LITERATURA A INTERNETOVÉ ODKAZY SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK...

Transkript

1 Transfrmátr Transfrmátr Výuka transfrmátrů na střední dbrné škle Terie prbíraná v hdinách teretickéh vyučvání Účel a význam transfrmátrů pis transfrmátrů rincip činnsti transfrmátru Rzdělení transfrmátrů Výuka transfrmátrů v dílenské výuce Různé typy jader transfrmátrů Dráty pr malé transfrmátry Izlace mezi vrstvami Kstry transfrmátru Výpčet síťvéh transfrmátru Zjedndušený výpčet a příklad výpčtu Vdiče pr navíjení transfrmátrů LITERATURA A INTERNETOVÉ ODKAZY SEZNAM OUŽITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK Strana 1 (celkem 30)

2 1 Výuka transfrmátrů na střední dbrné škle Ve šklních snvách je zařazena i výuka transfrmátru. Jsu zde prbírány principy, funkce a uplatnění transfrmátrů v praxi. Tt učiv je jak navazující celek k výrbě, distribuci a sptřebě elektrické energie. V těsném sledu je zde zařazen učiv zabývající se tčivými elektrickými strji. 1.1 Terie prbíraná v hdinách teretickéh vyučvání rincip a funkce transfrmátru je d svéh vzniku neměnná. Ve výrbě vznikají nvé technlgické pstupy, vytváří se nvé knstrukce, ale pdstata funkce a výpčty se nemění. Skr v každé literatuře najdeme výpčty transfrmátru. Odbrní učitelé čast čerpají z výukvých knih staršíh vydání. Základní sučástí většiny elektrnických výrbků je transfrmátr, který plní něklik funkcí. Krmě úpravy síťvéh napětí na napětí menší a ptřebné k usměrnění má za úkl také chránit bsluhu před úrazem elektrickým prudem, nebť dděluje galvanicky místa mžnéh dtyku d síťvéh napětí. Transfrmátrky pužívané dma pr napájení sptřebičů (mdely vláčků, nabíječky akumulátrů, nabíječky mbilů nemívají, se zřetelem na bezpečnst bsluhy, sekundární napětí vyšší než 60 V). Obvykle se pužívá napětí d 20 V. rudy debírané ze sekundárníh vinutí jsu v rzmezí desítek miliampérů až desítek ampérů. r běžné aplikace vystačíme s maximálním sekundárním prudem 5 A (výstupní prud). Obrázek 41 transfrmátr Obrázek 42 schématická značka transfrmátru Účel a význam transfrmátrů Transfrmátr je elektrický strj, kterým se zvyšuje neb snižuje napětí střídavéh prudu při stejném kmitčtu, mění se pčet fází, izlují se dvě sustavy navzájem a pd.. Je t svým principem nejjedndušší strj bez phyblivých částí. Zakládá se na vzájemné elektrmagnetické indukci. Strana 2 (celkem 30)

3 Transfrmátr umžňuje hspdárný přens elektrické energie, vyrbené v elektrárně, na velké vzdálensti d místa sptřeby při vyském napětí a malém prudu, tedy při malých ztrátách. Obrázek 41 přensvá sustava [31] Význam a důležitst transfrmátrů pr zásbvání elektřinu vynikne, uvážíme-li, že prud na své cestě d výrby ke sptřebiteli musí být čast třikrát neb i častěji transfrmván. Transfrmátry se stavějí d nejmenších výknů, i jen něklik vltampérů, pr účely slabprudé techniky až p hrmné zákny něklika set megavltampérů v elektrárenství. r zkušebny vyskéh napětí se stavějí zvláštní transfrmátry s napětím až 1 MV a jejich kaskádním zapjením lze získat napětí i přes 15 MV. Čím větší výkny se přenášejí, tím vyššíh napětí je zaptřebí. Dnes se z velkých elektráren rzvádí energie napětím 110 kv. Velká střediska výrby energie a velká střediska sptřeby jsu spjena tzv. magistrálu 220 kv a některá z nich jsu ještě připjena k tzv. nadřazené síti 400kV. Sdružené napětí primárních sítí je 35 neb 22 kv. Obrázek 44 transfrmvna [32] Obrázek 45 transfrmátr Strana 3 (celkem 30)

4 Rzvd elektrické energie je samzřejmě pd stálu kntrlu. V dnešní dbě je i zde již ve velké míře nasazena výpčetní technika. Dispečer může z jednh místa kntrlvat a řídit celý distribuční systém elektrické energie. V něm se, velmi velku měru pdílí výknvé transfrmátry. [33] Obrázek 46 vládací plcha mnitru v elektrárně Nšvice [32] Obrázek 47 elektrárna Dětmarvice (turbína) Strana 4 (celkem 30)

