Μεηαζρεκαηηζηέο ηόρνη Με ηε ζπκπιήξσζε ηεο ελόηεηαο απηήο ν καζεηήο πξέπεη λα είλαη ζε ζέζε: 1) Να γλσξίδεη ηη είλαη ν κεηαζρεκαηηζηήο θαη πώο είλαη θαηαζθεπαζκέλνο. 2) Να δηαηππώλεη ηελ αξρή ιεηηνπξγίαο ηνπ κεη/ζηή. 3) Να γλσξίδεη ηη είλαη ν ιόγνο κεηαζρεκαηηζκνύ θαη λα εθαξκόδεη ην ζρεηηθό ηύπν ζηελ επίιπζε πξνβιεκάησλ. 4) Να γλσξίδεη ηνλ ηύπν ηεο ηζρύνο ηδαληθνύ κεη/ζηή θαη λα ηνλ εθαξκόδεη ζηελ επίιπζε πξνβιεκάησλ. 5) Να αλαγλσξίδεη ηα δηάθνξα είδε κεη/ζηώλ. 1
Μεηαζρεκαηηζηέο (Μ/) Οη κεηαζρεκαηηζηέο είλαη ειεθηξηθέο κεραλέο, ρσξίο πεξηζηξεθόκελα κέξε, πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα αλπςώλνπλ ή λα ππνβηβάδνπλ ηελ ηάζε. Καηαζθεπή ηνπ Μ/ Ο κεηαζρεκαηηζηήο απνηειείηαη από δύν πελία ηπιηγκέλκα ζε θνηλό ππξήλα. Σν έλα πελίν νλνκάδεηαη πξσηεύνλ θαη ην άιιν δεπηεξεύνλ. ην πξσηεύνλ ζπλδέεηαη ελαιιαζζόκελε ηάζε θαη ζην δεπηεξεύνλ δεκηνπξγείηαη ηάζε από επαγσγή. 2
Ο ππξήλαο είλαη θαηαζθεπαζκέλνο από ιεπηά ειάζκαηα ζηδήξνπ κνλσκέλα κεηαμύ ηνπο κε εηδηθό βεξλίθη. Ο ιόγνο πνπ ν ππξήλαο δελ είλαη ζπκπαγήο αιιά απνηειείηαη από ειάζκαηα, είλαη γηα λα πεξηνξίδνληαη ηα δηλνξεύκαηα, ηα νπνία πξνθαινύλ ππεξζέξκαλζε ηνπ ππξήλα. Καηαζθεπή ππξήλα Γηα πεξηνξηζκό ησλ δηλνξεπκάησλ, νη ππξήλεο ησλ κεηαζρεκαηηζηώλ θαηαζθεπάδνληαη από ιεπηά ειάζκαηα. 3
Αξρή ιεηηνπξγίαο ηνπ κεηαζρεκαηηζηή Πξσηεύνλ Γεπηεξεύνλ Η ιεηηνπξγία ηνπ κεηαζρεκαηηζηή βαζίδεηαη πάλσ ζην θαηλόκελν ηεο ακνηβαίαο επαγσγήο. Ακνηβαία επαγσγή Αλ έρνπκε δύν πελία ηπιηγκέλα γύξν από ηνλ ίδην ππξήλα (πελία ζε καγλεηηθή ζύδεπμε) θαη ηξνθνδνηήζνπκε κε ελαιιαζζόκελε ηάζε ην έλα πελίν, ην παξαγόκελν καγλεηηθό πεδίν δεκηνπξγεί ηάζε ζην δεύηεξν πελίν. Σν θαηλόκελν ηεο επαγσγήο ηάζεο από ην έλα πελίν ζην άιιν, νλνκάδεηαη ακνηβαία επαγσγή. 4
ην ζπλερέο ξεύκα, ν κεηαζρεκαηηζηήο δελ κπνξεί λα ιεηηνπξγήζεη θαη ζπκπεξηθέξεηαη ζαλ αλνηθηό θύθισκα! Λόγνο κεηαζρεκαηηζκνύ (n) Η επαγόκελε ηάζε ζην δεπηεξεύνλ, εμαξηάηαη από ην ιόγν ησλ πεξηειίμεσλ ηνπ πξσηεύνληνο πξνο ην δεπηεξεύνλ. U1 n U 2 N1 N2 I 2 I1 U1,U2 -Σάζε ζην πξσηεύνλ θαη ζην δεπηεξεύνλ Ν1,Ν2 - Αξηζκόο ζπεηξώλ ζην πξσηεύνλ θαη ζην δεπηεξεύνλ I1, Ι2 - Ρεύκα ζην πξσηεύνλ θαη ζην δεπηεξεύνλ 5
Ιζρύο Μεηαζρεκαηηζηή Είδη μετασχηματιστών 6
Μεηαζρεκαηηζηήο ππνβηβαζκνύ ηεο ηάζεο Λέγεηαη ν κεηαζρεκαηηζηήο ζηνλ νπνίν ε ηάζε εηζόδνπ U1 είλαη κεγαιύηεξε από ηε ηάζε εμόδνπ U2, δει. n>1. Μεηαζρεκαηηζηήο αλύςσζεο ηεο ηάζεο Λέγεηαη ν κεηαζρεκαηηζηήο ζηνλ νπνίν ε ηάζε εηζόδνπ U1 είλαη κηθξόηεξε από ηε ηάζε εμόδνπ U2, δει. n<1. 7
Μεηαζρεκαηηζηέο πξνζηαζίαο 1:1 Οπνπ ππάξρεη θίλδπλνο γηα ειεθηξνπιεμία κε πηζαλόηεηα ζαλάηνπ, ρξεζηκνπνηνύκε κεηαζρεκαηηζηέο κε ιόγν κεηαζρεκαηηζκνύ 1:1. Λόγνο κεηαζρεκαηηζκνύ 1:1 ζεκαίλεη όηη νη ηάζεηο πξσηεύνληνο θαη δεπηεξεύνληνο είλαη ίδηεο. Ο ιόγνο πνπ ρξεζηκνπνηνύκε ηνλ κεηαζρεκαηηζηή 1:1 είλαη λα απνθόςνπκε ηε ζύλδεζε ηνπ νπδέηεξνπ αγσγνύ κε ηε γείσζε πνπ ππάξρεη ζην πξσηεύνλ. ΠΡΟΟΧΗ Έλαο ηέηνηνο κεηαζρεκαηηζηήο καο παξέρεη αζθάιεηα, γηαηί αλ αγγίμνπκε θαηά ιάζνο ζηνλ έλα από ηνπο δύν αθξνδέθηεο ηνπ δεπηεξεύνληνο, δελ παζαίλνπκε ειεθηξνπιεμία! 8
Απηνκεηαζρεκαηηζηήο Απνηειείηαη από έλα κόλν ηύιηγκα (πελίν). Έρεη κηα ελδηάκεζε ιήςε ε νπνία θαζνξίδεη πόζεο ζπείξεο ζα έρεη ην δεπηεξεύνλ ηύιηγκα. Πιενλέθηεκα Απηνκ/ζηή Σν ξεύκα ηνπ θνξηίνπ είλαη κεγαιύηεξν από ην ξεύκα πνπ δηαξξέεη ην δεπηεξεύνλ ηνπ απηνκεηαζρεκαηηζηή. Απηό ζεκαίλεη όηη ν απηνκεηαζρεκαηηζηήο είλαη νηθνλνκηθόηεξε ιύζε, κε ιηγόηεξεο απώιεηεο. 9
Μεηνλέθηεκα Απηνκ/ζηή Δελ ππάξρεη γαιβαληθή απνκόλσζε πξσηεύνληνο / δεπηεξεύνληνο, κε ζνβαξνύο θηλδύλνπο γηα ηελ αζθαιή ιεηηνπξγία ηνπ κεηαζρεκαηηζηή. Απηό δεκηνπξγεί θαη πεξηζζόηεξνπο θηλδύλνπο γηα ειεθηξνπιεμία. Βαζκόο απόδνζεο Μ/ Η ηζρύο πνπ απνξξνθά ν κεηαζρεκαηηζηήο από ην δίθηπν γηα ηε ιεηηνπξγία ηνπ: Ρ1 = U1 Ι1 ζπλθ1 Η ηζρύο πνπ απνδίδεη ν κεηαζρεκαηηζηήο ζην θνξηίν: Ρ2 = U2 Ι2 ζπλθ2 Βαζκόο απόδνζεο (η) ηνπ κεηαζρεκαηηζηή είλαη ν ιόγνο ηεο πξαγκαηηθήο ηζρύνο ηνπ δεπηεξεύνληνο πξνο απηή ηνπ πξσηεύνληνο: P η P 2 1 10
Απώιεηεο κεηαζρεκαηηζηή Οη απώιεηεο ηνπ κεηαζρεκαηηζηή νθείινληαη: α) ζηηο απώιεηεο ζηδήξνπ (P Fe ) (απώιεηεο ηνπ καγλεηηθνύ θπθιώκαηνο) β) ζηηο απώιεηεο ραιθνύ (P Cu ) (απώιεηεο ηνπ ειεθηξηθνύ θπθιώκαηνο) Οζν νη απώιεηεο ζηνλ κεηαζρεκαηηζηή είλαη κηθξόηεξεο, ηόζν θαιύηεξε είλαη ε πνηόηεηα θαηαζθεπήο ηνπ. Η πξαγκαηηθή ηζρύο ηνπ πξσηεύνληνο είλαη ίζε κε απηήλ ηνπ δεπηεξεύνληνο ζπλ ηηο απώιεηεο : P1=P2+Pαπ Επνκέλσο ν βαζκόο απόδνζεο ηνπ Μ/ δίλεηαη θαη από ηνλ ηύπν: P 2 P 2 PFe PCu 11
Mεηαζρεκαηηζηέο έληαζεο Οη κεηαζρεκαηηζηέο έληαζεο ρξεζηκνπνηνύληαη γηα ηε κέηξεζε κεγάιεο ηηκήο ξεύκαηνο. Οη κεηαζρεκαηηζηέο έληαζεο κεηαηξέπνπλ ην κεγάιν ξεύκα ζε ξεύκα ηεο ηάμεο ησλ 5Α. Mεηαζρεκαηηζηήο ηάζεο Ο κεηαζρεκαηηζηήο ηάζεο ππνβηβάδεη ηελ ηάζε, ώζηε λα είλαη δπλαηόλ λα κεηξεζεί κε ην όξγαλν κέηξεζεο. Η ρξήζε ησλ κεηαζρεκαηηζηώλ ηάζεο καο επηηξέπεη: α) Να ρξεζηκνπνηνύκε όξγαλα, ηα νπνία ζηελ πξαγκαηηθόηεηα κεηξνύλ κηθξέο ηάζεηο, γηα λα κεηξήζνπκε πςειέο ηάζεηο. β) Να επηηπγράλνπκε πξνζηαζία από ειεθηξνπιεμία ζην ρεηξηζηή, επεηδή δελ έξρεηαη ζε επαθή κε ηελ πςειή ηάζε. 12
Αλαθεθαιαίσζε Οη κεηαζρεκαηηζηέο είλαη ζπζθεπέο πνπ κεηαβάιινπλ ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο ειεθηξηθήο ηζρύνο. Μεηαβάιινπλ ζε αληίζεηε αλαινγία ηελ ηάζε θαη ην ξεύκα. Οη κεηαζρεκαηηζηέο απνηεινύληαη από ηνλ ππξήλα θαη ηα ηπιίγκαηα πξσηεύνληνο θαη δεπηεξεύνληνο. Ο ιόγνο κεηαζρεκαηηζκνύ είλαη : U1 N1 I 2 n U 2 N2 I1 Οη απηνκεηαζρεκαηηζηέο είλαη κεηαζρεκαηηζηέο