T R N S F O M T O R O Ĉijare (005) estas a 0-jara datreveno, ke a unua transformatoro ekfunkciis. ntaŭ o ni pristudus tiun interesan eektronikan ion, sekvu kekaj vortoj por memoro pri a esporistoj. a mondo scienca akceptas esti a patro de transformatoro Hungaran triopon esporistan nomataj tiuj: Déri Miksa, Báthy Ottó Titusz kaj Zipernowsky Károy. a mondfamajn espooristojn vi povas vidi sur a foto en tiu vico, kie iiaj nomoj estis skribitaj. Kie ĝenerae kutimas okazi ĉirkaŭ etrovaĵoj, ankaŭ pri a transformatoro estis granda disputo, kiu esporisto estis a unua etrovanto tiun novan teknikaĵon. Ekz. ankaŭ Mian Vidmart okupiĝis pri tiu demando, ĉu vere kiu estas a vera esporanto de transformatoro e inter a triopo. Báthy Ottó respondis diveninstige kun rideto, Evidente, ke Farady. Vere, a jam uzine funkcikapaban transformatoron priaboris tiu triopo, sed a ideo jam devenis de antaŭ onge, kiam oni ekkonis a fenomenon indukan. Kiuj, tiu triopo? DÉRI MIKS (854 938) i naskiĝis en a hungara viaĝo Bács. a universitatajn studojn i faris en Vieno, kaj tie dipomoĝis, kie hidroteknika inĝeniero. Inter 878 88 Déri okupiĝis pri a reguado de riveroj Danubo kaj Tibisko. Dume i faris eektroteknikajn studojn kaj ekde 88 komencis abori en a fabriko Ganz, kie inĝeniero, kie poste estis nomumita direktoro. Dum ĉi tiu tempo en a fabriko
Ganz mutaj taentaj fakuoj aboris kune. Déri Miksa faris a pej mutajn esporaborojn pri transformatoro. Ekde 889 i ekfunkciigis a eektrocentraon (eektro-produktejo) en Vieno. Simie, kie a aiaj esporistoj ankaŭ i okupiĝis pri aiaj teknikaĵoj. E inter tiuj ekz. inter 898 90 esporis a kompensitan unudirekt-kurentan motoron. Poste du jare i kreis a repuzivan motoron, kiun a mondo konas, kie Déri-motoro. Ĉi tiu motortipo certigas a sekuran funkciadon de a iftoj, ĉar a reguo de ties rivounombro kaj a ŝanĝo de a rotacia direkto estas facie fareba. BÁTHY OTTÓ TITUSZ (860 939) i naskiĝis en a hungara urbo Tata. a juna knabo tie frekventis a bazernejon kaj a universitatajn studojn faris en Vieno. i dipomiĝis en a jaro 88. Báthy komencis abori kie maŝinkonstruisto en a fabriko Ganz en 883. i estis a una inĝeniero rekoninta a praktikan uzebecon de a magneta Ohmtezo. Krom a pej grava etrovaĵo transformatoro i esporis aiajn eektroteknikaĵojn. Ekzempe du gravaj e inter tiuj: 887 paraea konekto de a aternkurentaj generatoroj. 889 konsummezurio Báthy Ottó Titusz estis renoma esporisto, ricevanta i purajn honorojn. En 97 i estis eektita honora membro de a Hungara Scienca kademio. Krome i estis honora doktoro de a Budapeŝta kaj a Viena Teknikaj Universitatoj. ZIPERNOWSKY KÁROY (853 94) i naskiĝis en Vieno, sed a ernejojn frekventis en Budapeŝto. Kie studentoj i jam faris preegojn pri eektroniko en a Teknika Universitato. Zipernowsky komencis abori kie organizanto de a eektra sekcio en a fabriko Ganz en 878. Ganz estis a unua fabriko, kiu komencis okupiĝi pri eektrotekniko. Pro tio Zipernowsky ricevis a taskon, evouigi a eektran industrion en Hungario. Jam de a komenco i interesiĝis pri a apikado de a aterna kurento. En a fabriko oni priaboris a aternkurentan umigsistemon, kiun unue oni muntis en a Nacian Teatron en Budapeŝto. Estas menciinda ia giganta vaporumigmaŝino (aternkurenta generatoro rotaciigita per vapormaŝino), kiu dum tridek jaroj funkciis en a fervojstacio Keeti (Budapeŝto), certigante a eektran umigadon. Zipernovski ricevis katedron en 893 en a Budapeŝta Teknika Universitato. Krome i estis koresponda ano de a
Hungara Scienca kademio kaj ekde 905 estis prezidanto de a Hungara Eektronika Unuiĝo. Do, kio instigas etrovi a transformatoron? a esporadoj pri transformatoro kaj pri a transportado de eektra energio a onga distano estis en forta kontakto. a dissendado kaj transportado de a unudirekta kurent-energio havis tre gravajn mafaciaĵojn. Dume a kurento trafuas a konduktiojn de a eektro-produktejo ĝis a konsumio, havas grandan perdon. Ju pi intensa a kurento, des pi estas pi granda a perdo, ĉar a kurento trafuanta a konduktion varmigas tion. Do, parto de eektra energio fariĝas a termoenergio. Mapiigi a rezistancon de a konduktioj jam ne estis pua ebeco, tie magrandigi a perdon estis eba nur kun a maintensigo de a kurento. aŭ a Ohm-tezo tion oni povas fari nur per a atigo de