Transformaator

Allikas: Vikipeedia

Transformaator ehk trafo on elektromagnetiline seade (elektrimasin), mis võimaldab muuta vahelduvvoolu pinget ja voolutugevust voolusagedust muutmata. Transformaatori nimetus on tulnud ladinakeelsest sõnast transformare ehk muundama.

Transformaatorite võimsus võib olla väga erinev murdosast V A kuni GV A ja pingega kuni sadade kilovoltideni.

Sisukord

1 Transformaatorite liigid
2 Transformaatorite ehitus
3 Transformeerimisprotsess
4 Transformaatorite kuumenemine ja lubatud koormused
5 Vaata ka

[redigeeri] Transformaatorite liigid

Jõutrafod
- Ühefaasilised jõutrafod
- Kolmefaasilised jõutrafod – kasutatakse elektriülekandel
Eriotstarbelised trafod
- Eraldustrafod
- Impulsstrafod
- Keevitustrafod
- Mõõterafod
- Pingetrafod
- Sulatusahjude trafod
- Teimtrafod
- Autotrafod ehk latterid ehk säästetrafod – ühemähiseline trafo – võimaldab sujuvalt pinget reguleerida.

[redigeeri] Transformaatorite ehitus

Madalsagedustel töötav trafo koosneb elektrotehnilisesest lehtterasest südamikust. Südamik on kokku pandud õhukestest teraslehtedest, mis pöörisvoolude tõttu tekkivate kadude vähendamisekson kaetud oksiidikihiga. Elektrotehnilisest plekist südamikud jagunevad trafoplekist stantsitud südamikeks ja lintsüdamikeks.

Kõrgsagedustel kasutatakse trafo südamiku materjalina ferriiti.

Ühefaasilise trafo südamikule on keritud üks või mitu mähist: primaarmähis ja sekundaarmähis, kui trafo on mõeldud ühele sisend ja ühele väljundpingele. Kui on tegemist mitmemähiselise trafoga, võib nii primaar-, kui ka sekundaarmähiseid olla mitu, vastavalt kasutatavatele pingetele.

Kolmefaasilise trafo puhul on tegemist kolme ühesuguse keerdude arvuga mähiste gruppidega, mis on keritud kolmele südamikule ja paigaldatud ühele E kujulisele trafosüdamikule. Selline õlivannis trafo on kujutatud pildil.

[redigeeri] Transformeerimisprotsess

Vastavalt mähiste keerdude arvule pinge kas tõuseb või langeb.

Näiteks on primaarmähises 100 keerdu, sekundaarmähises aga 300 keerdu. Sel juhul tõuseb pinge 3 korda ehk võrdeliselt keerdude arvude suhtega.

Kuna aga võimsus peab nii primaar- kui ka sekundaarmähises ligikaudu võrdne olema (energia jäävuse seadus), siis muutub voolutugevus pöördvõrdeliselt nii pinge kui ka keerdude arvuga. Kui pinge kasvab näiteks 3 korda, siis voolutugevus kahaneb 3 korda.

Primaarmähises ja sekundaarmähises on aktiivvõimsus ligikaudu võrdne. Seega võib ühefaasilise trafo aktiivvõimsust arvutada järgmise valemi järgi:

$P = U \cdot I \cos\varphi$

Kolmefaasilise trafo puhul on aktiivvõimsus:

$P =\sqrt{3} U \cdot I \cos\varphi$

kus P - vahelduvvoolu aktiivvõimsus (W), U - pinge (V), I - voolutugevus (A).

Trafode kasutegur on sageli 98–99%, suurtel trafodel ka üle 99%.

[redigeeri] Transformaatorite kuumenemine ja lubatud koormused

Väikese võimsusega trafodel on neid läbivad voolud ja sellest tulenevalt ka pöörisvoolud suhteliselt väikesed ja kuumenemisega üldiselt probleemi pole.

Suuremate jõutrafo puhul eraldub soojus trafo südamikus pöörisvoolude ja ümbermagneetumise tõttu.

Trafo südamikus eralduv soojus ei sõltu trafo koormusest ja on tühijooksul sama, mis koormmatud trafo korral.

Trahfo koormamisel eraldub trafo mähises soojus nagu igas voolujuhis, võrdeliselt läbiva voolu ruudu ja takistuse korrutisega. Kui eraldunud soojus kuumutab trafo üle isolatsioonimaterjali temperatuuritaluvuse piiri, siis isolatsioon söestub ja võib tekkida lühis.

Trafo koormamist piirab ka puisteinduktiivsus, mis avaldub nagu oleks järjestikku ühendatud lisainduktiivsus.