ISŠT Mělník Číslo projektu Označení materiálu Název školy Autor Tematická oblast Ročník Anotace CZ.1.07/1.5.00/34.0061 VY_32_INOVACE_H.2.11 Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, 276 01 Mělník Ing.František Moravec Elektrotechnika 2ME Elektrické stroje netočivé - transformátory Metodický pokyn Zhotoveno květen 2012 Frontální vyučování doplněné metodou průběžného kladení otázek pro objasnění probírané látky. Po výkladu následuje zpětnovazební test a individuální vyhledání odpovědí pro řešení samostatné úlohy pomocí internetu a zpětná kontrola dataprojektorem
Základ transformátoru tvoří vstupní (primární) a výstupní (sekundární) cívky, vinuté izolovaným (smaltovaným) Cu vodičem, kterými prochází uzavřené magnetické jádro, složené z navzájem izolovaných plechů (z magneticky měkkého materiálu) a nebo feritové I. Provedení vinutí: válcové, kotoučové II. Provedení jádra: izolované tenké plechy (ocelokřemíkové), feritové III. Provedení magnetického obvodu - uspořádáním cívek: jádrový, plášťový, toroidní - speciální IV. Provedení počtu fází: jednofázové, trojfázové, vícefázové Hlavní části transformátoru: cívky vinutí konstrukce pro stažení přípojná svorkovnice štítek s údaji magnetický obvod
I. Provedení vinutí (cívek): a) Válcová - jednokomorová b) Kotoučová - dvoukomorová kostra jednokomorová kostra dvoukomorová válec I. válec II. kotouč I. kotouč II.
Provedení vinutí (cívek) v praxi: Válcová - jednokomorová Kotoučová - dvoukomorová
II. Provedení jádra: a) Izolované tenké plechy b) Feritové a) Izolované tenké plechy Těleso jádra je složeno z vrstev jednotlivých odizolovaných magneticky měkkých plechů; nebo je navinuté z plechového pásu b) Feritové Tato jádra jsou vyrobená lisováním ze speciální feritové keramiky
III. Provedení mg. obvodu - uspořádání cívek: a) Plášťové b) Jádrové c) Toroidní a) Plášťové transformátory Plechy u nich částečně obklopují vinutí a tím dochází k menšímu rozptylu mg. toku a k jeho souměrnějšímu rozdělení => lepší mg. vazba Magnetický obvod tvoří střední sloupek, spojky a krajní sloupky Spojky a krajní jádra mohou mít poloviční průřez než jádra s vinutím, neboť jimi prochází poloviční magnetický tok Nevýhodou je jeho větší hmotnost a horší chlazení, díky plášti, které má na svědomí plášť vytvořený z plechů kolem cívek plášť vytvořený kolem cívek z trafoplechů
Plášťový transformátor
b) Jádrové transformátory U těchto transformátorů jsou jednotlivá vinutí umístěna na jednotlivých jádrech Nevýhodou tohoto řešení je větší magnetický rozptyl; zejména pokud je primární a sekundární vinutí umístěno každé na jednom jádře Rozptyl se ovšem dá zmenšit tím tím, že se obě vinutí rozdělí na dvě části a každá se umístí na jednotlivý sloupek => na každém jádru jsou pak obě vinutí Oproti plášťovému provedení se jádrová lépe ochlazují V případě, že primární a sekundární cívka jsou oddělené, tak se snadno dají opravit - převinout. Převine se jen poškozená cívka. Plášťové provedení má obě cívky vždy navinuty na sobě a tedy je převinutí náročnější Vzhledem k tomu že jsou cívky transformátoru samostatné, má to další výhodu z hlediska vyšší vzájemné izolace a tedy i bezpečnosti jádro
Jádrový transformátor
c) Toroidní transformátory Konstrukce Obvykle jsou cívky těchto transformátorů navinuty okolo ferromagnetického jádra tvaru prstence (tzv. toroidu ) Nacházejí uplatnění ve vysokofrekvenčních aplikacích a jádra s vysokou permeabilitou pak tam, kde je vyžadována velká citlivost indukovaného napětí v sekundárním vinutí na změny magnetizačního proudu a kde je požadováno minimální zkreslení přenášeného signálu Hodí se i k výrobě tlumivek s velkou indukčností Vykazují malé ztráty při magnetování střídavým proudem Pro dosažení ideálních magnetických vlastností se doporučuje dodržet poměr výška / vnějším průměrem toroidního jádra < 2,5
