Střední odborné učiliště, Domažlice, Prokopa Velikého 640, Místo poskytovaného vzdělávaní Stod, Plzeňská 245 CZ.1.07/1.5.00/34.0639 Interakce ve výuce základů elektrotechniky
TRANSFORMÁTORY Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0639 Číslo materiálu VY_32_INOVACE_06.08 Název školy Střední odborné učiliště, Domažlice, Prokopa Velikého 640, Místo poskytovaného vzdělávání Stod, Plzeňská 245 Autor Ing. Martin Jurák Tematický celek Základy elektrotechniky Ročník 1. ročník 26-52-H/01 Elektromechanik pro zařízení a přístroje. Datum tvorby 4.5.2013 Anotace Materiál je určen pro 1. ročník učebního oboru Elektromechanik pro zařízení a přístroje. Inovuje výuku použitím multimediálních pomůcek prezentace s názornými obrázky a schématy doplněných textem podporujícím výklad učitele. Metodický pokyn Prezentace s výkladem - Digitální učební materiál pro seznámení s nejdůležitějšími elektronickými součástkami. Pokud není uvedena jinak, uvedený materiál je z vlastních zdrojů autora.
TRANSFORMÁTORY TRANSFORMAČNÍ POMĚR U transformátoru se využívá dvou nebo více cívek vzájemně vázaných magnetickým tokem. Přenos energie ze vstupního obvodu primární cívky L1 do sekundární cívky L2 společným obvodem vazebního magnetického toku ϕv se nazývá transformace. Napětí U1 a U2 indukovaná vazebním tokem jsou v přímém transformačním poměru p = N1 / N2 počtu závitů primární a sekundární cívky. V případě ideálního bezeztrátového transformátoru jsou výkony v primárním a sekundárním obvodu shodné a z toho vyplývá i vztah pro poměry mezi proudy I1 a I2 a impedancemi Z1 a Z2: P1 = U1 I1 ; P2 = U2 I2 ; Z2 = U2 / I2 = U1 / p I1 p = Z1 I1 / I2 = U2 / U1 = N2 / N1 = 1 / p 1 p2 p2 = Z1 Z2
PRINCIP ČINNOSTI TRANSFORMÁTORU Magnetické toky: ϕ1 = ϕ1v + ϕ1r ϕ2 = ϕ2v + ϕ2r Vazební tok: ϕv = ϕ1v + ϕ2v
TRANSFORMÁTORY PODLE POUŽITÍ Síťové transformátory Používají se v napájecích zdrojích, kde se mění napětí sítě (obvykle 230V, 50 Hz) na potřebná vyšší nebo nižší napětí. Mívají jedno vinutí primární a několik vinutí sekundárních. Jádro se skládá z transformátorových plechů typu EI, M nebo C. U síťových transformátorů se dosahuje vysokých účinností přenosu výkonu Ƞ = 0,95 %. Potřebný výkon P1 získáme součtem výkonů sekundárního obvodu děleným účinností tj. P1 = P2 / ƞ. Malé ztráty ve vinutí se kompenzují zvýšením počtu závitů sekundárního vinutí a snížením počtu závitů primárního vinutí asi o 4 %.
Sdělovací transformátory Sdělovací transformátory slouží zpravidla k přizpůsobení impedance zdroje v primárním obvodu a impedance zátěže v sekundárním obvodu, ke galvanickému oddělení elektrických obvodů nebo k jejich symetrizaci vzhledem k nulovému potenciálu. Musí být schopny přenášet potřebný elektrický výkon v širokém frekvenčním rozsahu. Hlavním požadavkem bývá přenos bez harmonického zkreslení signálu. Přesto se dosahuje poměrně malých účinností přenosu ƞ = 0,5 %. Pro nízkofrekvenční transformátory se používá podobného uspořádání jako pro síťové transformátory (jádro z plechů nebo feritové). Vysokofrekvenční transformátory mají obvykle otevřené magnetické obvody s válcovými jádry, nebo uzavřené s použitím hrníčkových feritových jader se vzduchovou mezerou. Nejběžnější typy sdělovacích transformátorů jsou vstupní, výstupní nebo vazební transformátory zesilovačů, diferenciální transformátory, oddělovací impulsní. Další variantou mohou být laděné vf transformátory, které v úzkém pásmu frekvencí využívají paralelní rezonance indukčnosti a kapacity.
TOROIDNÍ TRANSFORMÁTORY Toroidní transformátory bezpečnostní a oddělovací - jsou určeny pro oddělení spotřebiče od napájecí sítě. Toroidní jádro zajišťuje malý rozptyl elektromagnetického pole a vysokou účinnost. Toroidní transformátory pro halogenová svítidla a ploché transformátory jsou určeny pro napájení halogenových svítidel se Jmenovitým napětím 12 V ze sítě 230 V, 50 Hz. Výhody toroidních transformátorů ve srovnání s klasickým transformátorem: Zmenšený objem o 40% až 60%. Snížená hmotnost o 35% až 50%. Vyšší účinnost o 50 %. Úspory energie až 86% při chodu naprázdno a 36% při zatížení. Snížená hlučnost - nedochází k vibracím. Malý rozptyl magnetického pole.
TRANSFORMÁTORY - PŘÍKLADY Síťový transformátor Sdělovací transformátor Toroidní transformátor Autotransformátor - pro primární i sekundární vinutí se používá společná cívka vinutí. Použití regulované zdroje střídavého napětí, v trakčních kolejových vozidlech (elektrické lokomotivy). Svařovací transformátor používá se ke změně vlastností elektrického proudu tak, aby vyhovoval potřebám svařování elektrickým obloukem (malé napětí desítky voltů a vysoké hodnoty proudu stovky ampér).
ÚKOL výpočty hodnot transformátoru Použijte následující vzorce: I1 / I2 = U2 / U1 = N2 / N1 = 1 / p 1) Vypočtěte transformační poměr, znáte-li vstupní primární napětí 230 V, výstupní sekundární proud 5 A a výkon transformátoru P2 = 120 VA. 2) Vypočtěte počet závitů sekundárního vinutí, znáte-li vstupní primární napětí 230 V, počet závitů primárního vinutí je 945 a výstupní napětí 24 V. 3) Vypočtěte proud sekundárního vinutí, znáte-li napětí primárního vinutí 230 V, počet závitů sekundárního vinutí 107 a počet závitů primárního vinutí 750.
Seznam literatury a zdrojů Ing. Ladislav Voženílek, PhDr. Miloš Řešátko ZÁKLADY ELEKTROTECHNIKY I, Praha: SNTL nakladatelství technické literatury 1990, ISBN 80-03-00435-7. Jan Kresl, ELEKTRONIKA Učebnice, Havlíčkův Brod: nakladatelství Fragment 1998, ISBN 80-7200-261-9. Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora. Materiály jsou určeny pro bezplatné používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízení. Jakékoli další využití podléhá autorskému zákonu. CZ.1.07/1.5.00/34.0639