Galvanische scheiding werkt doordat een transformator energie overdraagt via een magnetisch veld, zonder dat er een directe elektrische verbinding bestaat tussen de primaire en secundaire zijde. Het resultaat is een volledig geïsoleerd circuit aan de uitgang, waarbij stroom alleen kan vloeien binnen dat gesloten secundaire net en niet via de aarde of een persoon als terugweg. De vragen hieronder werken elk aspect van galvanische scheiding verder uit, van de fysieke werking tot de juiste keuze van spanning en vermogen.

Wat gebeurt er fysiek als een transformator galvanisch scheidt?

Bij galvanische scheiding zijn de primaire en secundaire wikkeling van een transformator alleen magnetisch gekoppeld, niet elektrisch. Wisselspanning op de primaire zijde wekt een wisselend magnetisch veld op in de kern, dat op zijn beurt een spanning induceert in de secundaire wikkeling. Er is geen geleider die de twee zijden verbindt, waardoor stroom nooit rechtstreeks van het ene circuit naar het andere kan vloeien.

Dit principe heeft een directe veiligheidsconsequentie. In een gewoon geaard net is de nulgeleider verbonden met de aarde, waardoor een persoon die een spanningsvoerend deel aanraakt een terugweg vormt via zijn lichaam naar de aarde. In een galvanisch gescheiden net bestaat die terugweg niet. De secundaire zijde zweeft als het ware vrij ten opzichte van de aarde, zodat bij een eerste aanraking geen gevaarlijke stroom kan vloeien. Pas als er twee gelijktijdige fouten optreden, ontstaat er een gesloten circuit en daarmee gevaar.

De kwaliteit van die scheiding hangt af van de isolatieweerstand tussen de wikkelingen en van de constructie van de transformator. Een scheidingstransformator die voldoet aan NEN-EN-IEC 61558 garandeert dat de galvanische scheiding ook onder belasting en bij veroudering op peil blijft.

Wat is het verschil tussen een scheidingstransformator, veiligheidstransformator en isolatietransformator?

Een scheidingstransformator levert galvanische scheiding bij netspanning, typisch 230V of 400V in, en dezelfde of een vergelijkbare spanning uit. Een veiligheidstransformator levert galvanische scheiding én een verlaagde uitgangsspanning, doorgaans 12V, 24V of 42V, waarmee het gevaar bij aanraking verder wordt beperkt. Een isolatietransformator is een bredere term die beide typen omvat en soms ook gebruikt wordt als synoniem voor scheidingstransformator.

In de praktijk leidt de terminologie regelmatig tot verwarring, maar het onderscheid is functioneel belangrijk. Een veiligheidstransformator is bedoeld voor toepassingen waarbij de spanning zelf al een risico vormt, zoals buitenverlichting, speelgoed of gereedschap in vochtige omgevingen. Een scheidingstransformator wordt ingezet waar de netspanning behouden moet blijven, maar het circuit geïsoleerd moet zijn van de aarde, zoals in operatiekamers, scheepsinstallaties of besloten ruimten.

Beide typen moeten voldoen aan NEN-EN-IEC 61558, maar de specifieke deelnorm verschilt. Voor scheidingstransformatoren geldt deel 2-4, voor veiligheidstransformatoren deel 2-6. Een installateur die de verkeerde keuze maakt, voldoet mogelijk niet aan de norm en draagt persoonlijke aansprakelijkheid als er een incident plaatsvindt.

Waarom voorkomt galvanische scheiding elektrocutie in besloten ruimten?

In besloten ruimten, zoals tanks, ketels of leidingschachten waarvan de wanden geheel of gedeeltelijk uit geleidend materiaal bestaan, vormt de ruimte zelf een aardverbinding. Als een persoon in zo’n ruimte een spanningsvoerend deel aanraakt, sluit zijn lichaam het circuit via de metalen wand naar de aarde. Bij een gewoon geaard net is dat direct levensbedreigend. Met een galvanisch gescheiden voeding bestaat die terugweg via de aarde niet, waardoor bij de eerste isolatiefout geen gevaarlijke stroom door het lichaam vloeit.

Dit is de reden dat de NEN 3140 en vergelijkbare normen voor besloten ruimten het gebruik van een scheidingstransformator voorschrijven of sterk aanbevelen. De bescherming werkt echter alleen zolang er maar één fout tegelijk optreedt. Zodra twee geleiders tegelijk contact maken met de aardende omgeving, is de scheiding doorbroken. Daarom wordt in medische en industriële toepassingen een isolatiebewakingssysteem (IMD) gecombineerd met de scheidingstransformator, zodat de eerste fout direct wordt gesignaleerd zonder dat de voeding uitvalt.

Hoe lost galvanische scheiding galvanische corrosie op bij walstroomaansluitingen?

