Transformátor
Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Transformátor je elektrický netočivý stroj, který umožňuje přenášet elektrickou energii z jednoho obvodu do jiného pomocí vzájemné elektromagnetické indukce. Používá se většinou pro přeměnu střídavého napětí (např. z nízkého napětí na vysoké) nebo pro galvanické oddělení obvodů.
Obsah |
[editovat] Rozdělení transformátorů
- jednofázový
- trojfázový
- vícefázový
…
- plášťový
- jádrový
- toroidní
…
- rozptylový (s magnetickým bočníkem…)
- speciální
[editovat] Popis transformátoru
[editovat] Princip činnosti
Transformátor pracuje na principu elektromagnetické indukce časovou změnou magnetického toku. Primární cívka ve svém obvodu působí jako spotřebič, sekundární jako zdroj. Do primárního vinutí přivedeme střídavé napětí a protože je uzavřený obvod, tak prochází proud střídavý. Okolo primární cívky se vytvoří magnetické pole charakterizované magnetickým tokem Φ [Fí] a ten je také střídavý. Tento tok se uzavírá převážně jádrem transformátoru a svými účinky zasahuje vinutí sekundární cívky. Vlivem časové změny magnetického toku se v sekundárních vodičích indukuje střídavé napětí.
[editovat] Magnetické obvody a ztráty v transformátoru
[editovat] Ztráty nakrátko („v mědi“)
- Transformátor nakrátko je napájen do vstupního vinutí proudem obvykle harmonického průběhu (tj. sinusového průběhu) a současně má svorky jednoho výstupního vinutí spojeny napřímo = nakrátko.
- Na svorkách zkratovaného výstupního vinutí můžeme naměřit proud, odpovídající velikosti napájecího proudu, přepočteného obrácenou hodnotou závitového převodu (z důvodu rozptylů je menší).
- Napájecí proud má takovou velikost, aby byla dosažena hodnota jmenovitého proudu v napájecím nebo zkratovaném vinutí (rozhoduje menší hodnota).
- Napětí na vstupním vinutí je malé.
- Z výstupních vinutí není odebíráno žádné napětí ani výkon.
- Ztráty nakrátko (výkon odebíraný z napájecího zdroje) jsou využívány na pokrytí ztrát Jouleova tepla ve vinutích transformátoru. Magnetické toky jsou malé, ztráty v magnetickém obvodu (vířivé proudy)jsou zanedbatelné. Proto se onačují „ztráty nakrátko = ztráty v mědi“.
[editovat] Ztráty naprázdno („v železe“)
- Transformátor naprázdno je napájen do vstupního vinutí jmenovitým napětím, obvykle harmonického průběhu (tj. sinusového průběhu) a současně má všechny ostatní svorky rozpojeny = bez zátěže.
- Na svorkách výstupních vinutí můžeme naměřit napětí odpovídající velikosti napájecího napětí přepočteného závitovým převodem (z důvodu rozptylů je menší).
- Proud vstupního vinutí je malý.
- Z výstupních vinutí není odebírán žádný proud ani výkon.
- Ztráty naprázdno (výkon odebíraný z napájecího zdroje) jsou využívány na magnetizaci jádra (vytvoření magnetického toku) a krytí ztrát v magnetickém obvodu (vířivé proudy). Proto se označují „ztráty naprázdno = ztráty v železe“.
[editovat] Vinutí
[editovat] Řízení napětí
[editovat] Autotransformátory
Autotransformátory jsou transformátory, u kterých se pro primární i sekundární vinutí používá stejná cívka. Z mechanického hlediska jde vlastně o cívku na železném jádře s odbočkou pro primární a pro sekundární vinutí. Nevýhodou je, že při takové konstrukci přicházíme o galvanické oddělení primárního a sekundárního vinutí. Odbočka sekundárního vinutí může být realizována pomocí pohyblivého jezdce, přičemž nastavením tohoto jezdce je pak možné regulovat velikost sekundárního napětí. Tento jezdec může být nastavován elektrickým pohonem - odtud zřejmě pochází název autotransformátor - ve smyslu automatický transformátor. Autotransformátory často najdeme v elektrických laboratořích, kde se používají jako regulovatelné zdroje střídavého napětí.
[editovat] Chlazení transformátorů
Malé transformátory jsou obvykle chlazeny vzduchem. Velké transformátory se chladí olejem, protože voda je i při nepatrném zněčištění vodivá a vířivými proudy se rozkládá na vodík a kyslík.
[editovat] Trendy vývoje transformátoru
Transformátor může pracovat pouze se střídavým proudem, pro stejnosměrný proud je nutné použít měnič (např. rotační, nebo usměrňovač). Transformátor se skládá z primární a sekundární cívky, které bývají pro zvýšení účinnosti navinuty na společném feromagnetickém jádru. Jádro bývá vyrobeno z tenkých plíšků.
Poměr počtu závitů primární a sekundární cívky udává poměr výstupního napětí ke vstupnímu.
Pro laboratorní získávání vysokého napětí se využívá speciální Teslův transformátor.
Transformátoru se konstrukcí podobá tlumivka, která je zařazována jako indukční zátěž do obvodů a někdy se využívá i jako zdroj magnetického pole pro rušení magnetických záznamů.
[editovat] Podívejte se také na
- Elektrické napětí - napěťové hladiny v ČR, jež jsou vzájemně oddělené pomocí transformátorů
- Svařovací transformátor
