Spanningsval in een transformator kan optreden als gevolg van verschillende factoren die verband houden met het ontwerp, de werking en externe omstandigheden. Een primaire oorzaak zijn weerstandsverliezen in de transformatorwikkelingen en de kern. Wanneer stroom door de wikkelingen vloeit, ondervindt deze weerstand in de geleiders, wat leidt tot een spanningsval die evenredig is met de stroom in het kwadraat maal de weerstand. Dit weerstandsverlies manifesteert zich als warmte en vermindert de beschikbare spanning aan de uitgangsklemmen van de transformator. Bovendien kunnen magnetische verliezen in het kernmateriaal bijdragen aan spanningsval, waarbij energie wordt gedissipeerd als warmte als gevolg van hysteresis en wervelstromen in de transformatorkern.
De belangrijkste oorzaken van spanningsval in transformatoren zijn weerstandsverliezen in de wikkelingen en kern, evenals reactieve verliezen als gevolg van lekflux en magnetiserende stroom. Weerstandsverliezen treden op wanneer stroom door de wikkelingen vloeit en weerstand ondervindt in de geleiders, wat leidt tot een spanningsval die evenredig is met de stroom in het kwadraat maal de weerstand. Reactieve verliezen zijn daarentegen het gevolg van de magnetiserende stroom die nodig is om het magnetische veld in de transformatorkern tot stand te brengen en te behouden. Deze verliezen dragen gezamenlijk bij aan de verlaging van de spanning van de ingang van de transformator naar de uitgangsklemmen.
Een lage spanning in een transformator kan worden veroorzaakt door verschillende factoren, waaronder een hoge belastingvraag die de nominale capaciteit van de transformator overschrijdt, een excessieve spanningsval als gevolg van lange transmissieafstanden of een ontoereikende geleiderafmeting, of slechte regeling onder wisselende belastingsomstandigheden. Wanneer een transformator wordt onderworpen aan een hogere belasting dan zijn ontwerpcapaciteit, leidt de grotere stroom die door de wikkelingen vloeit tot hogere weerstandsverliezen, waardoor de uitgangsspanning daalt. Deze situatie kan leiden tot lage spanning aan de uitgangsklemmen van de transformator, waardoor de prestaties en efficiëntie van aangesloten elektrische apparaten en systemen worden beïnvloed.
Transformatoren verminderen de spanning via elektromagnetische inductieprincipes. Een wisselstroom die door de primaire wikkeling van een transformator loopt, genereert een magnetische flux in de kern. Deze magnetische flux induceert een spanning in de secundaire wikkeling volgens de verhouding van de windingen tussen de primaire en secundaire wikkelingen. Door het aantal windingen in de wikkelingen aan te passen, kunnen transformatoren de spanningsniveaus verhogen (verhogen) of verlagen (verlagen). Dit vermogen om spanningsniveaus te veranderen is essentieel voor het efficiënt overbrengen van elektrisch vermogen over lange afstanden en het afstemmen van de spanningsvereisten van verschillende elektrische belastingen en apparaten.
Om een spanningsvalprobleem in een transformator op te lossen, kunnen verschillende benaderingen worden overwogen, afhankelijk van de specifieke oorzaak. Het vergroten van de geleiderafmetingen in de transformatorwikkelingen kan weerstandsverliezen verminderen en daardoor de spanningsval minimaliseren. Het verbeteren van het ontwerp van de transformator om kernverliezen te verminderen door middel van betere magnetische materialen of constructietechnieken kan ook de spanningsval helpen verminderen. Goed onderhoud van de transformator, inclusief regelmatige inspecties en testen, zorgt ervoor dat deze binnen optimale parameters werkt en eventuele problemen vroegtijdig kan identificeren. Bovendien kan het optimaliseren van de belastingsverdeling en ervoor zorgen dat de transformator niet boven zijn nominale capaciteit wordt overbelast, overmatige spanningsval voorkomen en een stabiele uitgangsspanning voor aangesloten elektrische systemen behouden.