5 1.1.2 pis transfrmátrů Transfrmátr se skládá se železnéh magnetickéh bvdu a z vinutí. rtže magnetický bvd je magnetván střídavě, nesmí být z plnéh materiálu, jinak by v něm vznikaly vířivé prudy, tepl a tím i ztráty energie. rt se skládá z plechů z křemíkvé celi, tlušťky 0,35 neb 0,5 mm. lechy jsu vzájemně d sebe izlvány a lakují se neb se již v huti ptáhnu minerálním tlakem s pjivem. Výhdné magnetické vlastnsti mají tzv. rientvané plechy válcvané za studena. Obrázek 48 transfrmátr Obrázek 49 cívka transfrmátru s trafplechem Vinutí bývá dvjí, a t vstupní čili primární, d něhž se prud přivádí, a výstupní čili sekundární, z něhž se prud debírá. Obě vinutí jsu navlečena na splečném železném jádru tak, aby magnetický tk vzbuzený jedním vinutím prcházel i druhým vinutím. [34] rincip činnsti transfrmátru Transfrmátr je elektrický netčivý strj, který umžňuje přenášet elektricku energii z jednh bvdu d jinéh pmcí vzájemné elektrmagnetické indukce. užívá se většinu pr přeměnu střídavéh napětí (např. z nízkéh napětí na vyské) neb pr galvanické ddělení bvdů. Transfrmátr pracuje na principu elektrmagnetické indukce časvu změnu magnetickéh tku. rimární cívka ve svém bvdu půsbí jak sptřebič, sekundární jak zdrj. D primárníh vinutí přivedeme střídavé napětí, a prtže je uzavřený bvd, tak prchází prud střídavý. Okl primární cívky se vytvří magnetické ple charakterizvané magnetickým tkem Φ a ten je také střídavý. Tent tk se uzavírá převážně jádrem transfrmátru Strana 5 (celkem 30)

6 a svými účinky zasahuje vinutí sekundární cívky. Vlivem časvé změny magnetickéh tku se v sekundárních vdičích indukuje střídavé napětí. Obrázek 50 schéma indukčníh tku v transfrmátrvém jádru [35] řipjíme-li k primárnímu vinutí střídavé napětí, prchází vinutím střídavý prud a magnetickým bvdem se uzavírá střídavý magnetický tk, který se mění stejně jak prud. Změnu magnetickéh tku se indukuje v primární cívce vnitřní čili indukvané napětí. dbně v sekundárním vinutí se indukuje vnitřní napětí rtže úbytky napětí na primární a sekundární straně jsu pměrně malé, platí i pr svrkvá napětí rvnice (transfrmační pměr čili převd transfrmátrů): U 1 = U 2 N N 1 2 Napětí jsu v přímém pměru s pčtem závitů. Obrázek 51 principiální nákres transfrmátru [36] Strana 6 (celkem 30)

7 Zanedbáme-li ztráty v transfrmátru, ptm se příkn na primární straně rvná výknu na sekundární straně. U1 I1 = U 2 I 2 1 = 2 Jmenvitý výkn na štítku transfrmátru je zdánlivý výkn ve vltampérech, nebť jeh činný výkn ve wattech se mění pdle druhu zatížení, tj. pdle veliksti účinku csϕ. rudy v primárním a sekundárním vinutí jsu tedy v nepřímém pměru s napětím U U 1 2 = I I 2 1 = N N 1 2 U U S I = I S = N N S [37] N 1 (N ) - pčet závitů primární cívky N 2 (N S ) - pčet závitů sekundární cívky U 1 (U ) - primární napětí, přiváděné na vstup primární cívky U 2 (U S ) - sekundární napětí, které se indukuje na vývdech sekundární cívky I 1 (I ) - primární prud, prcházející mezi zdrjem a primární cívku I 2 (I S ) - sekundární prud, který prchází sekundární cívku a připjeným sptřebičem Φ - indukční tk Rzdělení transfrmátrů dle knstrukce magnetickéh bvdu rzeznáváme transfrmátry jádrvé a plášťvé. U jádrvých transfrmátrů vinutí bklpuje jádra magnetickéh bvdu, který se uzavírá spjkami, jež mají stejný aneb pněkud větší průřez než jádra. Vinutí primární i sekundární u jednfázvéh transfrmátru může být umístěn buď na různých jádrech, neb mhu být bě vinutí na témže jádru, cž je výhdnější, nebť je menší magnetický rzptyl, a tím i menší úbytek napětí. U lášťvých transfrmátrů plechy bklpují vinutí. Spjky a krajní jádra mhu mít plviční průřez než jádra s vinutím, nebť jimi prchází plviční magnetický tk. Strana 7 (celkem 30)