Bij walstroomaansluitingen ontstaat galvanische corrosie doordat de scheepsaarde en de walaarde een potentiaalverschil kunnen hebben. Als het schip via de aardgeleider van de walstroomkabel verbonden is met de walaarde, kan er een elektrische stroom vloeien door het zeewater tussen de scheepsromp en andere metalen constructies in de haven. Die stroom lost metaal op uit de scheepsromp, wat op termijn ernstige schade veroorzaakt.

Een scheidingstransformator aan boord of op de kade verbreekt de galvanische verbinding tussen walnet en boordnet. De secundaire zijde van de transformator vormt een zwevend boordnet met een eigen boordaarde die niet verbonden is met de walaarde. Daardoor bestaat er geen gesloten circuit via het zeewater en stopt de elektrolytische corrosie. De walstroomkabel levert nog steeds vermogen, maar de aardpotentialen van wal en schip zijn van elkaar losgekoppeld.

Dit is in de scheepvaart een van de meest voorkomende toepassingen van galvanische scheiding. De transformator moet in dit geval gedimensioneerd zijn op het volledige vermogen van de walstroomaansluiting en bestand zijn tegen de omgevingscondities aan boord, inclusief vochtigheid en trillingen.

Moet de secundaire zijde van een scheidingstransformator geaard worden?

Nee, de secundaire zijde van een scheidingstransformator mag in principe niet worden geaard, omdat aarding de galvanische scheiding tenietdoet. Zodra de secundaire nulgeleider verbonden wordt met de aarde, is het circuit niet langer geïsoleerd en vervalt de bescherming die de scheiding biedt. Het secundaire net zweeft dan niet meer vrij, maar is opnieuw onderdeel van het geaarde netwerk.

Er zijn situaties waarin een functionele aarding van de secundaire zijde technisch noodzakelijk is, bijvoorbeeld om EMC-redenen of bij specifieke apparatuur. In dat geval is de transformator strikt genomen geen scheidingstransformator meer in de veiligheidstechnische zin. De norm NEN-EN-IEC 61558 stelt duidelijke eisen aan de constructie en de isolatieweerstand, ongeacht of de secundaire zijde geaard is of niet.

In medische omgevingen, zoals operatiekamers, is het juist essentieel dat de secundaire zijde ongeaard blijft en dat een isolatiebewakingssysteem continu de isolatietoestand bewaakt. Bij twijfel over de juiste aansluitwijze voor uw specifieke toepassing is technisch advies onmisbaar. Wij denken graag mee over de correcte configuratie, inclusief aarding, aansluitmethoden en normconformiteit.

Op welk vermogen en welke spanning kies je een scheidingstransformator?

De spanning van de scheidingstransformator kiest u op basis van de ingangsspanning van uw net, doorgaans 230V enkelfasig of 400V driefasig, en de vereiste uitgangsspanning van de aangesloten apparatuur. Het vermogen in VA bepaalt u door het totale opgenomen vermogen van alle aangesloten apparaten op te tellen, met een marge voor aanloopstromen en toekomstige uitbreiding.

Spanning: 230V of 400V

Voor enkelfasige toepassingen, zoals een enkele machine, een badkamerinstallatie of een scheepsaansluiting voor kleinere vaartuigen, volstaat doorgaans een 230V scheidingstransformator. Driefasige installaties, zware industriële apparatuur of grotere scheepsinstallaties vereisen een 400V uitvoering. Sommige toepassingen vragen om een afwijkende spanning, bijvoorbeeld 110V voor gereedschap met een Britse of Amerikaanse norm, of een specifieke spanning voor medische apparatuur.

Vermogen: hoe berekent u het juiste VA?

Tel het opgenomen vermogen van alle apparaten die gelijktijdig in gebruik zijn op. Houd rekening met het onderscheid tussen schijnbaar vermogen (VA) en werkzaam vermogen (W): apparaten met een lage vermogensfactor, zoals motoren en omvormers, vragen een hogere VA-waarde dan hun wattage doet vermoeden. Een marge van 20 tot 30 procent boven de berekende belasting is gebruikelijk om overbelasting en oververhitting te voorkomen.

Standaard vermogens uit een catalogus sluiten zelden perfect aan op elke toepassing. Wij wikkelen scheidingstransformatoren op exacte specificatie, zodat het vermogen, de spanning en het formaat naadloos passen binnen uw installatie. Neem contact op voor een vrijblijvend adviesgesprek over uw specifieke situatie.

