Výroba transformátorov namieru

Naša spoločnosť vyrába rôzne druhy transformátorov na mieru – vyrábame jednofázové, dvojfázové a ďalšie typy transformátorov.

Transformátory nielenže zodpovedajú za premenu elektrickej energie, ale zároveň sa používajú kvôli bezpečnosti. Čo však v prípade, keď do svojho zariadenia potrebujete transformátor, ktorý musí spĺňať odlišné parametre ako tie bežné? No predsa nechať si vyrobiť transformátor na mieru podľa vlastných individuálnych požiadaviek.

Čo sú transformátory?

Transformátory pracujú na princípe elektromagnetickej indukcie a slúžia na premenu elektrickej energie jedného napätia na elektrickú energiu ďalšieho. V prípade, že je cieľom galvanicky oddeliť dva obvody, tak aj na premenu rovnakého napätia.

Trafo je netočivý elektrický stroj, ktorý mení napäťové pomery a prúdové napätie v obvode, zatiaľ čo frekvencia sa nemení. Pracuje len so striedavým alebo jednosmerným napätím, teda napätím, ktoré sa dokáže meniť v čase.

Hlavnou úlohou transformátora je znižovať, zvyšovať alebo zachovávať napätie, čo má veľký význam vďaka nasledujúcim výhodám:

  • znižovanie investičných nákladov
  • úspory pri prenose na veľké vzdialenosti
  • bezpečnosť pri spotrebovaní elektrickej energie

Rozlišujeme dve základné skupiny transformátorov – toroidné a elektronické. Elektrické transformátory sú ľahšie a ich úlohou je usmerňovať jednosmerný elektrický prúd. Tie toroidné majú oveľa vyššiu hmotnosť a prechádza nimi striedavý prúd.

Na základe toho, z akého materiálu sú zložené, rozlišujeme transformátory z:

  • transformátorového plechu
  • feritového jadra
  • železoprachové

Viac o transformátoroch a princípe ich fungovania sa dočítate v našom článku.

Výroba transformátorov: Aké majú využitie?

Výroba transformátorov

Výroba transformátorov

Transformátory sa využívajú najmä vtedy, keď k správnemu chodu elektrického spotrebiča potrebujeme nižšie napätie, ako je v elektrickej sieti. To môžeme vidieť napríklad pri kúpeľňových ventilátorov, ktoré potrebujú napätie nižšie ako 230 V.

Transformátory majú svoje využitie aj v bežných sieťových adaptéroch. Sieťové napätie 230V, ktoré je vhodné na napájanie kuchynských spotrebičov, tepelných telies, elektrického náradia či lámp, nesedí rádiám, počítačom, tlačiarňam alebo televízorom. Tie na svoje fungovanie potrebujú oveľa nižšie napätie.

Preto je potrebné prispôsobiť potrebám konkrétneho spotrebiča aj napájacie napätie. Transformátorom sa najskôr napätie zníži a následne sa usmerní prúd. Napätie zo zásuvky transformujú na nižšie napätie aj nabíjačky na jednotlivé zariadenia, ako je mobil, notebook a podobne.

Transformátory majú svoje využitie aj pri prenose elektrického signálu vtedy, ak má byť signál prenášaný z jedného obvodu do druhého. To sa používa napríklad pri svetelných semaforoch pre hudobné efekty.

Používajú sa tiež na rozvod elektrickej energie pri dlhých vzdialenostiach, ako je napríklad pri napájaní obcí a sídlisk. V elektrárňach sa zase používajú blokové transformátory.

Transformátory sa pýšia pomerne jednoduchou konštrukciou a absenciou mechanicky pohyblivých častí, vďaka čomu sa vyznačujú extrémne dlhou životnosťou a nízkymi nákladmi na údržbu. Samozrejme, všetko za predpokladu, že bude transformátor používaný v súlade s jeho určením a technickou špecifikáciou.

Výroba transformátorov na mieru

Niekedy je potrebný vlastný elektrický transformátor, ktorý spĺňa všetky individuálne požiadavky špeciálneho zariadenia. Vtedy je na mieste nechať si vyrobiť transformátor na mieru.

Všeobecne funkčné transformátory nemusia zodpovedať vašim požiadavkám. Možno potrebujete konkrétne napätie alebo veľkosť, aby ste ho zmestili do krytu. Práve pre také príležitosti vyrába naša spoločnosť rôzne druhy transformátorov na mieru.

Výhody transformátorov na mieru

  • veľká variabilita rozmerov a tvarov
  • transformátory s malým aj väčším napätím
  • bez nutnosti niečo prispôsobovať
  • kusové aj sériové zákazky
  • možnosť zvoliť: výkon, napätie, schému zapojenia, hlučnosť, počet odbočiek, počet vinutí, rozmery transformátora, farbu
  • výber vybavenia ochrannými prístrojmi

Kvalita vyrobených transformátorov na mieru

Na kvalitu vyrobených transformátorov má vplyv hneď niekoľko faktorov. Základom je dôsledná kontrola kvality výrobkov a dostatočné technické vybavenie kontrolných pracovísk. Vďaka tomu sa zabezpečí požadovaná úroveň kvality jednotlivých transformátorov bez ohľadu na to, či sú vyrobené na mieru, alebo patria ku klasickým transformátorom s danými parametrami.

Podstatné je, aby kontrolné mechanizmy dodržiavali pri výbere jednotlivých komponentov prísne kritériá. Rovnako aj samotné kontrolné zariadenia musia spĺňať vysokú úroveň kvality.

Aké typy transformátorov sa vyrábajú?

Transformátory sa, ako väčšina súčiastok určených na reguláciu prúdových vlastností, sa používajú v jednofázovom aj trojfázovom prevedení. Kým trojfázové prevedenie dovoľuje usmerňovať napätie jednotlivo do viacerých vetiev, v prípade jednofázového je to jednoduchšie.

Transformátor sa zapája prostredníctvom konektorov alebo výstupov priamo nad danú vetvu alebo obvod. Pri inštalácii transformátora je potrebné orientovať sa na základe požadovaného sekundárneho napätia.

V priemyselnej oblasti sa aplikujú veľké transformátory ako nástroj, ktorý umožňuje zjednotenie vstupnej siete. V praxi to znamená, že je možné dosiahnuť prispôsobenie výrobných zariadení na konkrétne podmienky chodu zariadenia, a to aj v prípade, že pochádzajú z rôznych regiónov a majú odlišné štandardné napätie siete.

Menšie transformátory s veľkosťou a vzhľadom samostatnej súčiastky je možné zapojiť do elektrického obvodu a umožňujú tvorbu vetiev s rozdielnou hodnotou napätia.

Elektromagnetické pole

Elektromagnetické pole je fyzikálne pole, ktoré zodpovedá miere pôsobenia elektromagnetickej sily v priestore a skladá sa z magnetického poľa a poľa elektrického, ktoré sú vzájomne prepojené. Elektrický prúd vytvára magnetické pole v tej oblasti nabitého telesa, ktorá má vplyv na pohyb telies v okolí nabitého telesa. Vo vodiči, ktorý sa pohybuje v magnetickom poli sa indukuje elektrické napätie a tým sa vodič (preteká cez neho prúd) môže pohybovať v magnetickom poli = pôsobí naň určitá sila.

Elektrické pole nemožno oddeliť s poľom magnetickým, pretože spolu súvisia a teda hovoríme o elektromagnetickom poli.

Maxwellove rovnice (v roku 1873 ich publikoval teoretický fyzik James Clerk Maxwell) sú základom opisu elektromagnetického poľa, sú to prírodné zákony, ktoré nie je potrebné odvádzať z iných zákonov a dajú sa od nich odvodiť ďalšie rovnice elektromagnetického poľa.

 

Tip: Prečítajte si výhody a prečo sa oplatí nechať si vyrobiť transformátor na mieru.

 

Magnetické pole toroidu

Toroid je cievka, ktorej rovnaké závity sú navinuté na prstenci a môžeme si ho  predstaviť ako solenoid, stočený do tvaru prstenca. Je to zvláštny prípad cievky bez magnetických pólov. Jeho indukčné čiary prebiehajú len vo vnútri prstenca ako sústredné kružnice a vytvorené magnetické pole takmer homogénne.