8 růřez jader bývá čtvercvý, bdélníkvý neb dstupňvaný, aby se kruhvý tvr cívky c nejvíce vyplnil jádrem. Vinutí transfrmátru je bud válcvé neb ktučvé. [38] Obrázek 52 transfrmátr jednfázvý, trjfázvý a plášťvý jednfázvý [38] Vinutí primární i sekundární u jednfázvéh transfrmátru může být umístěn buď na různých jádrech, neb mhu být bě vinutí na témže jádru, cž je výhdnější, nebť je menší magnetický rzptyl, a tím i menší úbytek napětí. U lášťvých transfrmátrů plechy bklpují vinutí. Spjky a krajní jádra mhu mít plviční průřez než jádra s vinutím, nebť jimi prchází plviční magnetický tk. Válcvé čili sustředné vinutí má cívky vstupní i výstupní navlečeny na sbě. Blíže železa je vinutí nižšíh napětí, nebť se snáze izluje, sustředně na něm je ulžen vinutí vyššíh napětí, které bývá rzdělen na cívky zhruba p 1 kv. Ktučvé čili deskvé vinutí má cívky ulženy v jádře tak, že se střídají cívky vyššíh a nižšíh napětí. r magneticku suměrnst jsu na kncích plviční cívky nižšíh napětí, které mhu být blíže železa než cívky s vyšším napětím. dle pčtu fází se dělí transfrmátry na jednfázvé, trjfázvé, šestifázvé a mnhfázvé. V transfrmátrech vznikají ztráty elektrické energie jednak v jádře, jednak ve vinutí. Objí ztráty se mění v tepl, které se musí z transfrmátru dvádět, aby se nehřála nad dvlenu mez. dle způsbu dvádění tepla (pdle chlazení) dělíme transfrmátry na vzduchvé a lejvé, které jsu pnřeny d nádby naplněné lejem. Olej má větší tepelnu vdivst než vzduch a zárveň má i větší elektricku pevnst. dle účelu se transfrmátr dělí na staniční, síťvé, řiditelné, svářecí, spuštěcí, tpné, pecvé, přístrjvé (měřicí a jisticí) a pdbně. Strana 8 (celkem 30)

9 Malý transfrmátr 1.2 Výuka transfrmátrů v dílenské výuce V dílenské praxi si studenti prhlubí znalsti získané ve škle. Dnes se setkáváme s transfrmátry skr ve všech výrbcích sptřební elektrniky. Amatérské a ruční kusvé navíjení transfrmátrů se již v praxi nepužívá (nesmi se pužívat z důvdu bezpečnsti). Studenti jsu vedeni k tmu, aby si samy transfrmátr spčítali, a ptm v praxi věřili na výrbku platnst všech výpčtů. Studenti si taktéž p výpčtu transfrmátru navrhují i skládanu kstřičku pr transfrmátrvé plechy typu EI. Ve škle je transfrmátr prbrán p teretické stránce. V hdinách praktické výuky k tmu přistupuje seznámení s materiály a knstrukcí v praxi pužívané při výrbě transfrmátru Různé typy jader transfrmátrů Jádra magnetických bvdů jsu velmi důležitu sučástku pr výrbu transfrmátrů a na jejich jaksti závisí výsledné parametry finálníh magnetickéh bvdu. Jádr transfrmátrů tvří magnetický bvd, jehž magnetický indukční tk, vyvlaný průchdem prudu primárním vinutím, indukuje elektrické napětí v sekundárním vinutí. Obrázek 53 tridní transfrmátr Obrázek 54 transfrmátr s jádrem EI Vinutá transfrmátrvá jádra se pužívají jak celistvá jádra (tridy) neb jak dělená jádra. Vyrábí se jádra magnetických bvdů z rientvanéh transfrmátrvéh pásu. Magnetické vlastnsti jader jsu přím závislé na jaksti a tlušťce pásky, ze kterých jsu jádra vyrbeny. Strana 9 (celkem 30)

10 Máme něklik základních typů jader vhdných pr sérivu výrbu malých transfrmátrů. Tridní jádra transfrmátru Vinutá tridní jádra magnetických bvdů tvří magnetický kruh prst vzduchvých mezer, s knstantním průřezem, díky čemuž umžňují nejúčinnější využití magnetických vlastnstí pužitých materiálů. Tridy se vyrábí z rientvanéh transfrmátrvéh pásu s bsahem křemíku cca 3%, v rzsahu tluštěk 0,23-0,35 mm a materiál je pužit C22 dle ČSN IEC Tridní jádra jsu vyráběné dle pžadavků zákazníka a nrem ČSN IEC 635 neb DIN [17] Tridní jádra jsu vhdná pr magnetické bvdy určené k výrbě: měřících transfrmátrů, výknvých transfrmátrů, regulačních transfrmátrů, induktrů, měničů. Stupňvitá dělená jádra Obrázek 55 tridní jádra [39] Dělená transfrmátrvá jádra vznikají navíjením transfrmátrvé pásky dstupňvaných šířek na rtující frmvací elementy, psléze rzřezáním tepelně zpracvanéh a synteticku pryskyřicí slepenéh jádra. Dělená jádra se stupňvaným průřezem, vlastní tvar lépe přizpůsbený průběhu magnetickéh indukčníh tku a lépe využívají speciální strukturu zrna materiálu ve srvnání s jádry, které se skládají z plechvých výseků různých tvarů. Speciální průřez těcht jader umžňuje plnější využití průřezu kruhvých cívek. Jádr se skládá ze dvu částí ve tvaru pdkvy. Aby byl zabezpečen jejich správné sestavení, mají bě části na jedné splečné čelní straně barevnu plhvu značku. Barva plhvé značky udává zárveň tlušťku pásu, ze kteréh je jádr navinut a dále na vnějším závitu každé plviny je značen přadvé čísl. Strana 10 (celkem 30)

