Rozdělení transformátorů Druh transformátoru Spojovací Pojízdné Ohřívací Pecové Svařovací Obloukové Rozmrazovací Natáčivé Spouštěcí Nevýbušné Oddělovací/Izolační Bezpečnostní Usměrňovačové Trakční Lokomotivní Zkušební Měřící Použití transformátoru Spojují rovnoměrně systémy s různým jmenovitým napětím. Pro provoz na silničním, železničním podvozku. Pro odporový nebo indukční ohřev. K napájení odporových obloukových pecí. K svařování elektrickým obloukem. K udržování elektrického oblouku. K rozmrazování potrubí velkým proudem a malým napětí. Řízení napětí nebo fázového posunu. Ke spouštění elektrických motorů. K provozu ve výbušném prostředí. Pro napájení obvodu, které mají být odděleny od rozvodné sítě Na ochranu před nebezpečným dotykovým napětím (48, 24, 12 V) K napájení usměrňovačů, které kromě transformace napětí zajišťují změnu počtu fází, aby usměrněný proud měl co nejmenší dovolené zvlnění. K napájení trolejového vedení a střídavé trakce. Na lokomotivách se napájejí střídavým proudem hlavní i pomocné obvody Speciálně upravené například pro zkratové zkoušky či zkoušky vysokých napětí různých rozvodných zařízení. Pro měření vysokých napětí a proudů.
1. Autotransformátory Zvláštní transformátory jsou transformátory, u kterých se pro primární i sekundární vinutí používá stejná cívka z mechanického hlediska jde vlastně o cívku na železném jádře s odbočkou pro primární a pro sekundární vinutí nevýhodou je, že při takové konstrukci přicházíme o galvanické oddělení primárního a sekundárního vinutí odbočka sekundárního vinutí může být realizována pomocí pohyblivého jezdce, přičemž nastavením tohoto jezdce je pak možné regulovat velikost sekundárního napětí tento jezdec může být nastavován elektrickým pohonem - odtud zřejmě pochází název autotransformátor - ve smyslu automatický transformátor autotransformátory často najdeme v elektrických laboratořích, kde se používají jako regulovatelné zdroje střídavého napětí používá se také v dopravě při pohonu trakčních kolejových vozidel (elektrických lokomotiv), kde se využívá především menší hmotnost tohoto typu transformátoru převod autotransformátoru:
výkon je z primáru na sekundár přenášen dvojí formou: a) galvanicky b) magnetickým tokem u autotransformátoru definujeme 2 výkony: a) výkon průchozí S p je celkový přenesený výkon při zanedbání ztrát b) výkon typový S t je výkon přenesený magnetickým polem a odpovídá indukovanému rozdílu napětí na tento výkon je třeba dimenzovat magnetický obvod pro poměr těchto výkonů platí vztah: do vzorce vždy dosazujeme tak, aby U 2 U 1
proud I 1 protéká vinutím jen v části Aa ve společné části protéká menší proud pro normální transformátor platí proud ve společné části transformátoru: průchozí výkon se na výstup přenáší formou: a) typového výkonu (magnetický přenos)
) b) elektrického výkonu (galvanický přenos) 2. Svářecí transformátory mohou být dvojího provedení: a) na odporové svařování je potřeba velmi malé napětí (4 V - 12 V) a velký proud (1 ka - 100 ka) b) k obloukovému svařování k zapálení oblouku se používá asi 40 V - 70 V k udržení oblouku se používá napětí nižší kolem 20 V - 40 V odpor má zápornou charakteristiku, že při zapálení oblouku klesne napětí, ale zvětší se proud a naopak velikost proudu se reguluje oddalováním, vysouváním nebo natáčením magnetického obvodu svařovací transformátor má na výstupní straně nejvíce jeden závit z lité mědi, který má kanálky, ve kterých protéká chladící voda velikost proudu se řídí pomocí odboček na primární straně velké svařovací transformátory odbočky nemají, za to mají autotransformátor, který slouží pro regulaci proudu
3. Přístrojové transformátory slouží k oddělování elektrických obvodů dělí se na měřící a jistící měřící transformátory dělíme na: A. měření napětí měřícím transformátorem na napětí napájíme Voltmetr při měření velkého střídavého napětí