a tensio. a fenomeno induka kaj ties efiko jam estis konata inter a sciencistoj. Sed unue ii euzis a indukon per a intermita unudirekta kurento, kie montras a sekva figuro. U e + C Ĉi tiu konstruaĵo estas taksata pratransformio, kiun konstruis a franca. Gauard kaj a anga E.D. Gibbs, en 850, por espori a fenomenon de induko. Ii estis, kiuj rekonis: ke estas pi efika, se oni uzas aternan kuerenton anstataŭ a unudirekta kurento. Figuro. Sed iia koncepto havis ankaŭ mafavoraĵon, kiun Báthy rekonis dum a ekspozicio pri eektrotekniko okazinta tiu en Torino en a jaro 884. a dekstra figuro montras a koncepton pri a disportado de a eektra energio aŭ Gauard kaj Gibbs. G Figuro. 3
Mafavoraĵo de tiu sistemo estas tio, ke a konsumioj ne povas sendepende funkcii unu de a aia, se a primaraj bobenoj estas serie konektitaj. Sed ĉi tiu induka aparato jam enhavis ĉiujn erojn, kiuj estas bezonataj por transformatoro: primara kaj sekundara bobenoj kaj a ferkerno. Báthy hejmenveninte informis siajn koegojn Zipernowsky kaj Déri pri a vidita energiodisportanta sistemo kaj pri ĝia maavantaĝo. a triopo konstatis, ke a sekundaraj tensioj nur en tiu okazo estos stabiaj kaj sendependaj de a ŝarĝoj (konsumioj), se ebas certigi stabian tension sur a primaraj bobenoj. Ĉi tiun ebas certigi nur kun paraeaj konektoj de a primaraj bobenoj anstataŭ a seria konekto. Vidu a sekvan figuron. Bathy ankaŭ tiun rekonis, ke nur a fermanta ferkerno certigas a bezonatan stabiecon. Tie iia konstruaĵo jam estis vera transformatoro. G Figuro 3. a jam funkcikapaban transformatoron (Figuro 4.) kaj kune ĝi a novan sistemon pri a disportado de a eektra energio ii prezentis -an de majo en 885, dum a Budapeŝta anda Espozicio. a scienca mondo ĉi tiun daton akceptas naskiĝtago de a transformatoro. Ĉi tiu transformio havis nur 60V/60V tensiotransmeton kun kekcent-vatoj da povumo. Figuro 4. 4
Kie funkcias a transformatoro? Ĉefe a eektromagneta induko estas interesa por a transformado eektra. Unue devas paroi pri a magneteco. Karigo pri a fenomeno de magneteco. a eektronoj cirkuas sur difinaj vojoj ĉirkaŭ a atomkerno. Sed, a sciencistoj makovris, ke a eektronoj ne nur cirkuas ĉirkaŭ a atomkerno, sed tiuj turniĝas ĉirkaŭ sia akso. Kaj a cirkuado, kaj a turniĝo okazigas ŝargomovon, tie estiĝas kurento. a kurento en konduktanta materio faras magnetan kampon. aŭ a kakuoj a magneta kampo estas duobe intensa pro a turniĝo, o pro a cirkuado. Ni spertas magnetan impreson apud konstanta magneto kaj proksime de movantaj ŝargoj, ekz. ĉe a ĉirkaŭaĵo de konduktio trafuata tio fare de kurento. a ĉeeston de magneta kampo, ni spertas pro ĝia forto. Ĉi tiun magnetan impreson, oni nomas induko, kiu estas iustrata per kurboinioj. Koncerne a praktikon, a magneta kampo havas du gravajn proprecojn: Se kurento trafuas konduktion, okita tio en magnetan kampon, a konduktion impresas mekanika forto, kiun forton oni nomas eektrodinamika forto. a fortodirekto dependas de a direkto de a magneta induko (B) kaj de a direkto de kurento (I). Do, se a direkto de a magneta induko aŭ tiu de a kurento ŝanĝiĝas, ankaŭ a fortodirekto ŝanĝiĝos. Ĉi tiun forton ni povas esprimi: F B I B F I a B estas a magneta induko, tiu konstanta magneta fenomeno koncerne konkretan magneton, kiu reprezentas a fortokontakton kontraŭ konduktio trafuata fare de kurento. a magnetan indukon ebas ankaŭ tie difini, ke tiu estas a poveco krei (indukatan) kurenton. a B estas mezurata en [Vsek./m ], I estas a kurento mezurata en [] kaj a estas a ongeco de konduktio mezurata en [m]. Kakue a forton ni supozas, ke a kurento kaj a induko estas stabia. Ŝanĝiĝas tiuj nek en kampo, nek en tempo kaj a konduktio havas situon perpendike a a magneta fortodirekto. a mezurunuon [Vsek/m ] ni povas anstataŭigi kun a itero T, kiu T signifas teso, nomumita por a estimo a Nicoa Tesa (856 943). Estas 5