11 Vinutá stupňvitá dělená jádra magnetických bvdů z rientvanéh transfrmátrvéh pásu s bsahem křemíku cca 3 %, v rzsahu tlušťky 0,23 až 0,35 mm; materiál C22 dle ČSN IEC Obrázek 56 dělená jádra [41] Obrázek 57 dělená stupňvitá jádra [42] Vinutá jádra mají tvar lépe přizpůsbený průběhu magnetickéh indukčníh tku a lépe využívají speciální strukturu zrna materiálu ve srvnání s jádry, které se skládají z plechvých výlisků různých tvarů. [42] řednsti dělených jader: úspra elektrické energie z důvdu nízkých měrných wattvých ztrát, úspra v mnžství mědi pužité pr vinutí (z důvdu menších rzměrů a hmtnsti jader), úspra nákladu práce vynalžené při sestavvání transfrmátrů, díky jednduchsti mntáže. Unicre jádra transfrmátrů Jádra UNICORE představují nvu řadu jader pr magnetické bvdy. Technlgie výrby byla vyvinuta v rce 1997 s cílem zjedndušit technlgii výrby a dsáhnut lepších parametrů elektrických strjů. Jádra UNICORE díky své knstrukci jsu schpná nahradit téměř všechny klasické C a Q jádra. Díky vyspělé technlgii jádra UNICORE se vyznačují nízkými měrnými ztrátami. Obrázek 58 UNICORE jádr [43] Strana 11 (celkem 30)

12 Jádra UNICORE spjují všechny výhdy C + Q jader, přičemž jejich měrné ztráty jsu nižší 20-40%. Mají zjedndušenu knstrukci (nejsu lepená, řezaná ani brušená, díky čemu dsahují velmi příznivé ceny). ři mntáži se dají pužít stávající typy kstřiček, tudíž změny v knstrukci magnetickéh bvdu nejsu nutné. [44] EI jádra transfrmátrů Název dstali pdle svéh vzhledu. Jsu tvřeny prvkem ve tvaru E a prvkem ve tvaru I. Obrázek 59 E I plechy Obrázek 60 E I plech Vyrábí se vysekávání s celkřemíkvých plechů. Výrbně jsu t jádra nejvýhdnější, jelikž při strjním vysekávaní je nejmenší dpad. Tyt jádra jsu pr kusvu výrbu transfrmátrů nejvýhdnější. Transfrmátrvé plechy se vyrábí pdle standardizvaných dpručení. Existují závislsti mezi typem trafplechu a jeh prprcinální velikstí. U typ E je vlastně nádherný demnstrační příklad, na kterém se všechny rzměry dají jednduše dvdit. Typ trafplechu, který se uvádí s číslem, je vlastně velikst středníh slupku v milimetrech a k ní jsu vztaženy v určitém pměru všechny veliksti plechu Obrázek 61 svazek E plechů Obrázek 62 závislsti u E I plechů Strana 12 (celkem 30)

13 M jádra transfrmátrů Vyrábí se vysekáváním s celkřemíkvých plechů. Tyt jádra mají při své výrbě značně velký dpad. Mají trchu menší magnetický rzptyl než statní skládaná jádra. užívají se hlavně v telekmunikační technice. Díky větší ceně, která je způsbena dpadem při výrbě, se tyt jádra ve výrbcích a na trhu bjevují spradicky. Obrázek 63 M plechy Obrázek 64 M plech I a L jádra transfrmátrů V praxi se pužívá i skládání jader transfrmátru z plechů vyseknutých ve tvaru I. Ty se ptm ve vrstvách přes sebe překládají tak, že místě předešléh spjení plechu leží plech průběžný. Výrbně jsu nejjedndužší. Nevýhda je větší elektrmagnetický rzptyl. užívají se například při výrbě klasických svařvacích transfrmátrů. Jádra tvaru I jsu bdélníkvé plechy, které se při výrbě jádra překládají přes sebe. echy v liché a sudé vrstvě na sebe navazují jenm vnějším a vnitřním bvdem. Obrázek 65 I plech 1. vrstva Obrázek 66 I plech 2. vrstva Obrázek 67 I plech s cívku Strana 13 (celkem 30)