je to transformátor o malém výkonu s malým napětím nakrátko potom poměr vstupního a výstupního napětí bude konstantní a bude roven poměru počtu závitů vstupního a výstupního vinutí jelikož je konstruován s velmi malým napětím nakrátko, nesmí se jeho výstupní obvod nikdy spojit nakrátko proto se transformátor jistí na primární i sekundární straně pojistkami je-li transformátor zapojen do sítě VN, musí být jeden bod jeho výstupního obvodu dobře uzemněn základní veličiny charakterizující transformátor napětí: a) jmenovitý převod: poměr jmenovitého vstupního a výstupního napětí b) chyba převodu: chyba převodu v %, bývá U < 0,2% c) chyba úhlu U : je to úhel mezi fázory vstupního a výstupního napětí vyjádřený v uhlových minutách
B. měření proudu měřícím transformátorem na proud napájíme Ampérmetr při měření velkého střídavého proudu při měření se zapojuje vstupní vinutí do série se zátěží, jejíž proud se má měřit na svorky výstupního napětí se připojuje Ampérmetr transformátor proudu je navržen jako transformátor ve stavu nakrátko a proto: a) nesmí se nikdy výstupní obvod transformátoru rozpojit vstupní proud by jádro přetížil a to by se nebezpečně zahřálo do výstupního vinutí by se indukovalo vysoké napětí a ohrozilo by bezpečnost obsluhy chceme-li například vyměnit Ampérmetr, musíme svorky výstupního napětí spojit nakrátko b) nesmí se do výstupního obvodu transformátoru proudu zapojovat pojistky je-li transformátor zapojen do sítě VN, musí být z bezpečnostních důvodů jeden bod jeho výstupního obvodu dobře uzemněn základní veličiny charakterizující transformátor proudu:
a) jmenovitý převod: poměr jmenovitého vstupního a výstupního napětí b) chyba převodu: chyba převodu v %, bývá I < 0,2% c) jmenovitý dynamický proud: je největší velikost vstupního proudu kterou je možné bez poškození transformátoru připojit d) nadproudové číslo: je násobek jmenovitého proudu, při němž chyba přesáhne 10% e) jmenovitý tepelný proud: je efektivní hodnota vstupního proudu, kterou transformátor s výstupem nakrátko snese po dobu jedné sekundy, aniž se vzniklým teplem kterákoliv jeho část poškodí 4. Jistící transformátory slouží k napájení ochran zabezpečující provoz nebo omezují poruchy elektrických strojů a zařízení. 5. Pecové transformátory
slouží pro elektrické obloukové nebo indukční (nízkofrekvenční) pece výstupní napětí bývá od 4 V - 500 V o výkonu 10 kw - 80 MW výstupním vinutí z měděných pásů nebo trubek protéká chladící voda v indukčních (nízkofrekvenčních) pecí je transformátor součástí pece na jádru je pouze vstupní vinutí, výstupní vinutí s jedním závitem tvoří tavenina Schématické značení transformátorů a) odolné proti zkratu mají velké zkratové napětí b) jištěné proti zkratu
opatřeny tavnou pojistkou, nadproudovým jističem c) oddělovací mají galvanicky oddělená primární a sekundární vinutí d) přístrojové pro napájení přístrojů e) zapalovací k zapálení plynu nebo topného oleje v topných systémech f) ochranné jako zdroje malého bezpečného napětí 1. pro hračky výstup max. 24 V, výkon menší jak 100 W 2. zvonkové výstup max. 24V, odolné proti zkratu 3. pro ruční svítilny ochranná izolace, izolace proti stříkající vodě 4. pro lékařské přístroje např. endoskop: výstup max. 6 V Štítek transformátoru
Podle použití 1. Energetické a) blokový generátor elektrárny na vedení VVN b) distribuční - z vedení VVN/VN ke spotřebiteli 2. Napájecí pro transformaci napětí NN na malé napětí 3. Bezpečnostní jako napájecí, ale se zajištěnou izolační pevností 4. Rozptylový pro svařování, napájení výbojek a speciální aplikace 5. Regulační autotransformátory, ferorezonanční stabilizátory 6. Měřící napěťové, proudové, kombinované