Transformátory

___________________________________________________________________________
Transformátor
Transformátor je netočivý elektrický stroj.
Účel
- transformace (změna) elektrického napětí U a elektrického proudu I
- galvanické oddělení elektrických obvodů (využívá se jako ochrana
před nebezpečným dotykovým napětím)
Princip činnosti
Důležité parametry:
U1 – primární napětí
I1 – primární proud
N1 – primární počet
závitů
U2 – sekundární napětí
I2 – sekundární proud
N2 – sekundární počet
závitů
Primární vinutí se připojí na zdroj, jehož napětí U1 se s časem mění (třeba zdroj střídavého
napětí). Primárním vinutím prochází časově proměnný elektrický proud I1.
V dutině primární cívky (tedy v magnetickém jádře) vzniká magnetický indukční tok .
I tento magnetický indukční tok je proměnlivý v čase (B). Tento měnící se magnetický
indukční tok je veden jádrem transformátoru a zasahuje i do dutiny druhé cívky. To vyvolá
indukci napětí U2 na svorkách sekundární cívky. K té je připojen spotřebič, který odebírá
proud I2.
Tento program je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem
České republiky
___________________________________________________________________________
Odvození transformační rovnice
-
pro ideální transformátor platí:
P1  P2
P1 – příkon přiváděný do primáru (W)
P2 – výkon odváděný ze sekundáru (W)
P1  U1 . I1
-
P2  U 2 . I 2
z toho tedy vyplývá:
U1 . I1  U 2 . I 2
U1 I 2

U 2 I1
Úplná transformační rovnice:
p
U 1 N1 I 2


U 2 N 2 I1
p – transformační poměr
Poměr napětí je roven poměru závitů cívek a převrácenému poměru elektrických proudů.
Schematická značka transformátoru se železným jádrem
Aplikace transformátoru
Autotransformátor:
- transformátor s plynule nastavitelným transformačním poměrem p v určitém rozmezí
- nemá magnetické jádro
- část primárního vinutí je společná i sekundárnímu vinutí
- pohybem jezdce nahoru a dolů se plynule nastavuje počet závitů
sekundárního vinutí N2 (od 0 až po N1) a tím se mění hodnota
transformačního poměru p (od ∞ až po 1).
výhoda - možnost plynulé regulace transformačního poměru p
nevýhoda – nemá galvanické oddělení obvodů
Tento program je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem
České republiky
___________________________________________________________________________
Svařovací transformátory
-
transformátory, které umožňují plynule nastavovat sekundární svařovací proud podle
průměru svařovací elektrody
-
průměr elektrody se volí podle tloušťky svařovaného materiálu
-
pro větší tloušťku svařovaného materiálu se musí volit větší průměr elektrody
a tím se musí nastavit i větší hodnota svařovacího proudu
s odbočkami v primáru
-
pohybem jezdce se nastavuje počet závitů N1 primárního
vinutí a tím tedy i svařovací proud I2 sekundárního vinutí
rozptylový
-
pohybem pohyblivé části magnetického jádra se
mění velikost vzduchové mezery mezi pevnou a
pohyblivou částí magnetického jádra
-
tím se mění magnetický odpor jádra a tím
i velikost svařovacího sekundárního proudu I2
Příklad
Transformátor je připojen na primární napětí 450 V, sekundárním vinutím teče proud
1500 mA, sekundární vinutí má 200 závitů a pracuje s transformačním poměrem 3.
Vypočtěte sekundární napětí, primární proud, primární počet závitů a elektrický výkon
přenášený transformátorem.
p
Výpočet:
p
I2
I1
I1 
U1
U2
I 2 1500

 500mA
p
3
U2 
U1 450

 150V
p
3
p
N1
N2
N1  p . N 2  3 . 200  600 z
P  U1 . I1  U 2 . I 2  450 . 0,5  150 . 1,5  225W
Tento program je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem
České republiky
___________________________________________________________________________
Zkušební a doplňkové otázky – Teorie transformátoru
1. Popište podle obrázku hlavní části, z kterých se skládá transformátor
1 ……………………………………
2 ……………………………………
3
……………………………………
2. Uveďte podle obrázku hlavní veličiny transformátoru
U1………………………..
U2………………………..
I1………………………...
I2………………………...
N1………………………..
N2……………………….
3. Napište správně úplnou transformační rovnici
4. a) Jaký je účel transformátoru?
_______________________
________________________________________
________________________________________
b) Co je to autotransformátor?
________________________________________
________________________________________
5. Transformátor přenáší elektrický výkon 300 W, primární napětí je 200 V, sekundární
proud je 6000 mA, primární počet závitů je 800. Vypočtěte sekundární napětí,
primární proud, sekundární počet závitů a transformační poměr transformátoru.
Výpočet:
Tento program je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem
České republiky