14 Stejný způsb skládání plechů se pužívá v případě plechu ve tvaru L.Tyt plechy jsu nepatrně výrbně nákladnější, jelikž se již nedají stříhat strjními nůžkami, ale musí se vysekávat. Lgika vrstev trafplechů je pět ddržena (nesmí jit spje dvu susedních vrstev na sebe). Obrázek 68 L plechy 1. vrstva Obrázek 69 L plechy 2. vrstva Obrázek 70 L plechy s cívku Dráty pr malé transfrmátry Vynutí transfrmátru bývá prveden dráty kruhvém průřezu (průměr 0,08 až 3,15 mm) neb vdícími pásy (d 0,5 x 4 mm d 5 x 40 mm). užívají se dráty izlvané smaltem, izlvané smaltem a pletením hedvábím, izlvané pletením papírvým páskem. Nevýhdy izlvaných drátů je jejich malá pvrchvá mechanická dlnst, vdiče jsu citlivé na chemické výpary a smalt na vdičích stárne. Obrázek 71 Drát CuL Obrázek 72 Drát CuL na cívce Strana 14 (celkem 30)

15 1.2.3 Izlace mezi vrstvami Mezi jedntlivé vrstvi transfrmátrvéh vinutí se dává prkladvá izlace z transfrmátrvéh papíru, slídy neb igelitvá izlace. kud se navijí tenkým drátem tzv. pstupnu vlnu, ptm se dává prkladvá izlace tak, aby byla rvnměrně rzdělena a aby se na jedn vinutí (primární, sekundární) pužil aspň 5 vrstev izlace. Izlační prkladvé pásky, které jsu na bcích nastříhány (rztřepeny), aby se při hybu izlace netrhala a dbře kryla i při styku s čely transfrmátrvých kster. Nejtlustější a elektricky nejvíce dlná je izlace mezi sekundárním a primárním vinutím. Obrázek 73 textilní prkladvá izlace Obrázek 74 prkladvý transfrmátrvý papír Kstry transfrmátru Transfrmátrvé vinutí je buď samnsné (aretván lakem a textilními pásky), neb je navinut na kstře z megneticky a elektricky nevdivéh materiálu. Tyt kstry bývají vylisvány z jednh kusu plastu neb jsu skládané a lepené z více dílů. V kusvé a malsérivé praxi se pužívají nejčastěji skládané kstry. Jak materiál je pužit texgumit neb skllaminát (dříve se pužíval ještě pertinax). Kstra je navržena tak, aby byla mechanicky pevná (je t nsný prvek vinutí) a samzřejmě se musí knstrukčně prdřizvat typu a veliksti jádra. Obrázek 75 plastvá kstra Obrázek 76 skládaná kstra Strana 15 (celkem 30)

16 Malý transfrmátr Skládaná kstra transfrmátru Všechny bčnice skládané kstry musí d sebe zapadat a aretvat se výřezvými klíči. Velikst výřezvých klíčů se řídí tlušťku materiálu, ze kteréh je kstra vyrbena. Starší typy transfrmátrů měli navinuté blíže k jádru primární vinutí. navinutí primárníh vinutí a jeh prkladvých vrstev se plžila vrstva zesílené izlace, která musela vydržet napětí v řádech kv. Na zesílenu izlační vrstvu se ptm vinul sekundární vinutí (neb něklik sekundárních vinutí). Skládaná kstra je v dnešní dbě tvřena třemi čely (dvě krajní a jedn které dělí prstr na primární a sekundární část). Střed kstry je tvřen 4 bčnicemi. Jsu t bčnice v páru. Bčnice jenž dlehají na celu plchu tracplechu mají jiný tvar, než ty které vymezují tlušťku svazku transfrmátrvých plechů. Obrázek 77 nákres jádra a dílů kstry Obrázek 78 díly kstry pr plechy E I Strana 16 (celkem 30)

17 ři výpčtu samstatných díků kstry vystačíme s velikstí pužitéh transfrmátrvéh plechu a tlušťky materiálu, ze kteréh je kstra zhtvena. Všechny míry jsu dvzené d veliksti transfrmátrvéh plechu (jeh typu). X Y tl. rez. velikst trafplechu (vlastně typ E), šířka svazku trafplechu, tlušťka materiálu z kteréh je kstra vyrbena, rezerva pr vlný phyp kstra na jádře. Velikst rezervy se u transfrmátrku d plechu E16 vlí 0,5 mm. U trafplechu E20 až E40 vlíme rezervu 1 mm. Ve větších velikstech plechu se řídíme materialem z kteréh je kstra vyrbena a přiměřenstí k jádru. Obrázek 79 díly a závislsti rzměrů pr trafplechy E I Všechny bčnice skládané kstry musí d sebe zapadat a aretvat se výřezvými klíči. Velikst výřezvých klíčů se řídí tlušťku materiálu, ze kteréh je kstra vyrbena. Obrázek 80 bčnice kstry Strana 17 (celkem 30)

18 Kstra je sestavena z 2 a 2 typů bčnic a 3 čel kstry. V dřívějších dbách se pužívaly puze 2 krajní čela a prstřední se vynechával. Bčnice která dléhá na trafplech. Bčnice která určuje tlušťku svazku. Čela a dělící přepážka kstry. Obrázek 81 bčnice a čela kstry Transfrmátrvé plechy typu EI skládané d kstry. lechy jsu skládané tak, že každá řada (vrstva) je tvřena plechem E s plechem I. Sudé vrstvy mají například plech I na levé straně a liché vrstvy na pravé straně. Obrázek 82 kstra a trafplech Obrázek 83 kstra a trafplechy Obrázek 84 nasunvání trafplechů Strana 18 (celkem 30)

