Een transformator kent twee soorten verlies. Nullastverliezen ontstaan in de kern zodra de eenheid onder spanning staat, ongeacht de belasting. Lastverliezen ontstaan in de wikkelingen en stijgen met het kwadraat van de stroom. Over een levensduur van dertig jaar kost de stroom die ze verbruiken vaak meer dan de transformator zelf, en daarom reguleert de EU inmiddels de minimale efficiëntie.
Waar de twee verliezen vandaan komen
Het nullastverlies, ook kern- of ijzerverlies genoemd, is de energie die nodig is om de kern bij 50 Hz vijftig keer per seconde te magnetiseren en weer te demagnetiseren. Het hangt af van de kwaliteit van het kernblik, de blikdikte en de gekozen fluxdichtheid — niet van wat de belasting doet. Het treedt op gedurende alle 8 760 uren van het jaar.
Het lastverlies, of koperverlies, is ohmse verwarming in de wikkelingen plus strooiverliezen in de ketel en de klemconstructie. Omdat het het kwadraat van de stroom volgt, produceert een transformator bij 50 % belasting slechts een kwart van zijn lastverlies bij nominaal vermogen. Daarom bepaalt de belasting die je in een vergelijking aanneemt welke offerte wint.
Er een getal van maken
De gangbare methode is kapitalisatie: reken de jaarlijkse energiekosten van de verliezen om naar een contante waarde en tel die op bij de aanschafprijs. In woorden: de jaarlijkse verliesenergie is het nullastverlies maal 8 760 uur, plus het lastverlies maal 8 760 uur maal het kwadraat van de gemiddelde belastingsgraad.
Neem een eenheid met een opgegeven 600 W nullast- en 6 500 W lastverlies bij een gemiddelde belasting van 40 %. Het nullastdeel levert ongeveer 5 300 kWh per jaar, het lastdeel ongeveer 9 100 kWh. Over dertig jaar is dat ruwweg 430 MWh. Bij elke realistische industriële stroomprijs verdient een ontwerp met 20 % lagere verliezen zijn meerprijs ruim voor de halve levensduur terug.
Wat EcoDesign eist
Verordening (EU) 548/2014 legt maximaal toegestane verliezen vast voor middelgrote en grote vermogenstransformatoren die op de EU-markt worden gebracht. Tier 1 geldt sinds juli 2015, het strengere Tier 2 sinds juli 2021. De grenzen zijn per vermogen en bouwwijze gegeven; bij middelgrote transformatoren kun je Tier 2 ook halen via een minimale piekefficiëntie-index.
Het praktische effect is dat het goedkoopst denkbare ontwerp niet meer is toegestaan, en dat de verliescijfers in concurrerende offertes nu echt vergelijkbaar zijn. Elke Protrafo-transformator is zo gebouwd dat hij EU EcoDesign Tier 2 haalt of overtreft, met gegarandeerde verlieswaarden in de offerte en bevestiging in het stukbeproevingsrapport.
Hoe ontwerpers verliezen werkelijk verlagen
- Beter kernmateriaal — hoogpermeabel korngeoriënteerd blik, of amorf metaal voor zeer lage nullastverliezen.
- Dunner blik en step-lap-hoekvoegen, die wervelstromen in de kern beperken.
- Een lagere fluxdichtheid, wat meer kernmateriaal en een zwaardere, grotere eenheid betekent.
- Grotere geleiderdoorsnede of getransponeerde geleiders, wat ohmse en strooiverliezen verlaagt.
Elk van deze maatregelen kost materiaal, massa en geld, en de twee verliessoorten werken tegen elkaar in: het nullastverlies verlagen vergroot meestal de kern, waardoor elke wikkelingswinding langer wordt en het lastverlies stijgt. Het optimum hangt dus volledig af van jouw belastingsgraad en niet van een algemene rangorde van ontwerpen.
Vraag in elke offerte gegarandeerde nullast- en lastverliezen in watt, en vergelijk daarna op gekapitaliseerde kosten in plaats van op aanschafprijs. Staat de eenheid overwegend licht belast — een reservevoeding, een omvormerstation 's nachts — geef het nullastcijfer dan zwaar gewicht. Draait ze het grootste deel van het jaar dicht bij nominaal, dan domineert het lastverlies de berekening.
