Struktura

Základní veličiny

Základní veličiny jednofázových transformátorů

Tato lekce se zabývá základními veličinami u jednofázových transformátorů.

Transformátor je netočivý stroj, který pomocí elektromagnetické indukce mění velikost vstupního střídavého napětí U1 na jedné straně transformátoru na výstupní napětí U2 o jiné hodnotě na druhé straně transformátoru. Frekvence se tím nemění.

Štítek transformátoru - má každý transformátor na viditelném místě. Výkonové transformátory mají na štítku tyto údaje:

  • označení výrobce
  • typ transformátoru, výrobní číslo a rok výroby
  • počet fází a jejich zapojení
  • jmenovitý zdánlivý výkon
  • jmenovité vstupní a výstupní napětí
  • jmenovitý vstupní a výstupní proud
  • napětí nakrátko
  • jmenovitou frekvenci
  • druh chlazení a chladiva
  • krytí transformátoru a třídy izolací
  • hmotnost chladiva a celkovou hmotnost

Štítkové údaje je možno podle potřeby doplňovat v souladu s příslušnými normami.

Účinnost transformátoru

Účinnost transformátoru je poměr odevzdaného výkonu P2 a přijatého výkonu P1. Může se vyjádřit i pomocí ztrát ΔP a to vztahem

kde P2 je výkon v sekundárním vinutí a ΔP jsou ztráty. Transformátor je konstruován tak, aby maximální účinnost byla dosažena při nejvíce používaném zatížení v pásmu (0,5 až 0,8) P2n. Jmenovitá hodnota účinnosti ηn je o něco menší než ηmax a dosahuje u velkých transformátorů 98-99 %, u transformátorů malého výkonu je však podstatně nižší, asi 70÷80 %.

Na rozdíl od motorů a řady dalších spotřebičů elektrické energie se transformátory navrhují podle zdánlivého a ne podle činného výkonu. Proto základní štítkovou hodnotou je jmenovitý zdánlivý výkon

S1n = √3 · U1n · I1n ,

kde S1n je zdánlivý výkon [VA], U1n je jmenovité napětí [V] a I1n je jmenovité napětí na primární vedení,

podle kterého se určují rozměry transformátoru.

Při transformaci elektrické energie vznikají v transformátoru ztráty ΔPz konstantní a proměnné, závisející na zatížení.

Konstantní ztráty v magnetickém obvodu jsou určeny velikostí magnetické indukce B a frekvence f1 a prakticky nezávisí na zatížení, pokud transformátor pracuje při stálém primárním napětí a frekvenci. Velikost konstantních ztrát se měří při chodu naprázdno.

Proměnné ztráty v primárním a sekundárním vinutí při jmenovitém zatížení (I1 = I1n) jsou rovny činnému výkonu při chodu nakrátko.

Převod transformátoru

Převod transformátoru vyjadřujeme poměrem vstupního napětí a výstupního napětí. Budeme uvažovat, že ztráty v transformátoru jsou nulové, pak výkon na vstupní straně je stejný jako výkon na výstupní straně:

kde p je převod, U1 primární napětí a U2 sekundární napětí.

Dále

kde N1, N2 jsou počty závitů na primárním a sekundárním vinutí.

Pak

tedy proudy jsou v převráceném poměru k napětí a k počtu závitů. Převod transformátoru se udává poměrem napětí při chodu naprázdno. Jen u transformátorů do 5 kVA se udává poměr napětí při jmenovitém zatížení.

Napětí naprázdno

Připojíme-li vstupní vinutí na střídavé napětí U1 a na výstupní vinutí nepřipojíme žádnou zátěž (spotřebiče), říkáme, že transformátor pracuje naprázdno. Napětí, které přitom naměříme na výstupním vinutí, bude rovno napětí naprázdno.

Procentní napětí nakrátko

kde U1k je primární napětí při chodu nakrátko a U1n jmenovité napětí.

Malé uk zajišťuje, že se výstupní napětí transformátoru nebude se zatížením příliš měnit, značný ale bude zkratový proud. Zkratově odolnější jsou transformátory s velkou hodnotou uk, např. 14 %.

Napětí nakrátko je napětí, které musíme připojit na vstupní vinutí transformátoru, aby výstupním vinutím spojeným nakrátko procházel jmenovitý proud transformátoru. V praxi se tato hodnota vyjadřuje v procentech vstupního jmenovitého napětí a značí se uk. Pokud opět zanedbáme ztráty transformátoru a zvýšíme napětí připojené na vstupní vinutí transformátorů z hodnoty napětí nakrátko na plnou jmenovitou hodnotu, zvýší se ve stejném poměru i výstupní proud. Hodnota, kterou takto získáme, odpovídá hodnotě, které by při provozu dosáhl proud ve výstupním vinutí, pokud bychom jej spojili nakrátko.

Opakování

Vyjmenuj základní veličiny transformátoru?

Jaká se počítá účinnost transformátoru?

Co je to hodinové číslo?

Co je to procentní napětí nakrátko?

Jaké ztráty zjišťujeme měřením nakrátko?

Jaké ztráty zjišťujeme měřením naprázdno?

Jaké druhy ztrát znáš na transformátoru?

Co je to převod transformátoru?

Logolink