uzata a T 0-4 vaoro, kiu estas G (Gaŭso). Car Friedrich Gauss (777 855) estis matematikisto en Gotingeno. Oni iustras a magnetan kampon kun ties induko-inioj. a induko-inioj estas ĉiam fermitaj grafikaj kurboj. a denseco de a induko-inioj dependas de a magneta kampointenso. Ĉi tiujn iniojn oni kutimas nomi ankaŭ fortoinioj. a magneta induko (B) estas tiu kvanto, kies numero montras a densecon kaj a direkton de a induko-inioj. Se a magneta induko ŝanĝiĝas, aŭ en kampo, aŭ en tempo, en a konduktio okita en a magneta kampo, indukiĝas tensio. Ĉi tiu fenomeno estas a eektromagneta induko. a nomo tion montras, ke temas pri a reciproka impreso inter a magnetaj kaj a eektraj fenomenoj. a fukso egaas kun ĉiuj induko-inioj, kiuj trairas en difina surfaco (). Ĝi estas signata kun a itero (Φ). (fio) Vs m φ B m [ Vs] (voteskundo) a Vs mezurunuon oni kutimas nomumi vebero (Wb), por a estimo a a sciencisto Wihem Weber (804 89). Konata ankaŭ a mezurunuo maxwe (maksveo) Mx: James Cerk Maxwe (83 879) estis skota fizikisto. Mx 0-8 [ Vs] Ĉirkaŭ konduktio faritan magnetan forton reprezentas a kurento, trafuanta a konduktion. En tiu okazo fuas kurento tra a konduktioj, se tiuj estas metitaj en vakumo unu de a ai m distanco, kaj impresas ambaŭn difina forto, po metro 0-7 N. Se a kurento faras magnetan kampon, a magnetan kampon reprezentas a tion farita kurentointenso. Tiun forton, kiu faras magnetan kampon oni nomas magneta ekscito, signata ĝi kun a itero Θ. (teto) a magneta ekscito esprimas ankaŭ a transformiĝon de eektra energio a magneta energio. Θ I, ĉe bobeno Θ I N, tiu N estas a vovonombro. a magneta ekscito Θ havas mezurunuon ampero []. 6
a magneta kampointenso estas sendependa de a materio, kaj signifas tiun kampon, kiun a induko kreas. a magneta kampointenso estas signata kun a itero H. H Θ, ĉe bobeno H NI m N vovonombro, meza ongeco de bobeno a magnetan indukon ni povas esprimi ankaŭ e a magneta kampointenso. µ: (muo) estas primateria propraĵo, permeabeco. B µ H µ µ 0 µ r µ 0 : a specifa permeabeco estas konstanta numero, mezurita en vakumo, µ 0,560-6 Vs m µ r : reativ-permeabeco, sen mezurunua karakteriza numero, kiu montras, ke iu materio kiomobe pi bone aŭ mapi bone magnetigeba, o a vakumo. Se a magneta kampo (pi precize mem a induko aŭ a fukso) ŝanĝiĝas, ĉiam indukiĝas tensio en konduktio, metita tiu en a magnetan kampon. Kie oni povas sperti, vidi a magnetecon kaj a indukon? Tre simpe. a pej simpa sperto estas a uzado de kompaso. a kompaso ĉiam turniĝas a a norda-suda (N-S) geografia direkto, ĉar Tero havas magnetan fortokampon. a fortokampo havas t.n. pousojn, kiujn pousojn oni nomas norda kaj suda. nkaŭ a kompaso, kie magneto havas nordan kaj sudan pousojn. Kie antaŭe vi jam eernis, a samtipaj pousoj puŝas, a masamaj tiras 7
unu a aian. Tie a suda pouso de kompaso turnĝias a a direkto nordo kaj a norda pouso suden. a bazan magnetan fenomenon vi povas kontroi kaj vidigi per magneto kaj per ferpovo. Metu ferpovon sur paperfoion kaj sub a foion magneton. a ferpoveroj situiĝas aŭ a fortoinioj. Figuro 5. S N S N N S Figuro 5. Se vi metas kompason proksime a magneto, a kompaso turniĝas de a geografia norda-suda direkto. Se a kompason vi metas apud konduktio, vi povas sperti intereson. Kiam kurento fuas tra a konduktio, a kompaso ankaŭ en ĉi tiu okazo turniĝas de a geografia magneta direkto. Ĉi tiu fenomeno povas okazi pro tio, ĉar ĉirkaŭ a konduktio kreiĝas magneta kampo, kiam kurento trafuas ĝin. Ĉi tiun eksperimenton oni nomas eksperimento Oersted. Oersted estis universitata profesoro en Kopenhago. Figuro 6. Pro a impreso de a kurento a kompaso turniĝas, do a kurento en konduktio faras magnetan kampon ĉirkaŭ a konduktion. Figuro 6. Estas konataj diverstipaj indukoj, e kiuj koncerne a transformatoron nin interesas nur a interinduko aŭ ainome reciproka induko. 8
Interinduko (reciproka) Interinduko povas estiĝi nur inter bobenoj, kiuj havas interigon, tie tiuj estas en induka kontakto. Metu unu apud a aian du bobenojn tie, ke a fortoinioj de unu trairu a aian. Figuro 7. Tiun bobenon, en kiu ni faras magnetan kampon pere de kurenti oni nomas primara, a aian, a kiu igiĝas a fortoinioj oni nomas sekundara bobeno. a primara (signita kun ) bobeno kreas Φ fukson. Ĉi tiu fukso igiĝas ankaŭ kun a ai sekundara () bobeno, pro tio ni signas kun Φ. (fukso kreita de bobeno kaj iganta kun a bobeno). a aia parto de a fukso kie disŝuta fukso Φ d ne aktivas en a induko de tensio. a tuta primara fukso konsistas e a disŝutita pus e a efika fuksoj: φ + φd φ Se a kurento ŝanĝiĝas en a primara bobeno, ŝanĝiĝas ankaŭ a fukso, kaj tie indukiĝas tensio en a sekundara bobeno 7/a) figuroparto. Se nun a kurento fuas en a aia () bobeno, a I kurento kreas Φ fukson 7/b) figuroparto. Parto de fukso Φ d estas disŝutita, tie ne partoprenas en a induko de tensio. a restanta fukso Φ kie efika, indukas a tension. aŭ supra ekvacio ankaŭ en ĉi tiu okazo ni povas kakui jene: φ + φd φ 9
