Transformator: Różnice pomiędzy wersjami

[wersja nieprzejrzana][wersja przejrzana]
Usunięta treść Dodana treść
drobne techniczne
Anulowanie wersji 48962275 autora Uploaderz191 (dyskusja) było dobrze, WP:SK+ToS+mSK
Linia 4:
[[Plik:Blachy transformatorowe.jpg|thumb|300px|Kształtki typu EI rdzenia transformatora jednofazowego małej mocy.]]
[[Plik:SmallTransformer.JPG|thumb|300px|Transformator zasilający małej mocy]]
'''Transformator''' (z [[łacina|łac.]] ''transformare'' – przekształcać) – [[maszyna elektryczna]] służąca do przenoszenia [[energia elektryczna|energii elektrycznej]] prądu przemiennego drogą [[indukcja elektromagnetyczna|indukcji]] z jednego obwodu elektrycznego do drugiego, z zachowaniem pierwotnej częstotliwości. Zwykle zmieniane jest równocześnie [[napięcie elektryczne]] (wyjątek stanowi [[transformator separacyjny]], w którym napięcie nie ulega zmianie).
 
Transformator umożliwia w ten sposób na przykład zmianę napięcia panującego w [[sieć wysokiego napięcia|sieci wysokiego napięcia]], które jest odpowiednie do przesyłania energii elektrycznej na duże odległości, na [[niskie napięcie]], do którego dostosowane są poszczególne [[Odbiornik energii elektrycznej|odbiorniki]]. W [[sieć elektroenergetyczna|sieci elektroenergetycznej]] zmiana napięcia zachodzi kilkustopniowo w [[stacja transformatorowa|stacjach transformatorowych]].
 
Z kolei w elektrowniach, gdzie napięcie generatora zawiera się w granicach od 6 kV do dwudziestu kilku kV, stosuje się transformatory blokowe. Podwyższają one napięcia z poziomu napięcia [[generator elektryczny|generatora]], na poziom [[Sieć najwyższego napięcia|sieci przesyłowej]] (z reguły 220 lub 400 kV)<ref>Kahl P., "Sieci elektroenergetyczne", Warszawa 1981, s. 45</ref>.
 
Według wielu autorów<ref>Antoni M.Plamitzer, ''Maszyny elektryczne'', rozdział 1.1.: ''Zadania oraz klasyfikacja maszyn i transformatorów'', Warszawa, Wyd. Naukowo-Techniczne, ss. 35, [[1982]], {{ISBN|83-204-0408-8}}</ref><ref>Józef Węglarz, "Maszyny elektryczne", rozdział 3: "Transformatory", Warszawa Wyd. Naukowo-Techniczne, ss. 196 [[1968]]</ref> transformator nie jest [[maszyna elektryczna|maszyną elektryczną]], lecz [[urządzenie]]m; autorzy ci argumentują, że nie posiada on części ruchomych, wchodzi on jednak zwykle w zakres nauczania maszyn elektrycznych, gdyż zachodzą w nim zjawiska identyczne (poza ruchem) jak w maszynach prądu przemiennego.
 
== Budowa transformatora ==
Transformator składa się z dwóch zasadniczych elementów: [[Stal transformatorowa|stalowego]] [[rdzeń magnetyczny|rdzenia]] i [[uzwojenie|uzwojeń]] pierwotnych lub wtórnych ([[cewka|cewek]]) wykonanych z miedzi lub aluminium<ref name=latek>{{cytuj książkę | nazwisko = Władysław | imię =Latek | autor link = | tytuł =Zarys maszyn elektrycznych. część I | wydanie =piąte zmienione | wydawca =Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej | miejsce =Warszawa | rok =1974 | strony =26-29 | rozdział =Transformatory | język =pl}}</ref>.
 
Rdzeń jest [[Magnetowód|obwodem magnetycznym]] transformatora i służy do przewodzenia [[Strumień indukcji magnetycznej|strumienia magnetycznego]]. Składa się on z kolumn, na które nawija się uzwojenie oraz [[Jarzmo (elektrotechnika)|jarzm]], które łączą kolumny. Najczęściej rdzeń transformatora wykonuje się z cienkich, odpowiednio izolowanych, silnie nakrzemionych [[Blacha elektrotechniczna|blach]], dzięki czemu zmniejsza się straty powstające na skutek [[Prąd wirowy|prądów wirowych]] i [[histereza|histerezy]]{{r|latek}}.
Linia 24:
 
