Mluvení o napěťovém transformátoru, máme na mysli elektromagnetické zařízení určené k přeměně střídavého napětí o určité frekvenci: z vysokého na nízké nebo z nízkého na vyšší v závislosti na účelu transformátoru a nakonec na transformačním poměru dané instance. Pomocí napěťového transformátoru je elektrický výkon s dostatečně vysokou účinností přenášen z primárního okruhu do sekundárního okruhu, ke kterému je obvykle připojena zátěž, tedy spotřebič.
Spotřebitel musí odpovídat výkonu napěťového transformátoru: může to být menší výkon, než je transformátor schopen přenést, ale nikdy by neměl být větší výkon, než pro který je tento transformátor navržen, jinak napětí na sekundárním vinutí tohoto transformátoru začne klesat, jádro se trvale nasytí a vinutí i jádro se přehřejí, účinnost transformátoru klesne.
Napětí na sekundárním vinutí napěťového transformátoru pracujícího pod zátěží v normálním režimu nebo naprázdno však vždy zůstává téměř nezměněno, alespoň s vysokou přesností blízko jmenovitého napětí sekundárního vinutí transformátoru, to znamená, že bude ležet v určitém známém, spíše úzkém rozmezí. Zároveň však může být zatěžovací proud velmi odlišný – lišit se od nuly po maximální přípustnou hodnotu v závislosti na impedanci a povaze zátěže, kterou transformátor v tuto chvíli napájí.
Transformátor napětí se výrazně liší od napěťového transformátoru, a to jak strukturou, účelem, tak vlastnostmi aplikace. Zatímco primární a sekundární (nebo sekundární, je-li jich více) vinutí napěťového transformátoru často mají značný počet závitů odpovídající transformačnímu poměru a parametrům jádra, pak Primární vinutí proudového transformátoru je pouze jedna otáčka procházející okénkem magnetického obvodu. Sekundární vinutí proudového transformátoru má mnoho závitů a je vždy připojeno k aktivní zátěži přesně definované hodnoty, například k rezistoru.
Nyní, pokud primárním vinutím protéká střídavý proud určité velikosti, pak sekundární vinutí, zatížené konstantní aktivní zátěží ve formě odporu, vytvoří na něm úbytek napětí úměrný proudu primárního vinutí. (přes transformační poměr) a zátěžový odpor. To znamená, že v závislosti na proudu primárního okruhu se napětí sekundárního vinutí proudového transformátoru může měnit v širokých mezích – od nuly po maximální přípustné.
Je zřejmé, že tento režim se liší od provozního režimu napěťového transformátoru. Zde (u proudového transformátoru) zpravidla neexistuje úzký rozsah jmenovitých napětí sekundárního vinutí, charakteristický pro napěťové transformátory. Typickou aplikací proudového transformátoru je měření proudu v obvodech, ke kterým je již připojena zátěž.
Proudové transformátory kromě rozšíření měřicích limitů izolují měřicí přístroje od vysokého napětí a umožňují měřit proud v sítích s napětím nad 1000 V.
Primární vinutí proudového transformátoru má izolaci navrženou pro plné provozní napětí sítě. Pro zajištění bezpečnosti obsluhujícího personálu (v případě poruchy izolace) musí být jedna ze svorek sekundárního vinutí a jádro transformátoru uzemněno.
Na rozdíl od výkonových transformátorů závisí proud sekundárního vinutí v proudovém transformátoru na proudu primárního vinutí (měřený proud). Proto je při práci s proudovým transformátorem nutné věnovat zvláštní pozornost aby bylo sekundární vinutí uzavřeno. K tomu mají zařízení pro uzavření sekundárního vinutí při vypnutém měřicím zařízení.
V případech, kdy nelze odpojit proudový vodič, se pro připojení proudového transformátoru používají transformátory ve formě proudových svorek. Jádro takových transformátorů se skládá ze dvou polovin, upevněných pomocí závěsu, což umožňuje uzavření vodiče s proudem bez jeho porušení. Sekundární vinutí je připojeno k ampérmetru, který se obvykle montuje na samotné jádro.
To znamená, Napěťový transformátor je určen k přeměně elektrické energie střídavého proudu na výkonové zátěže různých jmenovitých hodnot, navržený pro napětí sekundárního vinutí transformátoru.
Mezi napěťové transformátory patří vysoce výkonné průmyslové transformátory, transformátory rozvoden, síťové transformátory, svařovací transformátory, transformátory v napájecích zdrojích pro některé domácí spotřebiče atd. Tyto transformátory mohou být buď stupňovité, nebo stupňovité.