a) Direkto de a indukata tensio ĉe a interinduko Por decidi a direkton ankaŭ ĉi tiu interinduko, oni uzas a tezon enz.. Je a atiĝo de primara kurentointenso, a indukata sekundara kurento intencas bremsi a fuksodensiĝon, tia kreas kontraŭdirektan fukson a a fukso de a primara bobeno.. Je maintensiĝa primara kurento, ankaŭ a magneta kampo de primara bobeno magrandiĝas. Tia a indukata tensio en a sekundara bobeno kreas samdirektan fukson kie a primara. Do, a intensiĝo de kurento en a primara bobeno kreas kontraŭdirektan, a maintensiĝo de tiu kurento, samdirektan magnetan kampon en a sekundara bobeno. b) Kakuo de a indukata tensio ĉe a interinduko a kakuo de ĉi tiu induko estas simia, kie vi jam studis ĉe a senmova induko. a vovo de sekundara bobeno estas N, kaj a bobenon ekscitas Φ fukso, tie a indukata tensio en a sekundara bobeno estas: U i N φ t Simie ni povas esprimi a indukatan tension en a primara bobeno, kiam ekscitas ĝin a fukso kreata de a sekundara bobeno. U i N φ t t estas tiu tempo, dum kiu okazis a fuksoŝanĝo. a fuksojn de bobenoj a kurentoj kreas. Tie aŭ a magneta Ohm-tezo ni povas esprimi kun a sekva formuo: Θ φ ΘΛ I N Λ Rm Simie φ I N Λ 0
a R m estas a magneta rezistanco, a Λ estas magneta konduktanco. Ĉi tiuj parametroj estas egaaj a ambaŭ bobenoj, ja a cirkonstancoj estas simiaj. Do: kaj a: U U Λ N Λ N N N I t i I t i a mutipiko en ambaŭ ekvacio estas sama, kaj tiun ekvacioparton oni nomas interinduka koeficiento, signata ĝi kun a itero M. M Λ N N µ 0 N N [ H] a indukataj tensioj e a supra ekvacio estas: U i M I t U i I M t a interinduka koeficiento en tiu okazo estas henrio, kiam en bobeno ŝanĝo dum sekundo indukas en a aia bobeno V tension. c) Kakuo de a interinduka koeficiento Kakui a interindukan koeficienton ni supozas, ke a Φ Φ, do a du bobenoj situas proksime apud unu a aia, tie ĉiuj fortoinio trairas ambaŭ bobenojn. (forta kupo). M Λ N µ 0 N N [ H] Uzante a indukton (), ni reduktu a jam konatan ekvacion: N
e ĉi tio e ĉi tio Skribu a ricevitan formuon pri a vovoj en a originaan ekvacion pri M! Pu redukte: d) Kupokoeficiento a kupo estas oza, se parto de fukso ne efikas en a indukado. a pej maata tensio estas indukata, kiam unu bobeno situas perpendike a a aia, ĉar en tiu okazo a fortoinioj ne povas trairi a sekundaran bobenon. Por esprimi a kuponiveon oni uzas a t.n. kupokoeficienton, signata tiun kun a itero k. Kun a kupokoeficiento (k) a interinduka koeficiento estas kakuata: aŭ a kuponiveo a vaoro de k varias inter 0 kaj. e) Disŝuta koeficiento a disŝuta koeficiento esprimas tion, ke e a fortoinioj kiom da parto ne efikas, disŝutiĝas. Oni signas a disŝutan koeficienton kun a itero σ (sigmo)., 0 N µ N 0 µ N 0 µ, 0 N µ 0 0 0 0 0 M µ µ µ µ µ [ ] H M k M
φ σ d φ Inter a disŝuta koeficiento kaj a kupokoeficiento estas decida kohero, ĉar a interindukan koeficienton magrandigas a disŝuto. M σ ( ) ( σ ) Pu redukte: M k Ĉar ambaŭ fankoj de ekvacio estas egaaj, do: ( σ ) k E ĉi tiu ekvacio a disŝuta koeficiento estas: σ k M Kiam a kupo estas forta, k, do ne estas disŝuto: σ 0, kaj M Euzante a antaŭajn teoriojn oni jam povas konstrui induktiojn, kiuj memstare ankoraŭ ne estas transformioj. Induktioj Per kio oni povas estigi indukan impreson, havante tiu io indukton, oni nomas induktio. En a praktiko estas konstantaj kaj vaormodifebaj (tie nur variebaj). a) Bobeno Por krei indukan impreson oni uzas pej ofte bobenon, trafuige en ĝi kurenton. a bobeno estas vovita konduktio. Ĉe a superatfrekvencaj cirkvitoj, pro ties proprecoj, sufiĉas uzi pejofte nur dratpecon por krei a bezonatan indukton. a bobenoj povas esti aerkernaj kaj ferkernaj, kaj tiuj havas unu 3