19 1.3 Výpčet síťvéh transfrmátru Ke zhtvvání transfrmátru se dnes v amatérské praxi nejčastěji pužívají plechy tvaru EI. ři návrhu vycházíme z maximálníh výknu na jeh sekundární straně, t je ze sučinu efektivní hdnty pžadvanéh napětí a z debíranéh prudu. Z tabulky zjistíme vhdnu velikst jádra pr transfrmátr. Tabulka 1 výkny a pčty závitů pr daný transfrmátr s jádrem E I. žadvaný výkn ve W Typ plechů Výška svazků mm čet závitů na jeden vlt (N v ) (plechy tlušťky 0,5mm) lcha pr vinutí cm 2 8 EI ,8 2,34 10 EI ,85 2,34 20 EI ,58 3,63 40 EI ,66 3,63 60 EI ,92 6, EI ,64 6, EI ,69 9, EI ,96 9, EI ,37 15,4 500 EI ,89 15,4 Dále určíme pčet závitů na 1 V a spčítáme pčet závitů primárníh a sekundárníh vinutí. Se zřetelem na účinnst transfrmátru dečteme d pčtu primárních závitů asi 3 % závitů a na sekundární straně asi 5 % závitů přidáme. N (N 1 ) pčet závitů primárníh vinutí, N S (N 2 ) pčet závitů sekundárníh vinutí, N V pčet závitů na jeden vlt, U (U 1 ) napětí na primární straně (V), U S (U 2 ) napětí na sekundární straně (V), K knstanta pr krytí ztrát na primárně straně, K S knstanta pr krytí ztrát na sekundární straně. čet závitů primárníh vinutí vypčítáme pmcí vztahu čet závitů sekundárníh vinutí vypčítáme pmcí vztahu N = K U N V N S = K S U S N V kud je na sekundární straně transfrmátru něklik vinutí, platí uvedené zásady pr všechna tat vinutí. Maximální výkn transfrmátru je dán sučtem výknu jedntlivých vinutí. Vzhledem k tmu, že ptřebujeme více místa pr vývdy Strana 19 (celkem 30)

20 z jedntlivých vinutí (neb dbček), se čast stane, že nevystačíme s plchu pr vinutí transfrmátru, který pr ptřebný výkn určuje tab. rt v tmt případě dpručujeme pužít jádr pr výkn stupeň větší. Zjištěný pžadvaný výkn dělíme účinnstí transfrmátru, která bývá v rzmezí %, čímž určíme příkn transfrmátru. říkn transfrmátru je tedy: S = = η I S U η S S η I S U S příkn (W) transfrmátru (primární strana transfrmátru, výkn (W) transfrmátru (sekundární strana transfrmátru), účinnst (je větší u větších a menší u menších transfrmátrů) bvykle se pčítá s účinnstí 0,8 až 0,9, největší efektivní hdnta prudu prcházejícíh sekundárním vinutím (A), efektivní hdnta sekundárníh napětí transfrmátru (V). r efektivní hdntu primárníh prudu platí: I = U V tabulce čísl 2. zjistíme průměry drátů D pr vinutí. Vychází-li z výpčtu průměr drátu, který není uveden v tabulce, vlíme drát většíh průměru, nebť při větším průměru drátu se zmenšují ztráty vznikající v dpru mědi a zmenšuje se i hřev drátu a celéh transfrmátru. K vinutí pužíváme většinu dráty izlvané lakem (značení CuL). Obrázek 85 drát CuL na cívce Obrázek 86 drát CuL Strana 20 (celkem 30)

21 Tabulka, která nám vyjadřuje zatížitelnst vdiče při daném průměru drátu. Tabulka 2 mžný debíraný prud vdičem při husttě 2,5 A mm -2 čet závitů na 1cm 2 růměr drátů rud I při prudvé v mm husttě 2,5 A mm -2 plchy pr vinutí 0,15 44 ma ,18 64 ma ,2 79 ma ,22 95 ma , ma ,3 177 ma 770 0, ma 625 0,4 314 ma 450 0, ma 360 0,5 0,5 A 300 0,6 0,7 A 210 0,7 0,96 A 155 0,75 1,1 A 140 0,8 1,25 A 120 0,9 1,6 A ,96 A 83 1,1 2,4 A 65 1,2 2,8 A 52 1,3 3,3 A 42 1,4 3,9 A 40 1,5 4,4 A 33 1,6 5 A 28 1,7 5,7 A 1,8 6,4 A 2 7,9 A 2,2 9,5 A 2,5 12,3 A 2,8 15,4 A 3 17,7 A Dále je třeba zjistit, je-li mžné transfrmátr se zvlenými dráty a pčty závitů realizvat. stupujeme tak, že vypčítáme sučiny a sučet všech těcht plch pr jedntlivá vinutí by neměl být větší než 50 % celkvé plchy pr vinutí, kteru zjistíme z tabulky. Je-li sučet větší, je třeba zvlit větší jádr a výpčet pakvat. Mezi primární a sekundární vinutí a mezi jedntlivé vrstvy vinutí se vkládá transfrmátrvý papír neb lepenka takvé tlušťky (neb tlik vrstev), aby nemhl djít k elektrickému průrazu izlace. navinutí a vyzkušení se transfrmátr dknale vysuší v suchém prstředí při tepltě C a ptm Strana 21 (celkem 30)

