Jak transformátor snižuje napětí?

Transformátor se používá ke zvýšení nebo snížení napětí ve střídavém elektrickém obvodu. K přeměně střídavého proudu na stejnosměrný lze použít transformátor.

Nejdůležitější použití a aplikace transformátoru jsou:

• změna úrovně napětí nebo proudu (jak se napětí zvyšuje, proud klesá a naopak) v obvodu střídavého proudu
• změna hodnoty kondenzátoru, induktoru nebo odporu ve střídavém obvodu
• zabránění přechodu stejnosměrného proudu z jednoho obvodu do druhého
• izolace dvou okruhů

Hlavním použitím transformátoru je zvýšení (zvýšení) nebo snížení (snížení) úrovně napětí.

Transformátory se také používají pro:

• zvýšení úrovně napětí na straně výroby před přenosem a distribucí.
• pro komerční nebo domácí využití elektřiny transformátor snižuje (snižuje) napěťovou hladinu např. z 11 kV na 220 V jednofázové a 440 V třífázové.

Obsah

1. Typy transformátorů podle použití
2. Transformátory používané v energetice
3. Transformátory používané v elektronice
4. Typy snižovacích transformátorů
5. Jednofázový transformátor
6. Třífázový transformátor
7. Vícevinutý transformátor
8. toroidní transformátor

Typy transformátorů podle použití

Existuje také několik typů transformátorů, které pracují ve specifické oblasti. V elektronice i elektrotechnice se několik specializovaných transformátorů používá jako snižovací nebo zvyšující transformátor v závislosti na použití transformátorů. Transformátory lze tedy v závislosti na jejich použití klasifikovat takto:

Transformátory používané v energetice

V elektrotechnice se obor energetika zabývá výrobou, měřením a rozvodem energie. Jedná se však o velmi rozsáhlou oblast, kde jsou transformátory důležitou součástí pro zajištění bezpečné přeměny energie a úspěšné dodávky energie do rozvodny a koncovým uživatelům. Transformátory používané v oblasti napájení mohou být externí nebo interní.

Výkonové transformátory mají velké rozměry a používají se k přenosu energie do rozvodny nebo veřejné služby. Tento transformátor funguje jako most mezi generátorem energie a primární distribuční sítí. V závislosti na jmenovitém výkonu a technických vlastnostech lze výkonové transformátory dále rozdělit do tří kategorií: Malé výkonové transformátory, střední výkonové transformátory a velké výkonové transformátory. Jmenovitý výkon může být více než 30 kVA pro 500-700 kVA nebo v některých případech může být roven nebo vyšší než 7000 kVA pro transformátor s malým jmenovitým výkonem.

• Výkonový transformátor

Vzhledem k velmi vysokému výkonu je také kritická konstrukce výkonového transformátoru. Konstrukce zahrnuje odolné izolační periferie a dobře vyvážený chladicí systém. Nejběžnější výkonové transformátory jsou plněny oleji.

Základním pracovním principem výkonového transformátoru je přeměna nízkonapěťového vysokého proudu na vysokonapěťový nízký proud. To je nezbytné pro minimalizaci ztrát výkonu v elektrickém rozvodu.

Dalším důležitým parametrem výkonového transformátoru je přítomnost fáze. Typicky výkonové transformátory pracují v třífázovém systému, ale v některých případech se používají také jednofázové malé výkonové transformátory. Třífázové výkonové transformátory jsou dražší a účinnější než jednofázové výkonové transformátory.

• Přístrojový transformátor

Přístrojový transformátor se používá k izolaci primárního výkonu a převodu proudu a napětí na menší poměr k jeho sekundárnímu výstupu. Měřením výstupu lze měřit fázi, proud a napětí skutečného elektrického vedení.

• Distribuční transformátor

Distribuční transformátory jsou snižovací transformátory, které převádějí vysoké síťové napětí na napětí požadované koncovým uživatelem. Může být také jednofázový nebo třífázový.

Distribuční transformátory lze dále klasifikovat podle typu použité izolace. Může být suchého typu nebo může být ponořený do kapaliny. Vyrábí se z laminovaných ocelových plátů převážně ve tvaru C jako hlavního materiálu.

Distribuční transformátor má také jiný typ klasifikace podle toho, kde se používá. Transformátor lze instalovat na užitkový sloup, pokud ano, nazývá se pólový distribuční transformátor. Může být umístěn uvnitř podzemní komory, instalován na betonové podložce (s distribučním transformátorem nainstalovaným na podložce) nebo uvnitř uzavřené ocelové krabice.

Transformátory používané v elektronice

Je to jeden z nejčastěji používaných transformátorů PCB, které produkují elektrické impulsy konstantní amplitudy. Používá se v různých digitálních obvodech, kde je nutné generování impulzů v izolovaném prostředí. Proto pulzní transformátory izolují primární a sekundární obvody a rozdělují primární pulzy do sekundárního obvodu, často digitálních logických hradel nebo ovladačů.