tavoon aŭ mutajn tavoojn. aŭ a produkto, a bobenoj povas esti diversformaj: ciindra, diska, ringa, krucvoita. Tiujn bobenojn, kiuj havas t.n. moferkernon, oni nomas eektromagneto. Kaj a aerkernaj, kaj a ferkernaj bobenoj povas esti soaj, aŭ kupitaj bobenoj. a kupitaj bobenoj estas a transformioj. Sur a Figuro 8. vi povas vidi kekajn induktitipojn. a) Figuro 8. b) c) d) Indukton havas ankaŭ a soa, rekta konduktio, sed a bobenformo povas havi pi intensan, ĉar a kreitaj magnetaj kampoj, po vovo adiciĝas. a indukton de bobeno infuas mutaj dimensioj, ekz.: vovonombro, distanco de a unuopaj vovoj, bobendiametro, ĉu a induktio estas aerkerna, aŭ ferkerna, mezuroj kaj a materia propreco de a ferkerno ktp. Pri a kakuado kaj matematikaj formuoj koncerne bobentipojn vi jam povis studi e a unua ĉapitro Fundamentoj. Tiuj formuoj prezentitaj estas uzebaj por kakui indukton de iu induktio, sed tre kompike, kaj ofte rezutas ideaan vaoron. Nur por a toroidbobenoj ideaj estas uzebaj a jam konataj formuoj, ĉar ties vovodiametro estas grave pi magranda o a diametro de a bobenringo. µ π D 4 0 n Kie D estas a meza diametro de a vovoj, estas a ; ringdiametro mezurata en a vovocentro, (ongeco de a fortoinioj), n estas a vovonombro. Por hepi a kakuadon kaj ricevi certajn rezutojn oni apikas praktikajn matematikajn formuojn. Sen a deduktaj paŝoj a finaj uzataj formuoj por aerkernaj induktioj unuvicaj estas jenaj: 0,03937 r n 9r + 0 ; µh Por ozvovita bobeno. Estas breĉo inter a vovoj. 4
0,03937r n 8,85r + 0 ; µh Por striktvovita bobeno. a vovoj estas strike unu apud a aia. Ĉi supraj formuoj estas uzebaj kakui a indukton de jam preta induktio, sed ne estas uzebaj por kakui optimaajn induktiojn. a indukto en tiu okazo estas a pej granda de a aerkerna bobeno, se ties ongeco proksimume estas a duono de ĝia diametro. Precize 45%, do 0,45D. Ni tiam produktas induktion optimaan, se a bezonatan indukton ni povas atingi per a pej magranda dratongeco. Por prepari induktion optimaan pristudu a konstrukton de a bobeno sur a sekvanta figuro. En a praktiko, kiam oni voas fabriki induktion, a bezonata indukto (), kie starta dateno, estas konata. nkaŭ estas konata a vakuma permeabeco (µ 0 ). a starta ekvacio aŭ a madekstra figuro estas a jena: n D π h ; kie h a + d a D D in Se a egaas kun nuo, (ne estas distanco inter a vovoj), sufiĉas kakui nur kun a d. Mi mencias, ke tiu d estas a tuta diametro, ne nur de a pura drato. a uzata drato pejofte estas kovrita kun ia manteo izoa. Se a >> 0, vi povas uzi senmantean konduktion. d Figuro 9. Por kakui a vovonombron oni devas difini ankoraŭ puajn startindikojn, ekzempe a dratdiametron (d), vovodiametron (D in. ). Sen deduktoj a jam uzeba formuo estas: 5
n 7,43 3 d ; a dimensioj estas µh kaj mm. a aerkernaj induktioj povas esti senkorpaj, aŭ bobenkorpohavaj. Ĝiaj induktoj estas sufiĉe magrandaj, uzate tiuj ĉefe en atfrekvencaj cirkvitoj (f > 60MHz). a bobenoj povas esti unuvicaj, aŭ mutvicaj. a mutvicaj povas havi pi grandan indukton, sed ankaŭ a memkapacito estas pi ata o tiu de a unuvica bobeno. Forigi ĉi tiun probemon sovas a t.n. krucvovaj bobenoj. Tiu kradstruktura bobeno estas mutvica sen bobenkadro, havante nur bobenkorpon. Vidu a madekstran figuron. Figuro 0. En tiu okazo, se a induktio havas ferkernon, a kakuado por decidi a vovonombron estas iomete pi kompika. Se a bobeno estas ferkernhava, oni devas kakui, ne kun a diametro de vovo, sed kun a sekco () de a ferkerno, kaj devas enmeti en a formuon ankaŭ a reativan permeabecon (µ r ) de a materio. Jen: n µ 0 µ r Estas kutimo kunmetite ekdoni a certajn datenojn, ĉefe pri a povostrukturaj ferkernoj. Tiu kunmetita dateno estas signata sur a ferkerno, aŭ estas pubikigita en kataogo. Do: µ µ 0 r ; kun ĉi tiu formuo n Pro a diversaj perdoj a induktioj neniam estas ideaaj. Oni diferencas tri perdojn riate a a ferkerno. Tiuj estas: 6
- Kirokurenta perdo, okazigata tiu fare de a kirokurentoj en a ferkerno. Tiu perdo iĝas a varmo, kiun imigi oni uzas amenstrukturajn, aŭ povostrukturajn ferkernojn. - Histreza perdo, kiun okazigas a tramagnetigo de ferkerno - Restanta perdo, estas tiu perdo, kiu koektas a, po parte ne tro gravajn perdojn, sed ekzistajn pro diversaj cirkonstancoj. Koncerne a induktiojn oni devas kakui ankoraŭ kun a t.n. kuproperdo, kiu estas a rezistanco de drato mezurata tiu kun konstanta kurento. Uzante pi kaj pi atan frekvencon oni jam devas kakui kun aia perdo, nomata tiu diverĝa kapacito. Tiu diverĝa kapacito konsistas e a kapacitoj: intervovaj, interbobenaj kaj inter a vovoj kaj a ferkerno. Ekzistas interesa fenomeno de a induktioj, nomate neineareco, kiu