22 se máčí v impregnační lázni. Lze pužít například vsk T 100 neb namáčecí vypalvací transfrmátrvý lak. Tut úpravu se zlepší izlační vlastnsti transfrmátru, zamezí se jeh navlhání, fixuje se plcha drátů vinutí a zlepšuje se přechd tepla z vinutí na pvrch transfrmátru. [44] Zjedndušený výpčet a příklad výpčtu. Zadané hdnty: vstupní, primární napětí U = 230 V výstupní, sekundární napětí U S1 = 12 V výstupní, sekundární, zatěžvací prud I S1 = 3 A U = 230 V U S1 = 12 V I S1 = 3 A Obrázek 87 transfrmátr schématicky Hdnty ptřebné k výrbě transfrmátru druh a velikst transfrmátrvých plechů, pčet (vstupních) primárních závitů N, pčet (výstupních) sekundárních závitů N S, průměr vdiče (vstupníh) primárníh vinutí D, průměr vdiče (výstupníh) sekundárníh vinutí D S. Výkn transfrmátru S = U S I S [VA; V, A] S = 12 3 S = 36 VA říkn transfrmátru = (1,1 až 1,3) S = 1,2 36 = 43,2 VA Strana 22 (celkem 30)

23 Čistý průřez železnéh jádra S Fe = (0,8 až1,1) [cm 2 ; VA] = 1 36 S S Fe S Fe = 6 cm 2 Skutečný průřez železnéh jádra s izlací mezi plechy S Fe S Ž = [cm 2 ; cm 2 ] 0,9 S Ž = 6 0,9 S 6,6 cm 2 Ž Výška jádra a pčet plechů Vlíme transfrmátrvé plechy tak, aby průřez jádra byl přibližně čtvercvý. mcný výpčet: a = [cm; cm 2 ] a = 6, 6 S Ž a 2,56 Můžeme zvlit plechy E25 neb E32. Je lepší zvlit plechy větší, u kterých bude více místa v kénku pr vinutí. Musíme teď zjistit skutečnu výšku svazku přepčítanu na trafplech E32. S Ž v = [cm; cm 2, cm] b 6,6 v = v 2 3,2 v 2 cm v 20 mm Výška svazku transfrmátrvých plechů bude 20 mm. pčet plechů t plechů, tlušťka jednh transfrmátrvéh plechu t. v t plechů = [-; mm, mm] t t plec hů = 20 0,5 V případě, že jeden transfrmátrvý plech bude mít tlušťku 0,5 mm tak budeme ptřebvat 20 = 40 kusů plechů. 0,5 Strana 23 (celkem 30)

24 čet závitů na napětí 1 V N V = 45 S Ž 45 N V = ,6 čet závitů na 1V je v našem případě asi 6,8 závitů. Znamená t že, abychm dsáhli napětí jednh vltu, musíme na jádr transfrmátru navinut 6,8 závitů. Knstanta (k) upravuje pčet závitů s hledem na úbytek napětí. Stanví se pdle veliksti transfrmátrku: k p knstanta pr krytí ztrát na primárním vinutí, k s knstanta pr krytí ztrát na sekundárním vinutí. Tabulka 3 knstanty pr krytí ztrát v transfrmátru S d 50 VA 50 až 100 VA 100 až 300 VA 300 až 1000 VA k S 1,1 1, 08 1,07 1,05 k 0,9 0, 92 0,93 0,95 N = N V U k N =6, ,92 N 1442 závitů N S = N V U S k S N S =6, ,08 N S 88 závitů Určení průřezu vdičů vinutí σ prudvá hustta (A mm -2 ). Vlíme prudvu husttu mezi 2 až 3 A mm -2 I = [A; VA,V] U 43,2 I = I 0,1878 A 230 růřez primárníh vinutí S I 2 A S = [ mm = ] 2 σ A mm 0,075 0,1878 2,5 S =0,075 mm 2 S = I S S σ [ 2 A = 2 mm ] A mm 1,2 = 3 2,5 S S =1.2 mm 2 Strana 24 (celkem 30)