• Audio transformátor

Jedná se o další široce používaný transformátor v oblasti elektroniky. Používá se speciálně v audio aplikacích, kde je vyžadováno impedanční přizpůsobení. Audio transformátor vyrovnává obvod zesilovače a zátěž, obvykle reproduktor. Audio transformátor může mít více primárních a sekundárních cívek, oddělených nebo centrovaných.

Transformátor je zařízení bez pohyblivých částí, které převádí elektrickou energii z jednoho obvodu do druhého se změnou napětí a bez změny frekvence. Existují dva typy transformátorů, klasifikované podle jejich funkce: zvyšovací transformátor a klesající transformátor, o jejichž principu vám řekneme.

Snižovací transformátor převádí vysoké napětí (VN) a nízký proud na jedné straně na nízké napětí (NN) a vysoký proud na straně druhé. Tento typ transformátoru má široké uplatnění v elektronických zařízeních a elektrických systémech.

Pokud jde o napěťové operace, lze aplikace transformátorů rozdělit do 2 typů: LV (napětí pod 1 kV) a VN (napětí nad 1 kV).

První metoda NN platí pro transformátory v elektronických zařízeních. Elektronické obvody vyžadují zdroj nízkého napětí (např. 5V nebo nižší).

Aby bylo zajištěno, že dodávané nízké napětí splňuje požadavky elektroniky, používá se snižovací transformátor. Převádí domácí napětí (220/120 V) z primárního napětí na nižší napětí na sekundární straně, které slouží k napájení elektronických zařízení.

Jsou-li elektronická zařízení navržena pro vyšší výkon, pak se používají transformátory s vysokou pracovní frekvencí (kHz). Transformátory s vyšším výkonem a frekvencí 50/60 Hz by byly příliš velké a těžké. Denně používané nabíječky také používají ve svém designu snižovací transformátor.

Snižovací transformátory jsou v energetickém systému velmi důležité. Snižují úroveň napětí a přizpůsobují ji systémům spotřebovávajícím energii. Transformace se provádí v několika krocích popsaných níže:

1. Systém dálkového přenosu energie musí mít nejvyšší možnou úroveň napětí. Při vysokém napětí a nízkém proudu se výrazně sníží ztráta vysílacího výkonu. Elektrická síť je navržena tak, že se musí připojit k přenosové soustavě s různými napěťovými úrovněmi.
2. Snižovací transformátory se používají při spojování přenosových soustav s různými napěťovými úrovněmi. Snižují úroveň napětí z maxima na nižší hodnotu (například 765/220 kV, 410/220 kV, 220/110 kV). Tyto transformátory jsou obrovské a mají velmi vysoký výkon (i 1000 MVA). V případě, že převodový poměr transformátoru není vysoký, jsou obvykle instalovány automatické transformátory.
3. Dalším krokem konverze napěťové úrovně je přizpůsobení přenosového napětí distribuční úrovni. Charakteristické poměry napětí jsou v tomto případě 220/20 kV, 110/20 kV (lze najít i sekundární NN napětí 35 kV a 10 kV). Jmenovitý výkon těchto transformátorů je až 60 mVA (typicky 20 mVA). V takových transformátorech je téměř vždy instalován spínač pro změnu zátěže.
4. Posledním krokem konverze napětí je přizpůsobení napětí úrovni napětí v domácnosti. Tyto transformátory, nazývané malé distribuční transformátory, mají jmenovitý výkon do 5 mVA (nejčastěji 1 mVA) a jmenovité napětí 35, 20, 10 kV na straně VN a 400/200 V na straně NN. Takové transformátory mají vysoký poměr obratu.

Typy snižovacích transformátorů

Jednofázový transformátor

Nejoblíbenější a nejrozšířenější typ. Zpravidla se používá v každodenním životě. Připojuje se z jednofázové sítě. Fázový a nulový vodič jsou připojeny k primárnímu vinutí.

Třífázový transformátor

Z velké části se používá v průmyslu, ale existují případy použití v každodenním životě. Navrženo pro snížení vyššího napětí asi 380 V na napětí požadované v třífázové síti.

Vícevinutý transformátor

Transformátor se dvěma nebo více vinutími. Je instalováno několik sekundárních vinutí pro získání několika různých hodnot napětí z jednoho zdroje.

toroidní transformátor

Ve srovnání s jinými transformátory je lehký a má malé rozměry. Používá se v rádiové elektronice k dosažení vysoké proudové hustoty díky dobrému chlazení vinutí. Je to levné, protože délka vinutí je mnohem kratší než ostatní kvůli jádru ve tvaru torusu. Snese vyšší teploty než jiné typy zařízení.