6.1 INDUKCIJA ELEKTRIČNE NAPETOSTI

KAZALO

   

 

 

6.1.4 ELEKTRIČNI TRANSFORMATOR

     
 

Pogosto potrebujemo višjo ali nižjo električno napetost od razpoložljive omrežne, npr. 230 V prenosu električne moči P = U · I na daljavo pa je zaradi manjših izgub energije v obliki segrevanja vodnikov daljnovodov (P = I2 · Rv) koristno, če moč prenašamo v obliki visoke napetosti in majhnega toka, pri porabniku pa jo spremenimo v potrebno nižjo napetost in večji tok

   

SLIKA

Slika 6.1.4.1: Transformator električne energije

 

SLIKA

Slika 6.1.4.2: Transformator za moči do 400 kW

 

SLIKA

Slika 6.1.4.3: Transformatorji za manjše moči

 

SLIKA

Slika 6.1.4.4:Transformatorji v elektroniki

 

FOTOGRAFIJA

Fotografija 6.1.4.1: Nastavljivi transformator

 

VIDEO

Video 6.1.4.1: Transforamtorski način indukcije el. napetosti

 

VIDEO

Video 6.1.4.2: Inducirana napetost v transformatorju

 

 
       
 
► 

Napravi, ki omogoča spreminjanje oblike električne energije izmeničnega toka določene moči in napetosti v energijo enake moči pri višji ali nižji izmenični napetosti, pravimo električni transformator.

 

 
       
 

Delovanje transformatorja temelji na indukciji napetosti s spreminjajočim se magnetnim pretokom izmeničnega toka. Osnovni sestavni deli transformatorja sta navitji (tuljavi) in feromagnetno jedro (sl. 6.1.4.1). Kljub enostavni sestavi transformatorja je njegova celovitejša obravnava zahtevna in jo bomo lahko izpeljali šele v okviru obravnave izmeničnih tokov. Tukaj bomo pojasnili le njegov osnovni način delovanja, predvsem v smislu pogostega primera uporabe elektromagnetne indukcije.

     
       
 

Navitje, ki ga priključujemo na izvor izmenične napetosti in prek katerega transformator sprejema električno energijo, imenujemo primarno navitje, navitje, prek katerega transformator oddaja električno energijo porabniku, pa imenujemo sekundarno navitje.

     
       

Poskus 6.1.7.:

 
       
 
► 

Sekundarna napetost transformatorja je približno tolikokrat večja ali manjša od primarne, kolikokrat je število ovojev sekundarnega navitja večje ali manjše od primarnega!

 

 
       
 

Dopolnimo to ugotovitev še s krajšo analizo delovanja električnega transformatorja:

     
 

Izmenična napetost izvora požene skozi primarno navitje izmenični tok I1 (sl. 6.1.4.1), ki povzroči v feromagnetnem jedru izmenični magnetni pretok. Izmenični magnetni pretok pa po zakonu indukcije (en. 6.1.3) inducira v sekundarnem navitju izmenično napetost:

     
       
 
 Ui2 = - N2 · 
ΔΦ

Δt
   
  ter v primarnem navitju napetost lastne indukcije:    
 
 Ui1 = - N1 · 
ΔΦ

Δt
   
  ki v vsakem trenutku nasprotuje napetosti izvora. Primerjajmo inducirani napetosti med seboj:    
 
Ui2

Ui1
  =  
 - N2 · 
ΔΦ

Δt
 - N1 · 
ΔΦ

Δt
  =  
N2

N1
   
       
 

Ker sta napetosti Ui2 in Ui1 približno enaki napetosti na sponkah obremenjenega transformatorja, lahko zapišemo:

     
       
 
U2

U1
  =  
N2

N1
   
   
  Enačba 6.1.4    
     
 
► 

Sekundarna in primarna napetost električnega transformatorja sta premo sorazmerni s številom ovojev pripadajočih navitij.

 

 
       

Poskus 6.1.8.:

 
       
 

Če zanemarimo izgube električne energije v navitju in magnetnem jedru transformatorja, mora biti električna moč na sekundarni strani praktično enaka tisti na primarni strani transformatorja:

     
       
 
 P1 = P2  =>  U1 · I1 = U2 · I2 => U2 · 
U1 · I1

 I2
   
 
U2

Ui
  =  
U1 · I1

 I2
U1
 
  =  
I1

I2
  =  
N2

N1
   
  oziroma    
       
 
I1

I2
  =  
N2

N1
   
   
  Enačba 6.1.5    
       
 
► 

Sekundarni in primarni tok električnega transformatorja sta obratno sorazmerna s številom ovojev navitij transformatorja!

 

 
       
  Iz obeh ugotovitev izhaja zaključek:    
       
 
► 

Električni transformator je pretvornik visokonapetostne oblike električne energije pri konstantni moči v nizkonapetostno ali obratno!

 

 
       
       

Primer.:

 
       
       
 

Splošni simbol in primer izvedbe elektroenergetskega transformatorja za transformacijo večjih moči prikazuje sl. 6.1.4.2, manjših moči pa sl. 6.1.4.3. Pri transformaciji signalov v elektroniki so moči in toki zelo majhni in temu primerne so tudi dimenzije transformatorjev. Splošni simbol in primere izvedb transformatorjev v elektroniki prikazuje sl. 6.1.4.4.

     
       
 

Transformatorje uporabljamo tudi na področju merilne tehnike. Pri merjenju zelo velikih izmeničnih tokov, napetosti in moči (kA, kV, MW) z njimi razširjamo merilna območja merilnikov. Pravimo jim merilni transformatorji.