 

Obr.1 Aplikácia Ampérovho zákona pre toroid

 

Elektromagnetizmus

Elektrický náboj je najzákladnejším objektom elektromagnetizmu. Elektrický náboj (ak ho berieme ako základný pojem pre opis elektromagnetizmu) je natoľko principiálnym, že môžeme hovoriť už iba o jeho vlastnostiach.

Medzi základné vlastnosti elektrického náboja patria nasledujúce tvrdenia:

  • v prírode sa vyskytujú dva druhy elektrického náboja, kladné (označené znamienkom +) a záporné (označené znamienkom –),
  • elektrické náboje navzájom na seba pôsobia odpudzujúco (náboje s rovnakým znamienkom sa odpudzujú) alebo príťažlivo (náboje s opačným znamienkom sa priťahujú),
  • platí zákon zachovania elektrického náboja (znamená, že náboj vesmíru je konštantný),
  • elektrické náboje vyskytujúce sa v prírode sú celočíselnými násobkami základného kvanta elektrického náboja s absolútnou hodnotou e = 1,602 176 462 . 10-19 C.

Elektromagnetizmus, ako časť fyziky, ktorá skúma súvislosti medzi elektrickými a magnetickými javmi neexistovala. Do konca 18. storočia boli elektrická a magnetická energia študované samostatne, pretože medzi javmi neboli spozorované žiadne vzájomné účinky. Na vybudovaní teórie elektromagnetizmu sa podieľali rôzni významní matematici, avšak až James Clerk Maxwell vytvoril priekopnícku teóriu elektromagnetizmu a sformuloval štyri zákony elektromagnetizmu = Maxwellove rovnice.

 

Elektromagnetická indukcia

Michael Faraday (1791 – 1867) sa venoval elektromagnetizmu a z poznatkov Hansa Christiana Oersteda a Andrého Marie Ampére, ktorí svojimi pokusmi dokázali, že prítomnosť magnetického poľa spôsobuje tok elektrického prúdu (usmernený pohyb elektrického náboja) logicky predpokladal, že táto analógia platí aj opačne, teda, že zdrojom elektrického prúdu môže byť magnetické pole. Úvaha bola základom mnohých pokusov.

Obr. 2 Vznik indukovaného elektrického prúdu

(cievka spojená s galvanometrom)

 

Elektromagnetická indukcia je jav, pri ktorom vo vodiči dochádza ku vzniku indukovaného elektromotorického napätia a indukovaného prúdu v dôsledku časovej zmeny magnetického indukčného toku.

Zmena magnetickej indukcie toku môže nastať: 

  • zmenou magnetickej indukcie,
  • zmenou obsahu plochy,
  • zmenou uhla medzi normálou plochy a indukčnými čiarami.

 

Elektromagnet

Elektromagnet je elektromechanické zariadenie meniace elektrickú energiu na prácu = mechanickú energiu, teda vyvádza určitú silu. Je súčasťou všetkých spínacích, istiacich a ochranných prístrojov. Ak ide o časté spínanie a malé zdvihy, práve elektromagnet je vhodný k ovládaniu týchto spínacích strojov.

 

Využitie elektromagnetov

Využitie elektromagnetu je hlavne pre vyvíjanie menších síl (súvisí to s rozšírením v stykačoch) ale tiež, ak ide o aplikácie v ťažkom priemysle alebo elektrických strojoch. Doba zdvihu kotvy elektromagnetu je malá, tým pádom je malá aj  veľkosť vykonanej práce a preto nie je podstatná veľkosť energie ale jej ťahová sila, ktorá pôsobí počas doby zdvihu.

Statická ťahová charakteristika je závislosť ťahovej sily od zdvihu kotvy, ktorá vyjadruje vlastnosti jednosmerných alebo striedavých elektromagnetov. Doba príťahu kotvy je tiež dôležitým parametrom. Pri napájaní elektromagnetu jednosmerným prúdom sa v ustálenom stave nemení prúd, ani napätie cievky a jeden elektrický parameter budiaceho vinutia ostáva vždy konštantný. Od tvaru elektromagnetov, veľkosti vzduchovej medzery a druhu napájania = tvar statickej ťahovej charakteristiky.

