ELEKTROTECHNIKA TRANSFORMÁTOR - část 2. 1W1 – pro 4. ročník oboru M 2.2005-VR

ELEKTROMAGNETIZMUS Transformátor Transformátory jsou střídavé elektrické stroje NETOČIVÉ. Jsou založeny na principu elektromagnetické indukce a na neustálých změnách probíhají-cích v elektromagnetickém poli. Proto ne-mohou fungovat u stejnosměrného proudu a napětí.

ELEKTROMAGNETIZMUS Transformátor Magnetická indukce – vznik elektro-motorické síly v sekundární cívce - pokud primární cív-kou prochází střídavý proud.

ELEKTROMAGNETIZMUS První cívka je primární = vstupní Transformátor - má N1 závitů – přivádí se na ní primární (vstupní) napětí U1 a prochází jí primární (vstupní) proud I1 – její (vstupní) příkon je P1 a je primárním příkonem transformátoru.

ELEKTROMAGNETIZMUS Transformátor Druhá (a případně další) cívka je sekundární = výstupní - má N2 závitů – indukuje se na ní sekundární (výstupní) napětí U2 a prochází jí sekundární (výstupní) proud I2 – její (výstupní) výkon je P2 a je sekundárním výkonem transformátoru - pokud je sekundárních cívek víc, je sekundárním výko-nem transformátoru P2 součet (P2 až Pn) výkonů všech sekundárních cívek.

ELEKTROMAGNETIZMUS Transformátor - vztahy: P1 = U1 * I1 P2 = U2 * I2 přitom podle zákona o zachování energie platí: P1 = P2 …. (ideálně – ztráty = 0) P1 = P2 +  P … (skutečně) kde:  P …. součet všech ztrát vzniklých při provozu transformátoru = ztráty v mědi obou (všech) cívek + ztráty v železe při vytváření elektromagnetického pole (magnetizační ztráty) + ztráty od toku Φ

ELEKTROMAGNETIZMUS Transformátor - vztahy: Převodový poměr mezi primární a sekundární stranou (pokud je na sekundární straně více vinutí, tvoří z hlediska převodového poměru jednotný celek): p = U1 / U2 = I2 / I1 = P1 / P2 = N1 / N2

ELEKTROMAGNETIZMUS Transformátor - vztahy: Velikost indukované elektromotorické síly v sekundárním vinutí – a její maximální hodnota: U2max = ω * Φ2max * N 2 = 2 * π * f * Φ2max * N 2 U2max = ( 2 * π / √2 ) * f * Bmax * S * N 2 U2max = 4.44.* f * Bmax * S * N 2 [ V ; Hz ; T ; m2 ; - ; počet záv. ] U2max = √2 * U2

ELEKTROMAGNETIZMUS Transformátor Ztráty hlavní (největší) ztráty jsou tepelné – ohřev měděného vinutí cívek daný měrným odporem mědi, průřezem a hodnotou protékajícího proudu + ohřev železového jádra elektromagnetickým polem, vířivými proudy, hysterez-ními proudy, indukčními proudy, rozptylovými proudy) úbytkem napětí závislým na délce a průřezu vodičů jednotlivých cívek

ELEKTROMAGNETIZMUS Transformátor Přetížitelnost: pokud je sekundární vinutí zatíženo větším proudem než je jmenovitý jako provozní ochrana = transformátor musí být dimen-zován na definované hodnoty přetížení po určitou dobu (obvykle desítek minut) limitem při tomto přetížení je oteplení, které nesmí být překročeno – obvykle 75 až 95°C – záleží na konstrukci

ELEKTROMAGNETIZMUS Transformátor Základní schematické značky. železové jádro primární vinutí (vstupní) sekundární vinutí (výstupní) 1.1 1.2 2.2 2.1 L2 N2 N1 Základní schematické značky. primár (vstup) sekundár (výstup) primár (vstup) sekundár (výstup)

ELEKTROMAGNETIZMUS Autotransformátor Základní schematické značky. železové jádro Základní schematické značky. Sekundární vinutí je elektricky propojeno s primární stranou. primární vinutí (vstupní) sekundární vinutí (výstupní) 1.1 1.2 2.2 2.1 L2 N2 N1 primár (vstup) sekundár (výstup)

ELEKTROMAGNETIZMUS Speciální transformátory Natáčivý traqnsformátor – principem je podobný asyn-chronnímu motoru, jehož rotor je „ručně“ natočen podle potřebného výstupního napětí – nemá velkou účinnost (hlavně kvůli vysokému oteplení při provozu) – elektric-ky odděluje primární a sekundární obvody. Autotransformátor – má jediné vinutí a proto neodděluje primární a sekundární obvod – musí mít železové jádro – není vhodné jej nechávat ve stavu naprázdno (nezatížený sekundár).

ELEKTROMAGNETIZMUS Speciální transformátory Svařovací transformátory – speciální konstrukce a vlast-nosti = velmi malé sekundární napětí při zatížení (cca 3 až 30 V) a vyšší „zapalovací“ napětí pro start svařovacího oblouku (cca 70 V) = hodnota je závislá na sekundárním proudu + vysoký až velmi vysoký sekundární svařovací proud (20 až 1000 A) s poměrně konstantním průběhem bez ohledu na velikost a délku svařovacího oblouku – musí snést elektrické a magnetizační rázy vznikající při zapalování oblouku + zkratový sekundární proud při „přilepení“ svařovací elektrody.

ELEKTROMAGNETIZMUS Speciální transformátory Měřicí transformátory – speciální konstrukce a vlastnosti = přesný převod mezi primárem a sekundárem – použí-vají se napěťové a proudové s definovaným výstupem (sekundárem) = 100 V a 5A – bezpečnostní provedení pro bezpečné oddělení primárního a sekundárního ob-vodu a tím byl dodržen požadavek bezpečnosti obsluhy. Jistící transformátory – speciální konstrukce a vlastnosti = pro pracovní části ochranných a jistících obvodů – obdoba měřicích.

ELEKTROMAGNETIZMUS Speciální transformátory Speciální transformátory – např. pro napájení indukč-ních pecí, odporových pecí a obloukových pecí – pro zářivky a výbojky – pro rozmrazování pro napájení bez-pečných obvodů malým napětím s vysokými požadavky na isolační provedení.

Základy elektrotechniky …