Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, transformátory a jejich vlastnosti Pracovní list - příklad vytvořil: Ing. Lubomír Kořínek Období vytvoření VM: září 2013 Klíčová slova: transformátor, převod, hodinový úhel, zapojení vinutí Materiál je určen k procvičení probíraného učiva pod vedením učitele
Transformátory Transformátor je elektrický stroj, který pracuje na principu elektromagnetické indukce. Transformátor se používá ke změně elektrického střídavého napětí na napětí jiné velikosti při stálém kmitočtu. V elektrických obvodech se transformátor kreslí schématickou značkou: Rozdělení transformátorů: 1. Podle počtu fázových vodičů: 1.1. Jednofázové 1.2. Třífázové 2. Podle provedení magnetického obvodu: 2.1. Jádrové provedení 2.2. Plášťové provedení 3. Podle způsobu chlazení 3.1. Vzduchem chlazené 3.2. S olejovým chlazením
Magnetický obvod jednofázového transformátoru plášťového provedení: Magnetický obvod jednofázového transformátoru jádrového provedení: U jednofázových transformátorů je častější plášťové provedení magnetického obvodu. Magnetický obvod se skládá ze sloupků a spojek, vinutí se umisťuje na střední sloupek.
U jednofázových transformátorů se magnetický obvod skládá z plechů tvaru M nebo plechů ve tvaru EI. Jádrové provedení se používá u transformátorů větších výkonů. V dnešní době se u jednofázových transformátorů používá toroidní jádro. Vinutí malých transformátorů bývá obvykle měděné, u transformátorů větších výkonů se používá i hliníkové vinutí. Princip činnosti transformátoru: Transformátor má na magnetickém obvodu navinuty dvě cívky primární a sekundární. Primární cívka se připojuje na síť a odebírá z ní proud I1. Tímto proudem se vyvolá střídavý magnetický tok Φ v magnetickém obvodu. Tento magnetický tok prochází oběma cívkami a indukuje do nich napětí dle vztahu. U i N. t N počet závitů příslušné cívky Napětí indukované do primární cívky je úbytkem napětí v primárním obvodu a napětí indukované do sekundární cívky je zdrojem napětí v sekundárním obvodu.
Převod transformátoru - p: Je definován jako podíl indukovaných napětí na primární a sekundární straně: p U U 1 2 N N 1 2 I I 2 1 Zatěžovací charakteristika transformátoru: Udává závislost výstupního napětí transformátoru na zatěžovacím proudu. Transformátor představuje tvrdý zdroj. Pokles napětí závisí na tzv. procentním napětí nakrátko u k, které se určí měřením a je jednou ze štítkových hodnot transformátoru. Čím je jeho hodnota větší (4%-10%), tím transformátor představuje měkčí zdroj. Trojfázové transformátory: Trojfázový transformátor představuje tři jednofázové transformátory na společném magnetickém obvodu, jejichž primární a sekundární vinutí jsou vzájemně spojena. Vinutí trojfázových transformátorů můžeme spojovat do hvězdy (Y), trojúhelníku (D) a na sekundární straně i do lomené hvězdy (Z).
Zapojení vinutí do hvězdy vnikne tak, že začátky nebo konce vinutí spojíme do uzlu a druhé vývody vinutí připojíme ke svorkám. Vývod ze společného uzlu se obvykle vyvádí na svorku N: Zapojení do trojúhelníku dostaneme tak, že konec cívky na jednom sloupku spojíme se začátkem cívky na následujícím sloupku: Při zapojení do lomené hvězdy je vinutí každé fáze na polovinu. Zapojení pak vznikne tak, že začátky druhých polovin cívek spojíme do uzlu a konce spojíme se začátky prvních polovin cívek umístěných na předchozích sloupcích. Konce pak vyvedeme na svorkovnici. Hodinový úhel transformátoru Je to fázový posun mezi primárním a sekundárním fázorem napětí téže fáze, měřený ve směru hodinových ručiček od primárního napětí k sekundárnímu, vyjádřený v hodinách (1 hodina = 30 ). Možná zapojení Yy0, Yz6, Dy5.
Speciální transformátory: 1. Autotransformátor je to transformátor, který má obě vinutí (primární a sekundární) zapojené do série. Výhoda spočívá v úspoře měděného vinutí i magnetického materiálu, nevýhodou pak vodivé spojení mezi primárním a sekundárním vinutí, takže se nemůže použít tam, kde je předepsáno bezpečné napětí. 2. Svařovací transformátory jsou dvojího druhu pro odporové svařování a obloukové svařování. 2.1. Pro odporové svařování je potřebné malé napětí a velký proud, proto má výstupní vinutí několik málo závitů velkého průřezu 2.2. Pro obloukové svařování je k zapálení oblouku potřeba 60-100 V, pro udržení oblouku 20-30 V 3. Měřící transformátory proudu a napětí slouží ke změně rozsahu ampérmetru a voltmetru. Použité zdroje: Voženílek Lstibůrek: Základy elektrotechniky II, SNTL Praha 1985 Jan, Kubát, Žďárský - Automobily, elektrotechnika motorových vozidel I, nakladatelství AVID s.r.o., ISBN 978-80-87143-05-6