== Zasada działania ==
W głównej mierze działanie<ref>[https://www.egsystem.pl/transformatory.php Transformatory - suche, żywiczne]</ref> transformatora wykorzystuje prawo indukcji elektromagnetycznej, który w momencie gdy otrzymuje zmienny strumień magnetyczny w uzwojeniach elektrycznych indukuje się napięcie. Jedno z uzwojeń (zwane [[uzwojenie pierwotne|pierwotnym]]) podłączone jest do [[źródło prądu przemiennego|źródła prądu przemiennego]]. Powoduje to przepływ w nim [[prąd przemienny|prądu przemiennego]]. Przemienny prąd wywołuje powstanie zmiennego [[pole magnetyczne|pola magnetycznego]]. Zmienny strumień pola magnetycznego, przewodzony przez rdzeń transformatora, przepływa przez pozostałe cewki (zwane [[uzwojenie wtórne|wtórnymi]]). Zmiana strumienia pola magnetycznego w cewkach wtórnych wywołuje zjawisko [[indukcja elektromagnetyczna|indukcji elektromagnetycznej]] – powstaje w nich zmienna [[siła elektromotoryczna]] ([[napięcie elektryczne|napięcie]]). Jeżeli pominie się opór uzwojeń oraz pojemności między zwojami uzwojeń i przyjmie się, że cały [[Strumień indukcji magnetycznej|strumień magnetyczny]] wytworzony w uzwojeniu pierwotnym przenika przez rdzeń do uzwojenia wtórnego (nie ma strat pola magnetycznego na promieniowanie), to taki transformator nazywamy idealnym. Dla transformatora idealnego obowiązuje wzór:
:: <math>{{{U_U {we}} \over {U_{wy}}}={{I_I {wy}} \over {I_{we}}}={{n_n {we}} \over {n_{wy}}}}</math>
gdzie:
: ''U'' – [[napięcie elektryczne]],
: ''I'' – [[natężenie prądu elektrycznego]],
: ''n'' – liczba zwojów,
: indeks ''we'' – [[Uzwojenie pierwotne|strona pierwotna]] (stosuje się również indeks – 1),
Linia 37:
:: <math> U_{we}\cdot I_{we} = U_{wy}\cdot I_{wy}</math>
Poniższy stosunek:
:: <math>z={{n_n {we}} \over {n_{wy}}}</math>
nazywamy [[Przekładnia transformatora|przekładnią transformatora]].
 
Linia 43:
 
== Straty mocy w transformatorze ==
Podczas pracy transformatora rzeczywistego, czyli podczas przenoszenia energii z uzwojenia pierwotnego do wtórnego, tracona jest część mocy. Ma to miejsce w rdzeniu transformatora (tzw. straty w żelazie, wynikające z [[Prąd wirowy|prądów wirowych]] oraz [[Histereza|histerezy magnetycznej]] przy przemagnesowaniu) oraz w uzwojeniu (tzw. straty w miedzi, wynikają z oporności materiału, z którego wykonane są uzwojenia). Stosunek mocy po stronie wtórnej do mocy pobieranej przez transformator określa sprawność transformatora.
 
Zastosowanie [[szkło metaliczne|szkła metalicznego]] do budowy rdzenia transformatora pozwala kilkukrotnie zmniejszyć zachodzące tam straty<ref>[http://www.elhand.com.pl/pdf/amorficzne.pdf Transformatory z rdzeniami amorficznymi produkcji Elhand Transformatory, s.3]</ref>, gdyż w rdzeniu amorficznym nie zachodzą straty ciepła. Transformatory amorficzne (o miękkim rdzeniu wykonanym ze szkła metalicznego) są jednak dwu-, trzy-, a nawet czterokrotnie droższe od zwykłych transformatorów. Ze względu na wysoką cenę nie ma na nie popytu na rynku krajowym. Natomiast są kupowane np. w USA czy w Niemczech<ref>[http://transformatory.raport.xtech.pl/artykul.aspx?id=transformatory_rozdzielcze_raport&pg=2 Obiecujące perspektywy rynku transformatorów dystrybucyjnych]</ref>.
 
W transformatorach dużych mocy poważną rolę odgrywają również straty w metalowych częściach konstrukcyjnych, jak ścianki, pokrywa i dno kadzi, belki jarzmowe, konstrukcje pracujące uzwojenia, itp. W praktyce stosuje się różne sposoby zmniejszania tych strat, np. wykonuje się niektóre części transformatora z materiałów niemagnetycznych, na wewnętrznych ścianach kadzi instaluje się ekrany magnetyczne, niekiedy całe kadzie wykonuje się ze stopów aluminium<ref>E.Jezierski, „Transformatory”, Warszawa 1975, str. 94</ref>.
Linia 72:
* [[selsyn]]
 
* [[transformator bezpieczeństwa]] - obniżający napięcie do poziomu [[napięcie bezpieczne|napięcia bezpiecznego]]
* [[transformator dodawczy]]
* [[transformator dzwonkowy]] - do zasilania [[dzwonek elektryczny|dzwonków]] w instalacji domowej
* [[transformator głośnikowy]] - stosowany do zasilania [[głośnik]]ów
* [[transformator kioskowy (kiosk elektryczny)]]
* [[transformator probierczy]] - używany przy badaniach elektrycznych
* [[transformator rozdzielczy]]
* [[transformator separacyjny]] - stosowany do separacji obwodu pierwotnego od wtórnego
* [[transformator Scotta]]
* [[transformator Steinmetza]]
* [[transformator spawalniczy]] - do zasilania urządzeń spawalniczych
* [[transformator Tesli]] - transformator projektu [[Nikola Tesla|Nikoli Tesli]]
* [[transformator toroidalny]]
* [[transformator wysokiego napięcia]] - do zasilania odchylania linii w TV
* [[transformator z rozdzielonymi uzwojeniami]]