signifas tion, ke dum a funkciado a induktioj modifas a aspekton, formon de a aterna kurento. Tiun fenomenon okazigas tio, ke a induktioj produktas superharmonojn, kiuj adoniĝas a a baza kurento kaj tie modifas ties aspekton. nkaŭ a induktoj de a induktioj estas variebaj. Ĉi tiun oni faras pejofte per a ferkerno. En, aŭ emovige a ferkernon, en aŭ e a bobeno, ties indukto variiĝas. a ferkerno povas esti en, aŭ / kaj ekster a bobebo. Variigi a indukon oni kutimas uzi krom a moferoj ankaŭ aiajn materiojn, eĉ tiajn, kiuj ne intensigas a indukton, sed mafortigas tiun. Ĉiuj materioj havas indikon pri ĝia magnetigebeco, kiun oni nomas reativa permeabeco (µ r ). aŭ a permeabeco a materioj estas diferencigitaj jene: vakumo µ r aero µ r diamagnetoj µ r < paramagnetoj µ r > feromagnetoj µ r >> a paramagnetoj apartenas a pej muto de metaoj kaj kekaj gasoj. Povas esti paramagnetaj ankaŭ kekaj feromagnetaj materioj en difina temperaturo, super a t.n. Curie (kurie) punkto. Diamagnetoj estas kekaj metaoj (Cu, Pb, g, Hg), a vaoraj gasoj kaj a organikaj komponaĵoj. Feromagnetaj pura metaoj estas a fero, kobato kaj a nikeo. nkaŭ estas feromagnetaj materioj tiuj kunfandaĵoj, kiuj havas e ĉi tiuj metaoj amenu unun en granda kvanto. a permeabeco de a diamagnetoj kaj paramagnetoj estas konstataj, sed tiu de a feromagnetoj estas variiĝas pro diversaj cirkonstancoj. 7
a permeabecon, a induktan kaj kampofortan koheron de a feromagnetaj materioj oni difinas kun ecaro magnetiĝa. Ĉi tiun ecaron difinas a fabrikantoj tie, ke a materion magnetigas en magneta kampo, variebe ties intenson de 0 ĝis kiam a indukto jam ne atiĝas en a materio. a indukto, kiu jam ne atiĝas, estas a satura indukto. Vidu a sekvantan ecaron. B (indukto) satura indukto B r (remanenco) Komenca magnetiga karakterizo H k (koercita forto) H (kampoforto) Figuro. a magneta histereza ecaro (histereza maŝo) estas tre varia aŭ a diversaj materioj. Por a tramagnetigo de a feromagnetaj materioj bezonata energio proporcias kun a teritorio de a histereza ecaro. Ju pi magranda ĉi tiu teritorio, des pi moa a koncerna materio kaj bezonas des pi mamutajn energion por a tramagnetigo. Dura magneto tiu materio, kiu havas grandan teritorion histerezan. a koercita forto, (tiom da intenso de a magneta kampoforto, kiam a materio perdas sian magnetecon) estas grave pi granda o tiu de a moferoj. a koercita foro de a moferoj estas: H k 300 m, kaj tiu de a durferoj estas : 4 H k 0 m 8
a moajn materiojn oni uzas en tiu kazo, kiam mutfoje devas tramagnetigi a materion. ekz.: ĉe a eektromagnetoj, transformioj ktp. En a durferoj a megneton nuigi estas tre mafacia, tia ĉi tiuj materiojn oni apikas por fari konstantan magnetan kampon. Vi povas kompari a histerezajn ecarojn de moa ka de a durfero sur a sekva figuro. B mofero durfero H Figuro. b) Transforatoro (transformio) a transformatoro estas speciaa iduktio. a tipoj de a transformatoroj estas tre puraj. Tiuj diferencigas aŭ tensioniveo, poveco, frekvencoato, faznombro, funkcioceo (energetika, nutra, sekura, veda, adapta ktp.) a transformatoroj funkcias aŭ a jam konata interinduka fenomeno. Se en bobeno kreita magneta kampo trairas en aian bobenon, en ĉi tiu okazo ni povas diri, ke fariĝis kupo. Ĉi tiun kupon en a transformatoroj intensigas ferkerno magnetkondukta. a ferkernoj povas esti tute fermitaj, aŭ breĉhavaj. aŭ a materio ni diferencigas amenstrukturajn (adfoia ferkerno) kaj povostrukturajn 9
ferkernojn, havantaj tiuj diversajn reativajn permeabecojn. a amenstrukturajn ferkernojn vi povas studi hepe de Figuro 3. Sur a Figuro 3/a estas videba a t.n. EI forma, sur a 3/b a M forma, sur a 3/c a ovaforma, sur a 3/d a duobe ovaforma amenstruktura ferkerno. a astaj du estas vovitaj (hipersiaj) ferkernoj. a vovitaj ferkernoj havas avantaĝojn kontraŭ a presitaj amentipaj ferkernoj. a pej grava avantaĝo, ke a geometria mezuro kaj pezo estas mapi kun 30% o de tiuj e a EI, aŭ M formaj ferkernoj faritaj transformioj, se a eektraj indikoj estas egaaj. a uzebaj bobenkradoj estas egaaj ĉe ĉiu tipoj. a unu maavantaĝo de a vovitaj ferkernoj, ke ĝiaj fabrikadoj estas pi kompika. a) b) Figuro 3. c) d) Pro a kirokurenta perdo oni fabrikas tiajn ferkernojn, kiuj ne havas amenojn, sed a tuta ferkerno estas presita e ferkunfandaĵaj povoj. a tiefabrikitajn materiojn oni nomas feritoj. Estas simie fabrikitaj a t.n. 0
durmagnetaj- materioj, kiuj estas uzataj tie, kie bezonas permanentaj magnetoj (aŭtparoio, mezurio ktp.). a pej oftaj presitaj tipoj de feritoj: bastoneto, tubeto, ŝraŭbo, poto, E kaj U. a ŝraŭbforma estas uzata en bobenkorpo por varii a indukton. Povostrukturajn ferkernojn vi povas vidi sur a Figuro 4. a n vovonombro por a bezonata indukto, havanta tiu povostrukturajn ferkernojn, estas kakueba kun a sekvanta formuo. n K ; kie K estas a kerna koeficiento, kiun a fabrikantoj adonas. estas a indukto en µh. Por a diversaj feritoj oni adonas a vaoron. Pri ĉi tiu vidu a detaon supren. a vaoro estas signita sur a materio skribite, aŭ kun kooro. a) b) a bezonata vovonombro estas kakueba jene: n ; e ĉi tiu formuo n a kaj a estas en nh. Figuro 4. Nun ni studu a pej gravajn karakterojn de a diversaj transformatoroj. - Nutrotransformatoro estas tiu tipa, per kiu oni povas krei nutrotensio(j)n por a eektraj aparatoj. Tiuj nutrotensioj povas esti, kaj pi ataj, kaj pi maataj o a reta tensio. a nuna nominaa grandeco de a reta tensio estas 30V. a nutrotransformatoroj havas minimume du bobenojn, nomataj tiuj primara kaj sekundara. Tre ofte a sekundara parto konsistas pi o unu bobenoj apartaj. a primara bobeno estas unueca, sed povas havi purajn ebranĉigojn. nkaŭ a
sekundara(j) bobeno(j) povas havi ebranĉigojn. Kun tiuj ebranĉigoj oni povas varii a sekundrajn tensiojn. En ĉi tiu tipa transformatoro a primara bobeno kaj a sekundara bobeno ne havas metaan kontakton. - a energetikaj transformatoroj estas simiaj a a nutrotransformatoroj, sed ĉi tiuj havas pi grandajn mezurojn, kaj eektrajn, kaj geometriajn. - a sekura transformatoro estas kreita por ke tiu metae diskontaktu a retan tension de a konsumia tensio, tie defende a konsumanton se okazus difekto de konsumio. a grandeco de a kunsumia tensio estas egaa kun a reta tensio. Ĉi tiun transformatoron oni kutimas nomi ankaŭ deiga tranfromatoro. - a adapta transformatoro estas kupio inter a sinsekvantaj cirkvitaj partoj kaj havas funkcion adaptigi a impedencon a a ŝarĝio. aŭ a konstrukto simias a a nutrotransformatoroj. - Estas speciaa transformio a t.n. aŭtotransformatoro, kiu havas nur unu bobenon (primaran), sed a bobeno havas purajn ebranĉaĵojn. Ĉi tipa transformio ne certigas metaan diskontaktigon de a reta tensio, tia estas tre danĝera koncerne a prokurentan vundiĝon. Ĝuste pro tio ekz. ĉi tiu konstrukto ne estas permesata ĉe a nutrotransformioj. a pej ofte uzataj estas a nutrotransformatoroj. Pro tio, ĉi tiu priskribo karigos pi detae nur a nutrotransformiojn. Por a konstruado de transformatoroj ekzistas diversaj tabeoj hepi a kakuadon. ntaŭ o mi prezentu kekajn tabeojn ni resumu a paŝojn por a kreado de transformio.. Decido pri a bezonata sekundara poveco.. a sekundaran povecon devas mutobigi kun 0%, kiu estos a primara poveco. 3. Konante a povecon primaran, e a -a tabeo devas konstati a sekcon () de a ferkerno. 4. En a tabeo estas troveba a bezonata vovonombro kaj primara kaj sekundara por unu vota tensio, aŭ a diversaj ferkernotipoj, kiuj difinas a B indukton en Teso kaj Gauso. (Se a ferkerna materio havas 4% siicion, tiam B T) 5. Konante a retan tension jam estas kakueba a primara vovonombro. 6. nkaŭ a sekundara vovonombro estas kakueba aŭ a bezonata(j) tensio(j).
7. Kakuo de a kurento primara. (a sekundara jam estas difinita ĉe a. punkto). 8. En a -a tabeo estas troveba a bezonata dratdiametroj aŭ a kurentoj. 9. Devas kontroi a bezonatan geometrian okon por a bobenoj. ntaŭ a tabeoj vi studu kekajn ekvaciojn por a kakuado. aŭ a -a punkto devas decidi unue kom da intensa tensio estas bezonata kun kom da poveco. E tiuj datenoj jam estas kakueba a sekundara kurento. P I sek U sek sek Kakuu ankaŭ a primaran kurenton. I pr U pr P pr cosϕ ; a cosφ estas a poveca faktoro, por kies vaoro en a praktiko estas uzeba 0,8. En a praktiko estas uzata tiu formuo, kiu tre simpigas a kakuadon de a vovonombro por nutrotransformioj. a formuo estas: n 50 ; Ĉi tiu formuo estas deduktita e a sekvantaj formuoj: n U f ; por V tensio estas n 4 4, 44 f B, 44 B f estas a tensioreta frekvenco. (Hz) estas a sekco de a ferkerno. (m ). Ĉar en a praktiko estas uzataj nur cm sekcoj, en a formuo devas kakui kun a 0-4 m formuo. B estas indukto, kiu povas esti pej ofte: 0,8T 8000G 0,9T 9000G,0T 0000G 3