 

Rozdelenie elektromagnetov

Elektromagnety môžeme rozdeliť:

Podľa prúdu Podľa použitia
  • elektromagnety na jednosmerný prúd,
  • elektromagnety na striedavý jednofázový prúd,
  • elektromagnety na striedavý trojfázový prúd.
  • pohybové elektromagnety – mechanická sila sa koná pohybom kotvy (spínacie prístroje, brzdy, ventily…),
  • prídržné elektromagnety – pridržiavajú feromagnetický materiál (upínacie, triediace valcové, bremenové…),
  • špeciálne elektromagnety (elektromagnetické spojky…).

 

Princíp činnosti elektromagnetov

Elektrický prúd, ktorý je zdrojom magnetického poľa prechádza budiacou cievkou a závitmi, kde vytvára magnetické napätie, ktoré pretláča magnetickým obvodom magnetický tok = vzniká magnetické pole s určitou magnetickou intenzitou a určitým magnetickým tokom.

Magnetický tok je priamoúmerný pretekanému prúdu, z čoho vyplýva, že magnetické pole bude tým silnejšie, čím väčší bude prúd alebo čím väčší bude počet závitov budiacej cievky. Na kotvu elektromagnetu pôsobí magnetické pole a vyvíja určitú príťahovú silu pôsobiacu na kotvu (feromagnetický materiál). Ak je prerušený prúd magnetického poľa a tým vyvíjaná sila, kotva odpadne do pôvodnej polohy.

 

Konštrukcia elektromagnetov

Elektromagnet má jednoduchú konštrukciu, ktorú tvorí budiaca cievka, pohyblivá kotva a pevné feromagnetické jadro.

Obr. 3 Konštrukčné časti elektromagnetu

 

Budiaca cievka – môže mať jednovrstvové alebo viacvrstvové vinutie. Počet a tvar vzduchových medzier je závislý na tvare magnetického obvodu a cievke. Kotva, umiestnená vo vnútri cievky môže byť priťahovaná na dosadaciu plochu alebo ju elektromagnet môže priťahovať k cievke budiacej. Magnetický obvod sa realizuje s ohľadom na hospodárnosť prevádzky pri prijateľných rozmeroch a hmotnosti tak, aby väčšinou (príp. úplne) prechádzal magnetický tok feromagnetikom, ktoré má veľmi vysokú magnetickú vodivosť. Jednotlivé typy elektromagnetov (snaha, aby tok vzduchu bol iba v pracovnej medzere elektromagnetu) majú rôzne statické ťahové charakteristiky, na ktorých základe sa potom vyberá správny typ elektromagnetu pre danú aplikáciu.

Jadro a kotva sú zväčša tvorené v jednosmerných (zloženie magnetického obvodu býva aj z viacerých plechov) elektromagnetoch- plynným feromagnetickým materiálom, pri striedavých elektromagnetoch – izolované transformátorové plechy z feromagnetika (z dôvodu zmenšenia strát vírivými prúdmi pri striedavom magnetovaní). Liatina a oceľ (magneticky tvrdé materiály) sa neodporúčajú, kvôli ich zvyškovému magnetizmu, ktorý pretrváva aj po prerušení elektrického prúdu.

Na prácu elektromagnetu pôsobia vírivé prúdy, ktoré zmenšujú rýchlosť jeho príťahu.

 

Jednosmerné elektromagnety

Jednosmerný elektromagnet (označenie DC) je tvorený magnetickým obvodom z feromagnetického materiálu (majú síce vysokú vodivosť a umožňujú vytvoriť silné magnetické pole, avšak priechodnosť je závislá na magnetickej indukcii), pohybovej kotvy a budiacej cievky, ktorá je napájaná jednosmerným prúdom.

Jadro jednosmerného elektromagnetu býva vyrobené z plného materiálu.

 

Výhody 

jednosmerného elektromagnetu

Nevýhody 

jednosmerného elektromagnetu

    • jednoduchá konštrukcia,
    • tichý chod,
    • z hľadiska prúdových pomerov a ich vplyvov na silové pomery, rozmery a využitie magnetického obvodu,
  • kotva nemusí dosadať do koncovej polohy,
  • hustota spínania je obmedzená iba rýchlosťou príťahu a odpadnutia kotvy.
  • pomalší príťah,
  • odpadnutie kotvy,
  • menšia ťahová sila oproti striedavým elektromagnetom,
  • trvalý (maximálny) prúd počas celej doby príťahu.