Přístrojové napěťové transformátory jsou navrženy pro přeměnu vysokého síťového napětí na napětí dostupné pro měření konvenčními přístroji, tj. pro rozšíření měřicích limitů přístrojů se střídavým napětím.
Proudové transformátory se používají pro účely měření – tam, kde je potřeba zjistit množství střídavého proudu protékajícího vodičem. Na přerušení tohoto vodiče je připojen proudový transformátor a na jeho sekundární vinutí je připojen ampérmetr nebo voltmetr připojený k rezistoru známé hodnoty. Jednoduchými výpočty lze snadno zjistit hodnotu proudu primárního vinutí. Výpočty mohou provádět jak lidé, tak elektronika.
Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře
Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!
Pro přeměnu střídavého napětí jedné hodnoty na střídavé napětí jiné hodnoty se používá napěťový transformátor. Napěťový transformátor funguje díky fenoménu elektromagnetické indukce: časově proměnný magnetický tok generuje emf ve vinutí (nebo vinutích), kterým proniká.
Primární vinutí transformátoru je svými svorkami připojeno ke zdroji střídavého napětí a na svorky sekundárního vinutí je připojena zátěž, která musí být napájena napětím nižším nebo vyšším, než je napětí zdroje, ze kterého je transformátor vyveden. napájen.
Díky přítomnosti jádra (magnetického jádra) se magnetický tok vytvořený primárním vinutím transformátoru nikam nerozptyluje, ale soustředí se především do objemu omezeného jádrem. Střídavý proud působící v primárním vinutí magnetizuje jádro někdy v jednom směru, někdy v opačném směru, přičemž magnetický tok se nemění trhavě, ale harmonicky, sinusově (mluvíme-li o síťovém transformátoru).
Můžeme říci, že železo jádra zvyšuje indukčnost primárního vinutí, to znamená, že zvyšuje jeho schopnost vytvářet magnetický tok při průchodu proudu a zlepšuje jeho schopnost zabránit hromadění proudu při přivedení napětí na svorky vinutí. Proto v klidovém stavu (v nezatíženém režimu) transformátor spotřebovává pouhé miliampéry, ačkoli měnící se napětí působí na vinutí.
Sekundární vinutí je přijímací vinutí transformátoru. Přijímá měnící se magnetický tok generovaný proudem primárního vinutí a přenášený jeho závity díky magnetickému jádru. Magnetický tok, měnící se určitou rychlostí, pronikající do závitů sekundárního vinutí, podle zákona elektromagnetické indukce, indukuje v každém závitu určité EMF. Tyto indukované EMF se sčítají v každém časovém okamžiku od závitu k závitu a tvoří napětí sekundárního vinutí (napětí naprázdno transformátoru).
Zde by bylo na místě poznamenat, že čím rychleji se magnetický tok v jádře mění, tím větší napětí se indukuje na každém závitu sekundárního vinutí transformátoru. A protože do primárního i sekundárního vinutí proniká stejný magnetický tok (vytvořený střídavým proudem primárního vinutí), je napětí na každém závitu primárního i sekundárního vinutí stejné, na základě velikosti magnetického pole. tok a rychlost jeho změny.
Pokud budete kopat hlouběji, měnící se magnetický tok v jádru vytváří v prostoru kolem něj elektrické pole, jehož intenzita je tím větší, čím vyšší je rychlost změny magnetického toku a tím větší je velikost tohoto měnícího se magnetického toku. . Toto vírové elektrické pole působí na elektrony umístěné v drátu sekundárního vinutí, tlačí je v určitém směru, takže na koncích sekundárního vinutí lze měřit elektrické napětí.
Pokud je k sekundárnímu vinutí transformátoru připojena zátěž, bude jím protékat proud, což znamená, že se v jádře objeví magnetický tok vytvořený tímto proudem sekundárního vinutí.
Magnetický tok generovaný proudem sekundárního vinutí, tedy zatěžovací proud, bude nasměrován (viz Lenzovo pravidlo) proti magnetickému toku primárního vinutí, a proto bude v primárním vinutí indukovat zpětné EMF, které povede ke zvýšení proudu v primárním vinutí, a tedy ke zvýšení výkonu spotřebovaného transformátorem ze sítě.
Výskyt opačného primárního sekundárního magnetického toku v jádře jako účinek připojené zátěže je ekvivalentní poklesu indukčnosti primárního vinutí. To je důvod, proč transformátor pod zátěží spotřebovává podstatně více elektrické energie než při volnoběhu.
Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře
Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!
