transformator
Na podstawie wyjaśnień do pytań egzaminacyjnych UKE
Transformator zamienia napięcie przy zachowaniu mocy (pomijając straty). Przekładnia napięciowa n = U1/U2 = N1/N2 (stosunek zwojów). Prądy są w odwrotnym stosunku: I1/I2 = N2/N1. Straty w rzeczywistym transformatorze wynikają z rezystancji uzwojeń, prądów wirowych i histerezy rdzenia.
Przekładnia transformatora n = N1/N2 = U1/U2 określa stosunek napięć. Transformator obniżający (n > 1) zmniejsza napięcie, podwyższający (n < 1) — zwiększa. Przy idealnej sprawności moc po obu stronach jest równa: U1·I1 = U2·I2. Straty w rzeczywistym transformatorze to 2-10%.
Rdzenie transformatorów sieciowych (50 Hz) wykonuje się z laminowanych blaszek stali krzemowej o grubości 0,3-0,5 mm. Izolacja między blaszkami ogranicza prądy wirowe, zmniejszając straty. Na wyższych częstotliwościach (RF) stosuje się rdzenie ferrytowe — ceramiczne materiały o bardzo wysokiej rezystywności, praktycznie eliminujące prądy wirowe.
Pytania egzaminacyjne (3)
d1-44 Transformator sieciowy na napięcie 230V, o sprawności 100 %, dostarcza po stronie wtórnej napięcia 2...
Transformator sieciowy na napięcie 230V, o sprawności 100 %, dostarcza po stronie wtórnej napięcia 23V przy maksymalnym prądzie 10A. Jakiego prądu można się spodziewać po stronie pierwotnej transformatora?
Przy sprawności 100% moc po obu stronach transformatora jest równa: P1 = P2. P2 = U2 × I2 = 23 V × 10 A = 230 W. I1 = P1/U1 = 230 W / 230 V = 1 A. Transformator zamienia napięcie, zachowując moc — wyższe napięcie = niższy prąd i odwrotnie. Przekładnia napięciowa wynosi 230:23 = 10:1.
Tip: Moc się zachowuje: U1·I1 = U2·I2. Przekładnia 10:1 → prąd 10:1 w odwrotną stronę. 10 A / 10 = 1 A.
d1-83 Przekładnia transformatora wynosi 20 do 1. Strona pierwotna włączona jest na napięcie sieci 240 V. J...
Przekładnia transformatora wynosi 20 do 1. Strona pierwotna włączona jest na napięcie sieci 240 V. Jakie napięcie będzie po stronie wtórnej?
Przekładnia transformatora n = N1/N2 = 20:1, więc napięcie wtórne U2 = U1/n = 240 V / 20 = 12 V. Transformator obniżający 20:1 zmniejsza napięcie dwudziestokrotnie. Jednocześnie prąd po stronie wtórnej jest 20 razy większy niż po stronie pierwotnej (zachowanie mocy).
Tip: U2 = U1 / przekładnia. 240 / 20 = 12 V. Proste dzielenie.
d1-138 Dlaczego rdzenie transformatorów wykonywane są z blaszek?
Dlaczego rdzenie transformatorów wykonywane są z blaszek?
Rdzenie transformatorów wykonuje się z cienkich blaszek (laminowanych) izolowanych od siebie lakierem lub warstwą tlenku, aby zmniejszyć prądy wirowe. Prądy wirowe indukowane przez zmienne pole magnetyczne krążyłyby w litym rdzeniu, powodując straty cieplne. Cienkie blaszki ograniczają pętle prądów wirowych do małych obszarów.
Tip: Blaszki = mniejsze prądy wirowe = mniejsze straty. To jedyny powód laminowania rdzeni.