Transformator. Delovanje transformatorja I. Delovanje transformatorja II

Transcript

1 Transformator Transformator je naprava, ki v osnovi pretvarja napetost iz enega nivoja v drugega. Poznamo vrsto različnih izvedb transformatorjev, glede na njihovo specifičnost uporabe:. Energetski transformator. Prečni transformator 3. smerniški transformator 4. Transformator za injiciranje tona v omrežje 5. Varilni transformator 6. Ločilni transformator 7. apetostni merilni transformator 8. Tokovni merilni transformator 9. Pečni transformator 0. Autotransformator. Variak. Feroresonančni transformator Transduktor Delovanje transformatorja I. Pritisnjeni napetosti se vedno pojavi protinapetost.. Možna protinapetosti sta: Inducirana protinapetost. Padec na upornosti zanke, ki ga pri tej razlagi zanemarimo. 3. Za induciranje le-te je potrebna časovna sprememba fluksa, skladno s Fradayevim zakonom. 4. Potreben je, torej, tudi fluks Φ(t), ki ga skladno z Ampe-rovim zakonom povzroča magnetilni tok I µ (t). 3 Delovanje transformatorja II Ker se mora spreminjati magnetni pretok skozi primarno zanko, se zato spreminja po celotnem vesolju, zato se povsod inducira električno polje, torej tudi v sekundarni zanki. 3

2 Delovanje transformatorja II Tako pride do transformacije napetosti iz primarne (t) v sekundarno (t). Velja (t)<<(t), ker je tudi Φ (t)<<φ(t). Takšna naprava pa je tehnično neuporabna iz več razlogov:. Potrebovali bi zelo velik magnetilni tok I µ (t) in posledično tudi jalovo moč.. Ta tok bi zahteval drago primarno zanko (navitje). 3. Ko bi ta transformator obremenili, bi napetost zelo padla. 4. Taka naprava ne omogoča transformacije navzgor ( (t)>(t)). Prve tri težave rešimo učinkovito s tem, da magnetnemu pretoku olajšamo pot s tem, da naredimo feromagnetni kanal. Ki ga imenujemo jedro transformatorja. 33 Delovanje transformatorja III Φ Φ' ' 34 Delovanje transformatorja IV Jedro običajnega transformatorja. Jedro bomo imenovali tudi magnetni krog. 35

3 Delovanje transformatorja V Prikazani transformator bi imel zelo omejeno uporabnost, saj bi bila njegova funkcija zgolj ločevanje električnih tokokrogov (ločilni transformator). Bil bi tudi zelo drag, ker bi potrebovali zelo veliko železa. Problem rešimo s tem, da primarno in sekundarno zanko večkrat ovijemo okrog jedra. 36 Delovanje transformatorja VI a sliki so prikazane običajne oznake, ki jih uporabljamo na področju transformatorjev. Indeks pomeni primarno stran in indeks sekundarno stran. 37 apetostna prestava I Inducirana napetost na primarni strani znaša: dφ a sekundarni strani pa: dφ Ko enačbi delimo eno z drugo dobimo: dφ dφ 38 3

4 apetostna prestava II Pokrajšamo odvod fluksa po času: Dobili smo pomembno zakonitost transformatorja, to je napetostna prestava. Iz enačbe izrazimo sekundarno napetost: 39 Tokovna prestava I Kaj se zgodi, ko na sekundarno navitje priključimo breme?. Sekundarna napetost požene tok skozi breme.. Tok skozi breme in sekundarno navitje povzroči, skladno z Amperovim zakonom, dodatno magnetenje jedra, ki znaša I. 3. V jedru se magnetne razmere ne smejo spremeniti, ker se mora vsak trenutek v primarnem navitju inducirati protinapetost. Zato se pojavi v primarnem navitju dodatni tok I d, ki kompenzira magnetenje sekundarnega navitja. Zato velja: I d I : I d I : I d 40 Tokovna prestava II Tako dobimo tokovno prestavo transformatorja: I I d Tok v primarnem navitju I je vsota magnetilnega toka I µ in dodatnega toka I d. Magnetilni tok je v praktičnih primerih zanemarljiv v primerjavi z dodatnim tokom, zato upoštevamo: I Id Sledi: I I 4 4

5 Prestava transformatorja I Razmerje števila primarnih in sekundarnih ovojev nastopa tako v napetostni pretavi, kakor tudi v tokovni predstavi. I I Ko prestavi združimo, dobimo: I I 4 Prestava transformatorja II Do sedaj smo uporabljali trenutne vrednosti toka I(t) in napetosti (t). Če velja prestava za trenutne vrednosti, velja tudi za efektivne vrednosti toka in napetosti. Zato lahko zapišemo: I I 43 5