|
|
 |
|
|
|
|
|
|
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 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
► |
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. |
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
|
|
Sestavimo električni transformator (sl. 6.1.4.1)
z navitjema s 600 in 120 ovoji. Na navitje s 600 ovoji priključimo
izmenično napetost, npr. 10 V, in izmerimo napetost na drugem
navitju!
|
|
|
► Napetost na sekundarnem
navitju je približno 2 V. |
|
|
|
Zamenjajmo vlogi tuljav, tako da bo število
ovojev sekundarnega navitja večje od primarnega. |
|
|
|
► Napetost na sekundarnem navitju je
približno 50 V. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
► |
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: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Enačba 6.1.4.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
► |
Sekundarna in primarna napetost
električnega transformatorja sta premo sorazmerni s
številom ovojev pripadajočih navitij. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Na primarno tuljavo transformatorja s 600 ovoji
iz prejšnjega poskusa priključimo izmenično napetost, npr. 20 V, na
sekundarno tuljavo s 120 ovoji pa porabnik, npr. žarnico 4,5 V/0,1 A, ter izmerimo primarni in sekundarni tok!
|
|
|
► Sekundarni tok je približno
80 mA, primarni pa 16 mA. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I1
I2 |
| = |
|
N2
N1 |
|
|
|
|
|
|
|
oziroma |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Enačba 6.1.4.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
► |
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! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 
|
|
|
|
|
|
|
|