κε έλα ηύιηγκα πνπ, όηαλ αλπςώλνπλ ηελ ηάζε, ην πξσηεύνλ είλαη κέξνο ηνπ δεπηεξεύνληνο, ελώ, όηαλ ππνβηβάδνπλ ηελ ηάζε, ην δεπηεξεύνλ είλαη κέξνο ηνπ πξσηεύνληνο. Οη ιήςεηο ζην δεπηεξεύνλ ηνπ κεηαζρεκαηηζηή κπνξεί λα είλαη πεξηζζόηεξεο από κία, αλάινγα κε ηηο απαηηήζεηο ηάζεο ησλ θαηαλαιώζεσλ. Ο βαζκόο απόδνζεο ησλ κεηαζρεκαηηζηώλ εμαξηάηαη από ηελ πνηόηεηα θαηαζθεπήο ηνπ καγλεηηθνύ θπθιώκαηνο. ε θαιήο πνηόηεηαο κεηαζρεκαηηζηέο ν βαζκόο απόδνζεο είλαη κεγαιύηεξνο από 95%. Γηα κεηαζρεκαηηζηέο πνπ ηνπνζεηνύληαη ζε ζπζθεπέο πνπ εξγάδνληαη κε πςειέο ζπρλόηεηεο, ρξεζηκνπνηνύκε γηα ππξήλα εηδηθά πιηθά, όπσο ζηδεξόζθνλε θαη θεξξίηεο. Οη κεηαζρεκαηηζηέο νξγάλσλ ρξεζηκνπνηνύληαη γηα ηε κέηξεζε πςειώλ ηηκώλ ηάζεσλ θαη εληάζεσλ. Γηα πξνζηαζία από ηελ ειεθηξνπιεμία ρξεζηκνπνηνύκε κεηαζρεκαηηζηέο κε ιόγν κεηαζρεκαηηζκνύ 1:1 ρσξίο γείσζε ζην δεπηεξεύνλ. ΣΕΛΟ 13
ΔΡΩΣΗΔΙ Γηαηί ρξεζηκνπνηνύληαη κεηαζρεκαηηζηέο θαη πνηέο είλαη νη εθαξκνγέο ηνπο; Ση είλαη ν κεηαζρεκαηηζηήο; Πνηά είλαη ε αξρή ιεηηνπξγίαο ηνπ; Πνηα είλαη ηα θαηαζθεπαζηηθά κέξε ηνπ κνλνθαζηθνύ κεηαζρεκαηηζηή; Ση είλαη ν ιόγνο κεηαζρεκαηηζκνύ; Πσο γίλεηαη ν πξνζδηνξηζκόο ηνπ ιόγνπ ηνπ κεηαζρεκαηηζηή ζην εξγαζηήξην; Πσο ιεηηνπξγεί ν κεηαζρεκαηηζηήο ζην ζπλερέο ξεύκα. Πνηέο είλαη νη βαζηθέο ζρέζεηο κεηαμύ ιόγνπ κεηαζρεκαηηζκνύ, ηάζεσλ θαη ξεπκάησλ; Πνηό ειεθηξηθό θύθισκα κπνξεί λα είλαη θνξηίν ηνπ κεηαζρεκαηηζηή; Ση είλαη ν βαζκόο απόδνζεο ηνπ κεηαζρεκαηηζηή θαη πσο ππνινγίδεηαη; Ση είλαη ν απηνκεηαζρεκαηηζηήο; Πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη ηξηθαζηθνί κεηαζρεκαηηζηέο; Από ηη απνηειείηαη έλαο ηξηθαζηθόο κεηαζρεκαηηζηήο; Πνηέο είλαη νη ζπλδέζεηο ησλ ηξηθαζηθώλ κεηαζρεκαηηζηώλ; Δξγαζηεξηαθόο Μ/ 14
Μνλνθαζηθόο κεη/ζηήο θιεηζηνύ ηύπνπ Σξηθαζηθόο Μ/ 15
Μ/ δηαλνκήο κε ιάδη Μεηαζρεκαηηζηήο ηζρύνο 16