25 Určení průměru vdičů Rzměry vdičů pr vinutí se udávají v průměru vdiče bez izlace. Rzměr určíme výpčtem neb pdle tabulek. D S = 4 4 0,075 D = D mm. π 3, 14 Z tabulek vlíme průměr drátu na primární vinutí: D = 0.3 mm. D S SS = 4 4 1,2 D S = D S mm. π 3, 14 Z tabulek vlíme průměr drátu na primární vinutí: D S = 1.3 mm. Tent zjedndušený výpčet transfrmátrku lze pužít pr síťvé transfrmátrky d výknu 1000 VA. Výpčtem lze věřit prveditelnst vinutí s hledem na kntrlu plnění plchy kénka cívky transfrmátru Vdiče pr navíjení transfrmátrů užité dráty musí být vždy lakvané, smaltvané neb předené izlační textilií. Jedntlivé závity musí být dizlvány, jinak by se závity navzájem elektricky spjily, a tím pádem by se zkratvaly. Je vhdné p každé navinuté vrstvě izlvat dráty na kstřičce vrstvu prkladvéh papíru neb jiné izlační hmty. Nejtlustší izlační vrstva musí být mezi primárním a sekundárním vinutím. V dnešní dbě se již nepřipuští mít na sbě u transfrmátrků pr sptřební elektrniku vinutí na sbě. Vinutí se dávají d dvu d sebe ddělených prstr (elektricky nevdivu přepážku). Na našem trhu jsu však stále výrbky dvážené hlavně z Asie, které tt nesplňují. Jejich knstrukce a izlace leckdy nesplňují základní bezpečnstní pdmínky. Obrázek 88 transfrmátr z Číny Strana 25 (celkem 30)

26 Tabulka průřezů vdičů pdle zatížení Vdič, kterým prtéká prud, se zahřívá. V praxi pužíváme nejčastěji vdiče měděné. Hliníkvé se pužívají puze u zařízení kde s finančních důvdů neb váhvých je t pdstatněné. rudvu husttu vlíme v rzsahu 2,5 až 6 A mm -2. Větší hdnta vede k velkému úbytku při zatížení a většímu zahřívání transfrmátru. U transfrmátrů vlíme nejčastěji prudvu husttu 2,5 A mm -2. Tabulka 4 maximální zatížitelnst hliníkvých a měděných vdičů při prudvé husttě 2,5 A mm -2 Maximální zatížení Maximální zatížení na růměr drátu v mm na vinutí v Ampérech vinutí v Ampérech pr pr měď (Cu) hliník (Al) 0,04 0,003 0,002 0,06 0,005 0,004 0,08 0,013 0,009 0,10 0,020 0,013 0,12 0,029 0,019 0,15 0,044 0,031 0,18 0,064 0,043 0,20 0,079 0,053 0,25 0,125 0,083 0,30 0,178 0,120 0,35 0,241 0,164 0,40 0,315 0,214 0,45 0,400 0,272 0,50 0,493 0,335 0,60 0,708 0,481 0,70 0,960 0,653 0,80 1,261 0,860 0,90 1,590 1,160 1,00 1,963 1,330 1,20 2,825 1,920 1,40 3,850 2,618 1,50 4,425 3,000 1,60 5,025 3,417 1,80 6,375 4,335 2,00 7,850 5,350 Strana 26 (celkem 30)

27 LITERATURA A INTERNETOVÉ ODKAZY vlastní brázky [31] KUSALA, Jarslav. Miniencyklpedie : Elektřina. Čez\\encyklpedie_html \\4-4.htm\rzv1 [nline] [cit ]. [32] brázky pskytl Ing. Ladislav Rudlf, h.d [33] HUDEC, Jsef, FETTER, František. Elektrtechnika : pr 2. a 3. rčník učňvských škl vyd. raha : SNTL, Účel a význam transf., s. 11. [34] HUDEC, Jsef, FETTER, František. Elektrtechnika : pr 2. a 3. rčník učňvských škl vyd. raha : SNTL, pis transfrmátru, s. 12. [35] Transfrmer3d cl3cz.svg [nline]. 2007, [cit ]. Dstupný z WWW: < cl3cz.svg>. [36] [31] KUSALA, Jarslav. Miniencyklpedie : Elektřina. Čez\\encyklpedie_html \anim\traf [nline] [cit ]. [37] HUDEC, Jsef, FETTER, František. Elektrtechnika : pr 2. a 3. rčník učňvských škl vyd. raha : SNTL, ůsbení transfrmátru, s [38] HUDEC, Jsef, FETTER, František. Elektrtechnika : pr 2. a 3. rčník učňvských škl vyd. raha : SNTL, Rzdělení transfrmátru, s. 15. [39] Tridní jádra [nline] [cit ]. Dstupný z WWW: < [40] ARENDAŠ, Mirslav, RUČKA, Milan. Nabíječe a nabíjení. Marie Hauptvgelvá; Vila Kuníkvá. 2. vyd. raha 1 : SNTL-Nakladatelství technické literatury,n.p., s. pulární elektrnika; sv. 6. ISBN [41] Dělená C jádra [nline] [cit ]. Dstupný z WWW: < Strana 27 (celkem 30)