 

Striedavé elektromagnety

Budiaca cievka striedavých elektromagnetov (označenie AC) je napájaná zo zdroja striedavého prúdu. Prúd je určený rezistanciou a vlastnou indukčnosťou cievky, pričom indukčnosť je závislá na polohe kotvy.

Hustota spínania je obmedzená hustotou príťahu a odpadnutia kotvy a tiež maximálnym dovoleným oteplením. Ich silové pomery závisia aj na stupni nasýtenia jadra.

 

Výhody 

striedavého elektromagnetu

Nevýhody 

striedavého elektromagnetu

  • rýchlejší príťah kotvy.
  • magnetický obvod, ktorý sa skladá z elektrotechnických plechov,
  • kotva musí dosadať do koncovej polohy, aby nevznikli vibrácie,
  • vplyvom chvenia plechov dochádza k bručaniu,
  • pri priťahovaní kotvy vznikajú rázy vplyvom toho, že priťahovaný prúd je mnohonásobne väčší než prúd menovitý.

 

Použitá literatúra:

  1. Adamovic Andrej, Bc., Analýza a optimalizácia vlastností elektromagnetu, Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta
  2. Varga Radovan, Bc., Prípravok pre demonštrovanie účinkov elektromagnetickej indukcie, Technická univerzita v Košiciach, Fakulta elektrotechniky a informatiky
  3. https://sk.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetick%C3%A1_indukcia
  4. https://sk.wikipedia.org/wiki/Elektromagnet
  5. https://moodle.uiam.sk/pluginfile.php/7056/mod_resource/content/0/Kapitola_6/Kap6fA4str85-101.pdf
  6. http://domes.spssbrno.cz/web/DUMy/ELE/VY_32_INOVACE_44-14.pdf
  7. https://moodle.uiam.sk/pluginfile.php/7063/mod_resource/content/0/Kapitola_7/Kap7fA4str102-109.pdf

 

 

Čo je to transformátor

História transformátora sa začala rozvíjať v 19. storočí. Princíp transformátora je v podstate jednoduchý a je založený na zákonoch indukcie, ktoré boli vyslovené už v roku 1833 podľa ktorých sa transformátory vyrábajú.

Transformátor, hovorovo tiež trafo, je netočivý elektrický stroj, ktorý pracuje na princípe elektromagnetickej indukcie (jav, pri ktorom vo vodiči dochádza ku vzniku indukovaného elektromotorického napätia a indukovaného prúdu). Slúži na premenu elektrickej energie určitého napätia na elektrickú energiu iného, prípadne aj rovnakého napätia, ak cieľom je galvanicky oddeliť dva elektrické obvody.

Transformátor mení prúdové napätie a napäťové pomery v obvode, pričom frekvencia zostáva zachovaná. Pracuje len s napätím, ktoré sa mení v čase, tj. striedavým alebo jednosmerným pulzujúcim napätím. Pri transformácii sa výkon nemení, ak neuvažujeme so stratami transformátora, ktoré spotrebúvajú nepatrnú časť činného výkonu v samotnom transformátore.

V praxi sa najčastejšie využíva a vyrába jednofázový a trojfázový transformátor.

Výroba transformátorov na mieru pre elektrotechnický priemysel

Rôzne elektronické zariadenia majú individuálne požiadavky špeciálneho zariadenia, preto je pre ne potrebné a výhodnejšie vyrobiť transformátor na mieru. Viac o výrobe transformátorov na mieru si môžete prečítať tu.

 

Transformátor a jeho zloženie

Obr.1 Základné časti transformátora – konštrukčná predstava o vinutiach(zostava závinov, ktorá tvorí elektrický obvod a je pripojená na jedno z napätí pre transformátor alebo tlmivku) transformátora, magnetickom obvode a usporiadaní (1) (3).

Zloženie transformátora

Transformátor je zložený z dvoch alebo viacerých obvodov (vinutí) a jedného spoločného magnetického obvodu (jadra – takmer vždy sa používa feromagnetické jadro), ktorý slúži ako konštrukčný prvok.