Toroidní transformátor Výhody toroidního transformátoru: uzavřený magnetický tok nízké magnetické ztráty kompaktní rozměry nízká hmotnost nízká hlučnost Toroidní jádro Primární vinutí Sekundární vinutí
IV. Provedení podle počtu fází: a) Jednofázové b) Trojfázové c) Vícefázové
Jednofázové transformátory Jedná se o nejrozšířenější skupinu transformátorů používaných zejména pro přizpůsobení napájení domácích elektronických a elektrických spotřebičů k spotřebitelské síti 230V~ Trojfázové transformátory Nejčastěji se využívají k přenosu a distribuci elektrické energie, kde se výkony pohybují až ve stovkách megawattů Připojují se ke třem fázím střídavého proudu a zpravidla se z nich i třífázový proud odebírá Vstupní vinutí bývá spojené do trojúhelníku a výstupní vinutí do hvězdy s vyvedeným nulovým uzlem (bodem). Na jednom magnetickém obvodě jsou navlečeny tři cívky a každá cívka patří k jedné fázi Jednotlivá vinutí jsou umístěna na jednotlivých jádrech Konstruují se jako jádrové, přičemž průřez jádra bývá u malých transformátorů obdélníkový nebo čtvercový a u velkých transformátorů křížový nebo stupňovitý U malých transformátorů se je vinutí měděné. U energetických transformátorů velkých výkonů se může požít i hliník Vícefázové transformátory Počet fází je u nich vyšší než jedna
Trojfázový transformátor
Základní zapojení trojfázových transformátorů: Konstrukce a) zapojení do hvězdy (Y) b) do trojúhelníka (D) c) do lomené hvězdy (Z) a) b) c) Y D Z
Test - 11 1. Jak se dělí transformátory podle provedení vinutí? 2. Jak se dělí transformátory podle provedení jádra? 3. Jak se dělí transformátory podle provedení mg.obvodu (uspořádání cívek)? 4. Jak se dělí transformátory podle počtu fází? 5. Vyjmenuj hlavní části transformátoru 6. Jak se liší válcová a kotoučová cívka? 7. Stručně popište a načrtněte plášťové, jádrové a toroidní provedení transformátoru 8. Rozdělte transformátory podle počtu fází
Opakování Samostatná práce S využitím internetu vyhledejte alespoň dvě firmy nabízející ve svém sortimentu toroidní transformátory. Uveďte jaké přináší jejich použití výhody Řešení: DUMY - VY_32_ INOVACE_H.2.11 str. 2 15
ISŠT Mělník Použitá literatura: [1] Příručka pro elektrotechnika Ing.Klaus Tkotz a kol., vydalo nakladatelství Europa-Sobotáles cz. s.r.o., Praha 10 v roce 2006 (ISBN 80-86706-13-3) [2] Praktická elektrotechnika Petr Bastian a kol., vydalo nakladatelství Europa-Sobotáles cz. s.r.o., Praha 10 v roce 2004 (ISBN 80-86706-07-9) [3] Základy elektrotechniky II, pro 2. a 3. ročník SOU elektrotechnických Ing.Ladislav Voženílek, Ing.František Lstibůrek, vydalo SNTL Praha 1 v roce 1989 [4] Volně šířené a dostupné firemní prezentační materiály a prodejní katalogy výrobců distributorů transformátorů [5] Archiv autora Seznam zdrojů obrázků na jednotlivých stranách prezentace: 2. http://files.zdroj15v3a.webnode.cz/200000046-1b3651c307/p1010937b.jpg 3. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/93/coil_frame_1_1.jpg/800px-coil_frame_1_1.jpg, [5], http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/ba/coil_frame_2_3.jpg/800px-coil_frame_2_3.jpg, [5] 4. [5], [4] 5. [5] 6. [5], [5] 7. [5] 8. [5], http://www.silveratech.cz/obrcl-oddelovaci-ochranny-transformator-v-provedeni-ui-29-52 9. [5] 10. [5], http://www.ges.cz/images/pictures/t/tst080d.jpg, [5] 11. [2] str.277 obr.provedení transformátorů 12. http://www.blatna.cz/tbp/obrazky/vyrobky.jpg 14. [5] 15. [5], http://www.majomax.sk/transform/trafo3.jpg, http://vinuta.eu/images/trojfazove350.jpg