Waarom werkt een transformator alleen bij een wisselspanning?

Een wisselend magnetisch veld wekt een wisselstroom op in de secundaire wikkeling, een gelijkblijvend veld niet. Het wisselende veld wordt opgewekt door een wisselstroom door de primaire wikkeling.

Een wisselspanning is een elektrische spanning in een geleider die van polariteit wisselt tussen 0 Volt > positiefmaxVolt > 0 Volt> negatiefmaxVolt. (Fase)
En dit x maal per seconde.

Dit in tegenstelling tot gelijkspanning dat of positief is en blijft, of negatief is en blijft in een geleider. Bij gelijkspanning loopt de stroom van negatief naar positief zodra de kring gesloten wordt.
Bij wisselspanning loopt de stroom van Fase naar de Nulgeleider.

Een eigenschap van wisselstroom is dat deze, als ze door een gewikkelde draad wordt gestuurd een magnetisch veld opwekt dat versterkt wordt als de wikkeling om een ijzeren kern is gewikkeld (spoel).
Het ijzer wordt dan magnetisch waarbij de polen N en Z steeds van plaats verwisselen. (elektromagneet)

Dit magnetisme treedt niet op bij een gelijkstroom als deze constant blijft lopen.
Alleen als de stroom kring onderbroken en weer ingeschakeld wordt treedt er kortstondig een magnetisch veld op.

Een eigenschap van een geleider in een wisselend magnetisch veld is dat in de geleider (bijv. een koperdraad) een evenredige stroom en spanning ontstaat gespiegeld aan dat van het magnetische veld van de geleider waar de wisselstroom doorheen gaat (inductie).
Als deze geleider ook gewikkeld is om de zelfde ijzeren kern dan kan de effectieve stroom en spanning versterkt of verzwakt worden (transformatie) al naar gelang het meer of minder aantal wikkelingen van deze geleider.

Daarom werkt een transformator het eenvoudigst zelfstandig met wisselstroom.

Maar er zijn ook gelijkstroom transformatoren.
Alleen hebben deze een inrichting nodig om de stroom steeds in en uit te schakelen anders ontstaat er geen magnetisch veld.
Denk daarbij aan bobine's (Frans voor spoelen) in auto's die de 12 Volt accu gelijkspanning omhoog transformeren naar 15.000 Volt om de bougies te laten vonken. De noodzakelijke spanningsonderbrekingen worden tegenwoordig elektronisch geregeld, vroeger gebeurde dat met contactpuntjes onderin de verdeler.

Vroeger had Nederland een gelijkstroom spanningsnet waarbij elektromechanische transformatoren voor allerlei doeleinden in gebruik waren. De gelijkstroom transformator heeft verder hetzelfde principe als de wisselstroom trafo alleen moet deze opgestart worden en aan de gang gehouden worden dmv schakelaars, al dan niet elektronisch.

Ook schrikdraadtrafo's werken op dit principe. Uit 6 of 12 Volt accu's worden 1000-en Volts gemaakt en in lage frequentie op de draad gezet.

Je kunt de trafo het best zien als een wisselstroomdynamo waarbij de magnetische rotor is vervangen door een spoel.
Zoals de dynamo alleen stroom opwekt als hij aangedreven wordt , hij induceert dan een wisselend magnetisch veld, werkt een trafo alleen wanneer een der spoelen wisselspanning krijgt.
Bij ijzerkerntrafo's ligt die tussen de 50 en 5000 Hz(!) bij trafo's met ferrietkernen tussen de 20 KHz tot in het megaHz gebied.
De laatsten worden tegenwoordig veel gebruikt, men heeft door de snellere wisseling VEEL minder wikkeldraad nodig en doordat de hysteresis van ferriet VEEL kleiner is dan van ijzer, is ook op dat punt het rendement hoger.
Echte gelijkstroom trafo's die met magnetisme werken, bestaan niet, op een of andere manier is een een interruptor of (mechanische) ompoler nodig.
Een van de oudste " gelijkstroom" trafo's is de rotatietrafo, een gelijkspanningmotor en een wisselspanninggenerator zitten op dezelfde as, ondanks dat het ding wat ik heb, ver vooroorlogs is gaat er 12 VDC in en komt er 400 VDC (onbelast ) uit.
Voor spaarlampen voldoen ze prima omdat spaarlampen op gelijkspanning (kunnen) werken.
De oudste "gelijkstroomtrafo" is de klos van Ruhmkorff, welke gebruikt werd als zender en om Rontgenbuizen te voeden.
steeds echter wordt de gelijkspanning snel aan- en uitgeschakeld om wisselstroom te simuleren.
Een Marx Generator kan echter(hoge) gelijkspanning vermenigvuldigen door een combinatie van condensatoren, weerstanden en kleine vonkbruggen.
Zo wordt in het hoogspanninglab van de TUD tot 4 MV opgewekt met een flinke stroom, het betreft dan een samengestelde condensatorontlading.
Tegenwoordig zou men met gelijkspanning kunnen werken (als lichtnet), schakelende voeding techniek wordt zo goed beheerst dat het rendement wel eens hoger zou kunnen zijn dan de 50 Hz wisselspanning systemen die we nu hebben, veel huishoudapparaten kunnen ook op gelijkspanning werken, om oa de inductie- of kortsluitmotor en alles wat een gewone trafo heeft, na.
Stofzuigers kunnen op DC lopen , de regelaar werkt dan echter niet, (gloei)lampen en spaar/ledlampen met omvormer werken prima op DC.