Omvormer

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Omvormer 12 > 230 volt

Een omvormer is een elektronisch apparaat dat de invoerspanning van een bepaalde spanning naar een andere spanning kan omvormen of elektrische energie in energie van een andere frequentie. In tegenstelling tot een transformator kan een omvormer een gelijkspanning naar een wisselspanning omvormen, of een wisselspanning naar een wisselspanning met een andere frequentie. Men spreekt, al naargelang de toepassing, van een spanningsomvormer, een frequentieomvormer, of van een combinatie van beide.

Een nadeel van kleine omvormers is dat het rendement ervan niet bijzonder hoog is. Een aanzienlijk deel van de toegevoerde energie wordt in warmte omgezet.

Toepassingen[bewerken]

Omvormers voor consumententoepassingen zijn vaak van een relatief klein vermogen. Zo worden omvormers vaak gebruikt om op reis elektronische apparatuur die bedoeld is voor gebruik op het lichtnet te voeden vanuit een auto-accu. De prijs van dergelijke apparaatjes varieert van enkele tientallen tot enkele honderden euro's, afhankelijk van het gewenste vermogen (tot enkele honderden Watts) en de kwaliteit van de wisselspanning aan de uitgang. De betere exemplaren leveren een sinusvormige spanning; de goedkopere exemplaren leveren een spanning die het meeste lijkt op een blokgolf. Dat laatste werkt met sommige aangesloten apparatuur niet zo goed.

Een voorbeeld van een toepassing waarbij omvormers met een vermogen van enkele kilowatts worden gebruikt, zijn treinstellen waarin de 3 kilovolt van de bovenleiding wordt omgezet in 230 volt, 50 Hz voor verlichting en verwarming. In schepen worden omvormers gebruikt om van 12 of 24 volt uit de accu's, 230 volt te maken. Dit varieert van enkele honderden watts, tot meer dan 20 kilowatt. Met vooral zuivere sinus. Hiermee kunnen verbruikers, zoals tv, koffiezetapparaten of kookplaten, van spanning voorzien worden.

Duurzame energie[bewerken]

Nuvola single chevron right.svg Zie Omvormer (zonne-energie) voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Bij gebruik van zonne-energie door middel van foto-voltaïsche zonnecellen zijn omvormers noodzakelijk om de opgewekte energie in huis te kunnen gebruiken dan wel te kunnen transporteren. Het meeste worden omvormers toegepast die men binnen ophangt. Het vermogen van een zonne-energie omvormer loopt van 100 Wp tot ongeveer 5000 Wp voor consumententoepassing. Bedrijfsmatig kan het vermogen oplopen tot 15.000 Wp.

Bij moderne windturbines met een variabel toerental worden AC-DC-AC-frequentieomvormers gebruikt.

Werking[bewerken]

Het principe van de meeste omvormers is als volgt: een gelijkspanning wordt met behulp van een wisselrichter die uit halfgeleiders in een brugschakeling bestaat, omgezet in een wisselspanning. Deze wisselspanning wordt vervolgens getransformeerd naar de gewenste spanning. Wanneer de ingangsspanning een wisselspanning is, wordt deze met behulp van een diodebrug gelijkgericht; is de gewenste uitgangsspanning een gelijkspanning, dan wordt deze gelijkgericht en afgevlakt met behulp van een condensator of een laagdoorlaatfilter.

Apparaten die op deze manier de spanning omzetten worden inverters genoemd.

Typen omvormers[bewerken]

De meeste omvormers zijn tegenwoordig inverters, waarin halfgeleiders als wisselrichter worden gebruikt.

In het verleden waren halfgeleiders daartoe niet in staat vanwege de beperking in snelheid, stroom en spanning. Hogere spanningen werden met behulp van elektronenbuizen omgezet. Met de komst van FET's met een positieve temperatuurscooeficient kunnen deze parallel geschakeld worden zodat grote stromen geschakeld kunnen worden. De spanningen werden ook hoger dan ongeveer 150V.

Voor laagspanning had men tot in de jaren zeventig van de 20e eeuw de keuze uit twee mogelijkheden:

  1. elektromechanische omvormers met trilrelais (vroeger ook wel aangeduid met de naam "statische omvormers"): het relais onderbreekt enkele tientallen tot enkele honderden keren per seconde een stroom door een transformatorspoel. Door de zelfinductie van de spoel, eventueel geholpen door een condensator, ontstond een wisselspanning die kon worden getransformeerd;
  2. elektromechanische omvormers met een elektromotor en een dynamo die op een gemeenschappelijke as gekoppeld zijn. Deze werden aangeduid met de naam roterende omvormers. Deze zijn voor een veelheid van vermogens en combinaties van in- en uitgangsspanningen gebouwd.