Sen a tuta kakuado deduktita por a diversaj B induktoj ni ricevas a sekvantajn rezutojn pri a n vovonombro po V tensio. Ĉe: 0,8T 0,9T n n 56 50 V vovo V vovo,0t 45 n V vovo Kie videbas a a po votaj vovonombro dependas de a ferkernomaterio. Por pi kvaitaj ferkerno estas bezonata mapi da vovonombro. a sekvantaj tabeoj apartenas a a EI kaj M tipaj ferkernoj. Prezenti tabeojn pri ĉiuj tipoj en ĉi tiu ibro ne ebas. a fabrikoj edonas kataogojn e kiuj oni povas eegi a bezonatajn datenojn. natŭ o vi komencos trastudi a tabeojn, kekaj vortoj pri a variebaj induktoj. a induktojn varii ebas diversmaniere, ekz. per: - Bobeno, havanta purajn ebranĉojn. (Se a vovonombro variiĝas, ankaŭ a indukto variiĝas) - Sur a ferkerno movigebaj bobenoj. (Se a bobeno ne estas tute sur a ferkerno, tiam a parto de fortoinioj divergiĝas) - Mem a ferkerno estas movigeba. a pej mutaj variebaj induktoj dum a funkciado ne variiĝas, sed post a precizigo estas fiksitaj. Sed ekzistas ankaŭ tiaj, kiun oni povas dum a funkciado daŭre varii. Ekz. tiaj estas a toroid-transformioj, a variometroj kaj en kekaj 4
radioaparatoj (ekz. en a aŭtomobioj uzataj) troveba agorda induktio por trovi a bezonatan radiostacion. Tabeo. Sekco de a ferkerno [cm ] Poveco P [W] [V/n] 0,8T 8000G [V/n] 0,9T 9000G [V/n],0T 0000G Prim. Sek. Prim. Sek. Prim. Sek. 0,5 53 59 47,5 5,5 43 47,5,5 35,5 39 3,5 35,0 8,5 3,5,0 6,5 9,5 3,6 6,3,5 3,5,5 3,,3 3,5 9,0,0 6,0 8,7 3 4,6 7,6 9,6 5,8 6,5 4, 5,7 3,5 6,4 5, 6,8 3,6 5,0, 3,5 4 8, 3,3 4,7,9 3, 0,7,8 4,5 0,0,8 3,0 0,5,6 9,5 0,5 5,8 0,5,8 9,5 0,5 8,6 9,5 5,5 5,4 9,6 0,7 8,6 9,6 7,8 8,6 6 8,4 8,8 9,8 7,9 8,8 7, 7,9 6,5,8 8, 9, 7,3 8, 6,5 7,3 7 5,0 7,6 8,4 6,8 7,5 6, 6,7 7,5 9 7, 7,8 6,3 7,0 5,7 6,3 8 33 6,6 7,3 5,9 6,6 5,3 5,9 8,5 37 6, 6,9 5,6 6, 5,0 5,6 9 4 5,9 6,5 5,3 5,8 4,7 5,3 9,5 46 5,6 6, 5,0 5,5 4,5 5,0 0 5 5,3 5,9 4,7 5,3 4,3 4,7 73 4,4 4,9 4,0 4,4 3,6 3,9 5 5 3,6 3,9 3, 3,5,8 3, 8 65 3,0 3,3,7,9,4,7 0 00,7 3,0,4,6,5,4 5 30,,4,9,,7,9 30 460,8,97,6,76,43,6 a supra tabeo vaidas por 50 Hz-a kurento, kies formo estas sinusa. 5
Tabeo. Diametro de drato d [mm] Sekco de drato [mm ] Permesata kurentointenso [] / mm,5 / mm 3 / mm 0,05 0,00 0,004 0,005 0,006 0,08 0,005 0,00 0,03 0,05 0,0 0,0079 0,06 0,00 0,04 0, 0,03 0,0 0,09 0,033 0,5 0,077 0,034 0,044 0,05 0,0 0,034 0,06 0,079 0,093 0,5 0,049 0,098 0, 0,47 0,30 0,07 0,4 0,77 0,3 0,35 0,096 0,9 0,40 0,88 0,40 0,6 0,5 0,35 0,378 0,45 0,59 0,30 0,400 0,480 0,50 0,96 0,39 0,490 0,588 0,60 0,83 0,580 0,70 0,840 0,70 0,385 0,770 0,965,55 0,80 0,503,000,60,500 0,90 0,636,80,590,900,0 0,786,600,960,400,,30,00,750 3,300,4,540 3,000 3,750 4,500,5,770 3,600 4,500 5,400,8,540 5,000 6,50 7,500,0 3,40 6,00 7,750 9,300,5 4,900 0,000,500 5,000 3,0 7,550 5,000 8,750,500 En a transformioj a permesata kurentodenseco ĉe a masupraj (internaj) bobenoj estas maksimume,5 / mm. Ĉe a supraj (eksteraj) bobenoj a permesata kurentodenseco estas 3 / mm. a transformio ne stas preta post a bobenvovado kaj a enmeto de ferkerno. Oni impregnas a transformion. a impregnaĵo estas rezinhava kemikaĵo, kiu certigas por a transformio mekanikan kaj eektran stabiecon, defendas kontraŭ a masekaĵo, ekonduktas a disipitan varmon. Post a sekigado a transformion oni enmetas en a impregnofuaĵon. Poste sekvantas refoje a sekigado, por ke eiĝu a sovaĵo e a impregnaĵo. Se a impregnado 6
okazas en vakumo, tiam estas pi kvaita a transformio, ĉar pro a vakumo a aerbuboj eiĝas e a imregnaĵo. a figuroj de a induktioj estas diversaj en a cirkvitaj skemoj. Sur a sekvanta figuro vi povas vidi: 5/a) induktio aerkerna, 5/b) induktio, havanta amenstrukturan ferkernon, 5/c) induktio, havanta povostrukturan ferkernon, 5/d) induktio kun variebeco de indukto, variometro. a) b) c) Figuro 5. d) Tiu d) povas esti ankaŭ ferkerna. a indukton de induktio oni povas varii ĉe aerkerna bobeno tie, ke a vovodistancojn oni ongigas aŭ kurtigas. Pejofte estas uzata tia variometro en a atfrekvencaj cirkvitoj, en kiuj a induktioj havas nur kekajn vovojn. Ĉe ferkernaj induktioj a indukton oni povas varii per a ferkerno tie, ke a kernon aŭ nur parton de kerno oni proksimigas aŭ forigas a/de a vovoj. 7