Transformátory pripájané na elektrickú rozvodnú sieť majú kvôli bezpečnosti vinutia ešte dodatočne prekryté ďalšou izolačnou vrstvou, prípadne sú zaliate do vhodnej zalievacej hmoty.

Účelom transformátora je napätie znižovať, zvyšovať alebo ho robiť rovnakým a jeho význam spočíva:

  • v znižovaní investičných nákladov,
  • v úsporách pri prenose na veľké vzdialenosti,
  • v bezpečnosti pri spotrebovaní elektrickej energie.

Známy objaviteľ Michael Faraday popísal predstavu magnetického poľa tak, že magnetický tok vytvára súčet indukčných čiar prechádzajúcich skúmaným priestorom v našom prípade prierezom cievky (pasívny elektrický prvok, ktorý je reálnou reprezentáciou indukčnosti v elektrickom obvode). Taký istý tok sa vyskytuje aj v okolí cievky, ale opačného smeru. Magnetické indukčné čiary sú uzatvorené čiary a preto sa počet prechádzajúci prierezom cievky vracia späť priestorom mimo cievky. Veľkosť magnetického toku môžeme určiť počtom indukčných čiar v cievke a mimo nej.

Transformátor schéma

Obr.2 Princíp jednofázového jadrového transformátora

Jednotkou magnetického toku je volt sekunda.

Magnetické pole

Magnetické pole je fyzikálne pole, v ktorom sú veličinami poľa intenzita magnetického poľa a hustota magnetického toku. V nejakom bode existuje magnetické pole, ak v tomto bode pôsobí na pohybujúce sa elektrické náboje alebo magnety sila.

Magnetické pole sa prejavuje silovým pôsobením na železné predmety alebo iné magnety. Nachádza sa okolo permanentného magnetu alebo okolo vodiča, cez ktorý tečie elektrický prúd (pričom aj pole permanentného magnetu je vlastne spôsobené pohybom nábojov vo vnútri atómov) a graficky sa znázorňuje magnetickými siločiarami (indukčnými čiarami).

Magnetické pole charakterizuje magnetická indukcia, ktorá udáva počet indukčných čiar na jednotku plochy vo vzťahu. Hlavné magnetické pole v transformátoroch je sústredené do železného jadra, pretože má oveľa lepšiu magnetickú vodivosť ako vzduch. Vyvolaný magnetický tok je úmerný magnetickej vodivosti obvodu a sile, ktorá ju vyvolala a ktorú nazývame magnetomotorická sila.

Magnetomotorická sila, nazývaná aj prietok alebo ampérzávit (udávané v ampérmetroch) je súčet prúdov prechádzajúcich budením, tzv. oknom magnetického obvodu. Magnetická vodivosť obvodu je pomer magnetického toku a magnetomotorickej sily, ktorá ho vyvoláva. Číselne sa rovná veľkosti magnetického toku vyvolaného prúdom jedného ampéra (7).

Delenie transformátorov

Podľa tvaru jadra transformátory delíme na:

  1. Jadrové transformátory
  2. Plášťové transformátory
  3. Toroidné transformátory

1. Jadrové transformátory

Pre väčšie výkony sa používa jadrový typ transformátorov. Primárne a sekundárne vinutie majú na rôznych stĺpoch jadra.

2. Plášťové transformátory

Vinutie je umiestnené na strednom stĺpiku, ktorý má najväčší prierez. Magnetický tok sa tak súmerne rozdeľuje do spojok a oboch postranných stĺpikov, ktoré majú polovičný prierez.

Výhodou tohto usporiadania je dobré rozdelenie magnetického toku a tým malé rozptyly, jednoduché navíjanie na jednu cievku a pomerne ľahké upevnenie zväzku jadra. Nevýhodou je horšie chladenie.

3. Toroidné transformátory

Základ toroidného transformátora tvojí kruhové jadro z oceľového pásu v rôznych šírkach v závislosti od žiadaných konečných rozmerov a výkonu transformátora. Vinutie je umiestnené po celom obvode toroidného jadra.

Toroidný transformátor

Obr. 3 Výkonný toroidný transformátor

 

Konštrukcia malých jednofázových transformátorov

Transformátory vývoj

Transformátor je zariadenie, ktoré premieňa striedavé prúdy a napätia s rovnakou frekvenciou, patrí medzi netočivé elektrické stroje a pracuje na princípe elektromagnetickej indukcie.

 

Podľa prúdovej zostavy sa transformátory rozdeľujú:

●    Jednofázové transformátory

Jednofázový transformátor sa skladá z dvoch cievok, ktoré majú spoločné jadro z mäkkej ocele. Primárna cievka je pripojená na striedavý prúd, ktorý vytvára v jadre transformátora premenlivé magnetické pole.

 

●    Trojfázové transformátory

Trojfázový transformátor má jadro s tromi stĺpikmi, na jednom stĺpiku môžu byť dve alebo tri vinutia, ktoré sú navzájom spojené dvoma magnetickými spojkami. Trojfázový transformátor sa používa k transformácii trojfázového prúdu.

Princíp fungovania je úplne rovnaký a aj konštrukcia je veľmi podobná ako pri jednofázovom transformátore. Každá fáza má vlastnú primárnu aj sekundárnu cievku a všetky majú jedno a to isté spoločné jadro, rovnako ako u jednofázového transformátora. Primárne a rovnako aj sekundárne cievky sú potom spojené navzájom do hviezdy, či trojuholníka.

 

●    Viacfázové transformátory

 

Transformátor s jednou cievkou sa nazýva aj autotransformátor.

Transformátor schéma

Obr. 4 Znázornenie jednofázového transformátora a schéme jeho zapojenia. Skladá sa z dvoch samostatných cievok – primárnej a sekundárne, ktoré sú umiestnené na spoločnom jadre z mäkkej ocele. Do primárnej cievky sa privádza striedavý prúd, ktorý tvorí v jadre periodické premenné pole. V dôsledku premenného magnetického poľa sa v závitoch cievok indukuje elektromotorické napätie.

Jednofázový transformátor sa používa napríklad v rozhlase, televízoroch, v meracích prístrojoch.

Na transformáciu trojfázového prúdu v energetike sa používajú trojfázové transformátory, ktorých konštrukcia je podobná.

 

Chladenie transformátora

Výkonné transformátory je nutné chladiť, keďže vinutie sa zahrieva prechodom elektrického prúdu (pasívny odpor) a vírivými magnetickými prúdmi sa zahrieva aj jadro transformátora.

Chladenie býva:

  • Priame – chladiace médium cirkuluje okolo cievky transformátora.
  • Nepriame – cievka je od média oddelená.

Obeh chladiva môže byť prirodzený alebo nútený. Na chladenie transformátora v praxi využívame: vzduch (buď pasívne alebo ventilátorom), olej, vodu, inertný plyn (plyn, ktorý za daných podmienok nepodlieha chemickej reakcii), pevný izolant (chladenie vedením) alebo iné nehorľavé kvapaliny (3).

Meranie napätí transformátorom

Merací transformátor je elektrický prístroj transformujúci vo vhodnom rozsahu primárny prúd alebo napätie na sekundárny prúd alebo napätie, ktoré sú vhodné na napájanie meracích alebo ochranných prístrojov s požadovanou presnosťou.

Ich použitie je v energetike, najmä pri meraní v obvodoch vysokého napätia a veľkých prúdov, kde prispôsobujú rozsahy meracích, prípadne ochranných prístrojov.

Účelom meraní na transformátore je určiť straty, ktoré v ňom v prevádzke vznikajú. Zo strát vypočítame účinnosti a úbytok napätia od zaťaženia. V transformátore vznikajú straty v železe, Joulove straty vo vinutiach a prídavné straty.

Využitie transformátora je veľmi výhodné, pretože okrem transformácie definovanej počtom závitov merací transformátor aj oddeľuje merací prístroj (zapojený na sekundárnej strane) od primárneho obvodu, ktorý sa zapája do meracieho obvodu.

Meracie transformátory prúdu a napätia teda transformujú veľké striedavé napätia a prúdy na hodnoty vhodné na priame meranie pomocou meracích prístrojov, teda ich používame na zmenu rozsahov striedavých voltmetrov. Tieto transformátory oddeľujú tiež meracie prístroje od obvodov meraného napätia. Meracie transformátory napätia sa používajú na zväčšovanie aj na zmenšovanie rozsahov. Primárne vinutie sa zapája paralelne k obvodu, ktorého napätie chceme merať. Menovité sekundárne napätie meracích transformátorov napätia je 100 V, výnimočne 110 V. Merací prístroj zapájame na sekundárnu stranu. Primárne napätie môže dosahovať až 400 kV.

Rozdeľujeme podľa účelu merania na prúdové a napäťové a ich činnosť sa zakladá na princípe činnosti obyčajného transformátora.

V trojfázovom transformátore poznáme:

  • meranie odporov vinutí,
  • meranie prevodu napätí,
  • meranie naprázdno,
  • meranie nakrátko (6).

 

Cievka

Cievka je pasívny elektrotechnický prvok, ktorý je reálnou reprezentáciou indukčnosti v elektrickom obvode. Skladá sa z izolovaného vodiča navinutého (vinutie môže byť jednovrstvové alebo viacvrstvové) na nevodivú nosnú kostru.

Cievky rozdeľujeme podľa konštrukcie, tvaru, počtu závitov ale najzákladnejšie delenie je podľa jadra (bez jadra – vzduchové a s jadrom – s magnetickým obvodom).

Využitie cievky

Cievka, u ktorej sa využívajú silové účinky magnetického poľa jadra sa nazýva elektromagnet.

Cievka má trojaké využitie a to ako:

  • elektromagnet – na vytvorenie magnetického poľa elektrického prúdu sa využíva vzniknutá magnetická sila, vťahujúca jadro (elektrický zvonček, elektromotor, ovládanie zariadení…),
  • induktor (nositeľ indukčnosti) – slúži na vytvorenie indukcie elektrického prúdu magnetickým poľom (LC obvody, rádiotechnika…),
  • na transformáciu napätia v transformátoroch – indukcia vytvorí striedavé magnetické pole v primárnej cievke, ktoré v druhej cievke transformátora (sekundárne vinutie) generuje elektrické napätie, pričom pomer napätia je priamo úmerný pomeru počtu závitov cievok.

Indukčné cievky

Obr. 5 Rôzne druhy cievok.

Indukčnosť

Základnou fyzikálnou veličinou pri cievke je indukčnosť, ktorá vyjadruje mieru množstva magnetického toku vyvolaného daným elektrickým prúdom a závisí od rozmerov cievky, počtu závitov a permeability jadra.

Jednotkou indukčnosti je henry.

 

Tlmivka

Cievka v tvare prstenca, príp. valca sa nazýva tlmivka. Tlmivka je cievka s jadrom (býva vyrobené z plechov alebo otropermových pásikov) a veľkou hodnotou indukčnosti a jej účelom je odfiltrovať signály vyšších frekvencií v elektrickom obvode, púšťať signály nižších frekvencií a jednosmerný prúd s malým odporom (4) (5).

Tlmivka

Obr. 6 Tlmivka.

Využitie cievok

Cievky sú určené vždy pre nejaký konkrétny cielený výrobok (napr. rozhlasový prijímač, oscilátor…) a nevyrábajú sa početne pre rôzne použitie.

 

 

Použitá literatúra:

  • KAŠPAR Jakub, TRANSFORMÁTORY, Technická univerzita v Košiciach, Fakulta elektrotechniky a informatiky
  • MIKOLÁŠ Ján, TRANSFORMÁTORY, ICH VLASTNOSTI A METÓDY MERANIA, Dubnický technologický inštitút v Dubnici nad Váhom DTI DTI
  • https://sk.wikipedia.org/wiki/Transform%C3%A1tor
  • https://sk.wikipedia.org/wiki/Cievka_(elektrotechnika)
  • https://sk.wikipedia.org/wiki/Tlmivka
  • Meranie na transformátore, Elektrické stroje, Technická univerzita v Košiciach, Fakulta elektrotechniky a informatiky, Katedra elektrotechniky a mechatroniky
  • https://sk.wikipedia.org/wiki/Magnetick%C3%A9_pole

Ponúkame voľné výrobné kapacity na výrobu vinutých dielov a jednoduchých montáží vhodných pre ženy.