarden iets, maar meestal domineert de transformator.
De afweging die je feitelijk maakt
Een lage impedantie geeft een stijf net: minder spanningsval bij het aanlopen van een grote motor, betere spanningsregeling over het hele belastingsbereik en makkelijker voldoen aan de spanningsgrenzen aan het eind van een lang LS-net. Tegelijk wordt elke fout stroomafwaarts heviger.
Een hoge impedantie begrenst de foutstroom. Dat maakt schakelinstallaties en railsystemen met een lagere kortsluitvastheid mogelijk — vaak een echte besparing — en verlaagt de mechanische belasting van de transformator zelf. De prijs is een grotere spanningsval onder belasting, meer gevoeligheid voor motoraanloop en een iets slechtere spanningsregeling.
Een waarde kiezen
- Begin bij de kortsluitvastheid van de laagspanningsinstallatie en het railsysteem, in kA effectief gedurende 1 s; de transformator mag die niet overschrijden.
- Controleer de spanningsregeling bij maximale belasting, inclusief motoraanloop, lasinstallaties en stappen in laadvermogen.
- Kunnen twee eenheden ooit parallel draaien, stem hun impedanties dan af binnen ongeveer 10 %, anders verdeelt de belasting zich ongelijk.
- Ga na of de beveiliging de kleinste verwachte fout nog ziet: een hogere uk verlaagt de foutstroom en verlengt de afschakeltijd.
Fabrikanten verschuiven uk via de wikkelingsgeometrie en de afstand tussen de HS- en LS-wikkeling, dus afwijkende waarden als 8 % of 10 % zijn op aanvraag leverbaar. Het is een ontwerpkeuze vóór de fabricage, niet iets wat je achteraf bijstelt.
Kortsluitvastheid is een aparte belofte
Een bepaalde uk vertelt je hoeveel stroom er gaat lopen. Of de transformator dat overleeft, regelt IEC 60076-5. Eenheden worden ontworpen en, waar afgesproken, beproefd om de resulterende thermische en elektromagnetische krachten gedurende een vastgelegde tijd van doorgaans 2 s te doorstaan. Die krachten schalen met het kwadraat van de stroom, en daarom komen impedantie en kortsluitvastheid altijd samen ter sprake.
Behandel uk als een systeemparameter, niet als een detail van de transformator. Leg eerst de kortsluitvastheid van de schakelinstallatie en de aanvaardbare spanningsval vast, specificeer dan de impedantie die aan beide voldoet — en zet die in de aanvraag, want een eenheid van 4 % en één van 6 % met hetzelfde kVA zijn niet uitwisselbaar.