[seoaic_faq][{“id”:0,”title”:”Hoe weet ik of mijn bestaande installatie al galvanisch gescheiden is?”,”content”:”Meet de isolatieweerstand tussen de primaire en secundaire zijde van uw transformator met een isolatiemeter (megohmmeter). Een goed functionerende scheidingstransformator heeft een isolatieweerstand van minimaal enkele honderden megaohm. Controleer daarnaast of de secundaire nulgeleider nergens verbonden is met de aardgeleider of de installatieaarde. Bij twijfel kunt u een erkend installateur inschakelen die de installatie toetst aan NEN 3140 en NEN-EN-IEC 61558.”},{“id”:1,”title”:”Kan ik een gewone transformator gebruiken als scheidingstransformator?”,”content”:”Nee, niet elke transformator is geschikt als scheidingstransformator. Een scheidingstransformator is specifiek geconstrueerd met versterkte of dubbele isolatie tussen de wikkelingen, voldoende kruip- en luchtafstanden, en een afscherming tussen primaire en secundaire wikkeling om capacitieve koppeling te minimaliseren. Een gewone transformator voldoet doorgaans niet aan de eisen van NEN-EN-IEC 61558-2-4 en biedt daardoor geen gegarandeerde veiligheidsisolatie. Het gebruik van een niet-gecertificeerde transformator in een toepassing die galvanische scheiding vereist, kan leiden tot aansprakelijkheid bij incidenten.”},{“id”:2,”title”:”Wat is een isolatiebewakingssysteem (IMD) en wanneer is het verplicht?”,”content”:”Een isolatiebewakingssysteem (Insulation Monitoring Device, IMD) meet continu de isolatieweerstand van het zwevende secundaire net ten opzichte van de aarde en geeft een alarm zodra de isolatie onder een ingestelde drempelwaarde daalt. Dit stelt beheerders in staat de eerste isolatiefout te verhelpen voordat een tweede fout een gevaarlijke situatie creëert. Een IMD is verplicht in medische omgevingen zoals operatiekamers (conform NEN-EN-IEC 60364-7-710) en wordt sterk aanbevolen in besloten ruimten en industriële toepassingen waar continuïteit van de voeding kritisch is.”},{“id”:3,”title”:”Wat zijn de meest voorkomende installatiefouten bij scheidingstransformatoren?”,”content”:”De meest gemaakte fout is het per ongeluk verbinden van de secundaire nulgeleider met de installatieaarde, waardoor de galvanische scheiding direct teniet wordt gedaan. Een andere veelvoorkomende fout is het onderdimensioneren van het vermogen, waarbij geen rekening wordt gehouden met aanloopstromen van motoren of de lage vermogensfactor van omvormers. Daarnaast wordt de transformator soms geplaatst in een omgeving die niet overeenkomt met zijn IP-klasse, zoals een vochtige ruimte zonder voldoende beschermingsgraad, wat de isolatie op termijn aantast.”},{“id”:4,”title”:”Hoe vaak moet een scheidingstransformator worden geïnspecteerd of getest?”,”content”:”De inspectiefrequentie hangt af van de toepassing en de geldende norm. In medische omgevingen schrijft NEN-EN-IEC 60364-7-710 periodieke controles voor, waarbij de isolatieweerstand en de werking van het IMD worden getest. Voor industriële en scheepstoepassingen geldt doorgaans de periodieke keuring conform NEN 3140, waarbij de isolatieweerstand minimaal eens per jaar wordt gemeten. Na een storing, reparatie of wijziging aan de installatie is een herkeuring altijd verplicht, ongeacht het reguliere keuringsinterval.”},{“id”:5,”title”:”Kan een scheidingstransformator ook worden ingezet om storingen en lekstromen in gevoelige meetapparatuur te elimineren?”,”content”:”Ja, galvanische scheiding wordt in laboratoria en bij gevoelige meetopstellingen ingezet om aardlussen (ground loops) te doorbreken die meetfouten of storingen veroorzaken. Een aardlus ontstaat wanneer twee apparaten via verschillende aardpunten verbonden zijn met een potentiaalverschil ertussen, wat resulteert in een storende stroom door de signaalbedrading. Door de voeding van één of meerdere apparaten via een scheidingstransformator te laten lopen, wordt de gemeenschappelijke aardverbinding verbroken en verdwijnt de storende lekstroom. Voor zeer gevoelige toepassingen kan een afgeschermde scheidingstransformator met elektrostatisch scherm tussen de wikkelingen de resterende capacitieve koppeling verder reduceren.”},{“id”:6,”title”:”Wat moet ik meegeven aan een fabrikant als ik een scheidingstransformator op maat wil laten wikkelen?”,”content”:”Geef minimaal de volgende specificaties mee: de ingangsspanning en -frequentie, de gewenste uitgangsspanning of -spanningen, het benodigde vermogen in VA inclusief de gelijktijdige belasting en eventuele aanlooppieken, de omgevingscondities zoals temperatuur, vochtigheid en IP-klasse, en de van toepassing zijnde norm of certificering. Vermeld ook de beschikbare inbouwruimte en de gewenste aansluitwijze, zoals klemmenblok, kabeldoorvoer of stekkerverbinding. Hoe vollediger de informatie, hoe nauwkeuriger de transformator gedimensioneerd kan worden en hoe kleiner de kans op over- of onderdimensionering in de praktijk.”}][/seoaic_faq]