transformatory.pdf

(92 KB) Pobierz
Transformatory
Mariusz Rzepecki [Opracowanie - Transformatory] www.iwiedza..net
Transformatory
Transformator to urządzenie służące do przenoszenia napięć z jednego obwodu elektrycznego do
drugiego. Zasada działania transformatora oparta jest na wykorzystaniu zjawiska indukcji
elektromagnetycznej.
Budowa:
Uproszczony schemat
U 1
U 2
Na wspólnym rdzeniu magnetycznym o dużej przenikalności magnetycznej nawinięte są dwa uzwojenia
zwane odpowiednio pierwotnym i wtórnym.
Do uzwojenia pierwotnego dołącza się źródło napięcia zmiennego U 1 . Prąd płynący w uzwojeniu
pierwotnym wytwarza zmienny strumień magnetyczny. Siła elektromotoryczna samoindukcji w
uzwojeniu pierwotnym jest równa napięciu U 1 na końcach tego uzwojenia.
Zmienny strumień magnetyczny przenikający uzwojenie wtórne powoduje powstanie siły
elektromotorycznej indukcji. Siła elektromotoryczna indukcji wzajemnej w uzwojeniu wtórnym jest
równa napięciu U 2 na końcach tego uzwojenia.
Oznaczając przez n 1 liczbę zwojów uzwojenia pierwotnego, otrzymamy z prawa indukcji zależność
U
= 1
n
DF
1
D
t
F , więc na końcach tego
uzwojenia wytworzy się napięcie równe sile elektromotorycznej indukcji wzajemnej.
U
= 2
n
DF
2
D
t
By znaleźć zależność między liczbą zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego a wartościami napięć na
końcach tych zwojów dzielimy te dwa równania stronami.
W wyniku otrzymamy zależność
U
2
=
n
2
U
n
1
1
Wynika z niej to, że stosunek napięcia wtórnego do pierwotnego jest wprost proporcjonalny do
stosunku liczby zwojów uzwojenia wtórnego do pierwotnego. Znając tę zależność można w prosty
sposób dokonać zamiany napięć od wartości np. bardzo dużych do wartości przez nas pożądanych.
Stosunek liczby zwojów n 2 do n 1 nazywa się przekładnią transformatora.
Np. transformator o przekładni
n
2
=
10
n
2
1
będzie zmniejszał napięcie pięciokrotnie.
Poprzez odpowiednie nawinięcie uzwojenia transformatora można zwiększyć lub zmniejszyć napięcie
wtórne w porównaniu z napięciem pierwotnym.
1
Uzwojenie wtórne zawierające liczbę n 2 zwojów, przenika ten sam strumień
127977887.006.png 127977887.007.png
Mariusz Rzepecki [Opracowanie - Transformatory] www.iwiedza..net
Równocześnie ze zmianami napięć ulega zmianie natężenie prądu a zależność opisująca tą zmianę
wyraża się wzorem
I
2
=
n
1
I
n
1
2
czyli że stosunek prądu wtórnego do prądu w uzwojeniu pierwotnym jest równy w przybliżeniu
odwrotności przekładni.
Sprawność transformatorów.
Z definicji - dla dowolnego przepływu energii sprawność to stosunek energii otrzymanej do całkowitej
energii włożonej. W idealnym transformatorze stosunek natężeń prądu w obu uzwojeniach jest
odwrotny do stosunku liczby zwojów:
I
2
=
n
1
I
n
1
2
Przez straty energii stosunek mocy wyjściowej do wejściowej nie jest równy jedności, co zapisujemy
P
=
V
2
I
2
=
h
<
1
P
V
I
1
1
1
h - sprawność wyrażana najczęściej w procentach. W praktyce sprawność transformatorów przekracza
90 %.
Rodzaje transformatorów:
1. Transformatory energetyczne dwu i trójuzwojeniowe.
2. Autotransformatory
3. Regulatory indukcyjne
4. Przekładniki
5. Transformatory specjalne – spawalnicze, piecowe.
Zastosowanie:
1. Do transportu energii
2. Do rozruchu silników i regulacji napięcia.
3. Do zasilania przyrządów pomiarowych, przekaźników.
2
2
127977887.008.png
Mariusz Rzepecki [Opracowanie - Transformatory] www.iwiedza..net
Zadania:
I. Ile zwojów musi mieć uzwojenie wtórne transformatora, by przy napięciu 220 V i 1000
zwojów w uzwojeniu pierwotnym, napięcie wyjściowe było równe 44 V?
Dane: U 1 =220 V, n 1 =1000, U 2 = 44 V
Szukane: n 2 =?
F
1 = F
2
więc z zależności
U
2
=
n
2
U
n
1
1
wyznaczamy n 2
n ×
=
U
2
n
1
2
U
1
Po wstawieniu wartości otrzymujemy
n
×
= V
44
V
1000
=
200
2
220
n 2 = 200
Odp.: W uzwojeniu wtórnym musi być 200 zwojów.
II. Na rdzeń transformatora nawinięto uzwojenie z drutu o oporności 1 W . W uzwojeniu płynie
prąd o natężeniu 1A. Liczba zwojów uzwojenia pierwotnego wynosi 50. Jaką ilość zwojów
musi być w uzwojeniu wtórnym by natężenie wyjściowe równe było 2A?
Dane: I 1 =1 A, n 1 =50, I 2 = 2 A
Szukane: n 2 =?
Zależność natężeń prądów w transformatorze przedstawia wzór
I
2
=
n
1
I
n
1
2
n ×
=
I
1
n
1
2
I
2
Po wstawieniu wartości otrzymujemy
n
= A
1
A
×
50
=
25
2
2
n 2 = 25
Odp.: W uzwojeniu wtórnym musi być 25 zwojów.
3
127977887.009.png
Mariusz Rzepecki [Opracowanie - Transformatory] www.iwiedza..net
III. Obliczyć stosunek ilości zwojów dwu obwodów magnetycznych, przez które płynie taki sam strumień
wektora indukcji magnetycznej oraz taki sam prąd elektryczny, jeśli stosunek ich oporów
magnetycznych wynosi
R .
1
m
=
1
R
10
2
m
Dane:
R
1
m
=
1
R
10
2
m
Szukane:
n =?
1
n
2
Ponieważ
F
1 = F
2
Więc
In
1
=
In
2
R
m R
1
2
m
Ponieważ prądy w obwodach – wtórnym i pierwotnym są takie same, więc pozbywamy się I.
Przekształcając wzór znajdujemy zależność
n
1
=
R
1
m
n
R
2
2
m
a zatem
n
1
= m
R
1
m
=
1
n
R
10
2
2
Odp.: Stosunek ilości zwojów równy jest
1
10
IV. Stosunek ilości zwojów transformatora wynosi 20/160. Podać czy jest to transformator zmniejszający
czy zwiększający napięcie wyjściowe. Podać wielokrotność zmiany napięcia wyjściowego w stosunku do
wejściowego. Jaka będzie wartość napięcia wyjścia gdy na wejściu podłączymy 224 V.
Odp.: Jest to transformator zmniejszający napięcie.
Odp.: Zmniejsza 8x.
Dane: U 1 =224 V,
n = 60
2
20
n
1
Szukane: U 2 =?
Z zależności
U
2
=
n
2
U
n
1
1
Wyznaczamy U 2
U =
U
1
n
2
2
n
1
Podstawiając dane wielkości uzyskujemy
U 28
160
=
224
×
20
=
V
2
Odp.: Napięcie wyjściowe równe jest 28 V.
4
127977887.001.png 127977887.002.png 127977887.003.png 127977887.004.png 127977887.005.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin