Transformátory a povídání o nich

Působení a popis transformátorů
Transformátor je stroj bez pohyblivých částí, který mění velikost napětí střídavého proudu při nezměněném kmitočtu. Skládá se z uzavřeného magnetického obvodu složeného z křemíkových plechů a obvykle ze dvou vinutí. Vstupní (primární) vinutí (P) je napájeno ze zdroje střídavého proudu. Z výstupního (sekundárního) vinutí (S) odebíráme napětí jiné velikosti.

Pro větší náhled kliknout.
Magnetický obvod jednofázového transformátoru

Při chodu naprázdno je výstupní vinutí otevřeno a transformátor odebírá ze sítě proud potřebný pro vybuzení magnetického toku v magnetickém obvodu.

Střídavý magnetický tok pak indukuje v jednom závitu každého vinutí napětí u1.

Ve vstupním vinutí, které má N1 závitů, indukuje střídavý tok napětí:

Má-li výstupní vinutí N2 závitů, indukuje se v něm napětí:

Poměr indukovaných napětí obou vinutí (cívek) transformátoru je roven poměru počtu závitů a nazývá se převodem transformátoru p.

Zanedbáme-li poměrně malé úbytky napětí ve vstupním vinutí transformátoru, můžeme místo indukovaných napětí dosadit svorková napětí, takže přibližně platí, že napětí se transformuje v přímém poměru k počtu závitů.

Protéká-li při zatížení sekundárním obvodem proud I2, pak spotřebič odebírá z transformátoru výkon P2. Tento výkon se musí transformátoru přivést ze zdroje při napětí U1 a proudu I1 Zanedbáme-li ztráty v transformátoru a účiník, můžeme psát, že příkon P1 se rovná výkonu P2 a pak platí:

Z toho pak plyne, že proudy v transformátoru jsou v nepřímém poměru k převodu p.

Jmenovitý výkon transformátoru je zdánlivý výkon ve VA (voltampérech), kVA (kilovoltampérech) nebo v MVA (megavoltampérech) podle štítku, a to při jmenovitém proudu a jmenovitém napětí na straně výstupní a při jmenovitém kmitočtu a sinusovém průběhu napětí na straně vstupní.

Magnetický obvod M (viz obrázek výše) se skládá z transformátorových křemíkových plechů. Aby byly ztráty vířivými proudy malé, musí být jednotlivé plechy proti sobě dobře izolovány. Izolujeme je papírem, lakem nebo fosfátováním.

Magnetický obvod je tvořen jádry a spojkami. Na jádrech je navlečeno vinutí (cívky).

Jednofázový jádrový transformátor (obr. 3) má dvě navinutá jádra s polovinou vinutí 1 vyššího napětí a s polovinou vinutí 2 nižšího napětí.

Pro větší náhled kliknout.
Jednofázový jádrový transformátor

Jednofázový plášt'ový transformátor má navinuté jen prostřední jádro, na němž je cívka vyššího i nižšího napětí. U válcového vinutí jsou cívky vyššího i nižšího napětí soustředně na sobě, cívky nižšího napětí obvykle dále od jádra kvůli lepšímu chlazení vinutí s větším proudem.

V transformátoru vznikají ztráty v železe a ve vinutí. Ztráty se mění v teplo, které se musí z transformátoru odvádět. Podle chladicího prostředí, které se bezprostředně stýká s vinutím a se železem transformátoru, rozeznáváme vzduchové transformátory a transformátory olejové. U olejového transformátoru je vlastní transformátor (magnetický obvod s vinutím) ponořen do nádoby naplněné olejem. Teplo se odvádí olejem na povrch nádoby a odtud vyzařuje do okolního vzduchu. Podle počtu fází jsou transformátory jednofázové, trojfázové a vícefázové.

Trojfázový transformátor může být složen ze tří jednofázových transformátorů, nebo magnetický obvod s vinutím tvoří jediný celek. Používá se hlavně druhý způsob.

Pro větší náhled kliknout.
Trojfázový transformátor

Vinutí trojfázového transformátoru se spojuje "do hvězdy" nebo "do trojúhelníku", popř. se používá jejich kombinace.

Při spojení "do hvězdy" jsou konce vinutí vedeny ke svorkám (a, b, c) a začátky se spojují do uzlu, který může být vyveden jako nulový bod (n). Tím získáme napětí fázové a sdružené (síťové). Při spojení "do trojúhelníku" je vždy začátek jedné fáze spojen s koncem vinutí sousední fáze.

Ing. František Krejčí