1
САДРЖАЈ
1 О Трансформатору.............................................................................................2
1.1.Увод..................................................................................................................2
1.2.Основни принципи..........................................................................................4
1.2.1 Спрега преко међусобне индукције.......................................................4
1.2.2 Универѕална једначина ЕМС..................................................................5
1.2.3 Струја магнећења и флукс.......................................................................6
1.3 Практична раѕматрања....................................................................................7
1.3.1 Класификације.........................................................................................7
1.3.2 Губици.......................................................................................................8
1.3.3 Рад на високим учестаностима...............................................................9
1.4 Конструкција...................................................................................................9
1.4.1 Језгро........................................................................................................9
1.4.1.1 Масивно језгро..........................................................................10
1.4.1.2 Ваздушна језгра.........................................................................10
1.4.1.3 Торусна језгра............................................................................10
1.4.2 Намотаји................................................................................................11
1.4.3 Изолација...............................................................................................12
1.4.4 Кућиште.................................................................................................12
1.4.5 Хлађенје.................................................................................................13
1.4.6 Крајеви...................................................................................................14
1.5 Дизајни трансформатора..............................................................................14
1.5.1 Аутотрансформатори...........................................................................14
1.5.2 Вишефазни трансформатори...............................................................15
1.6 Трансформатори за мерење........................................................................16
1.6.1 Струјни мерни трансформатор.............................................................16
1.6.2 Напонски трансформатори..................................................................17
1.7 Употреба транформатора............................................................................19
Литература...........................................................................................................20
2
1 О Трансформатору
Трансформатор
је електрични уређај који трансформише енергију из једног
кола у друго посредством магнетне спреге, без икаквих покретних делова.
Трансформатор се састоји од два (или више) спрегнута
намотаја
или једног
намотаја са више извода и, у већини случајева,
магнетног језгра
које
концентрише
магнетни флукс
.
Наизменична струја
у једном намотају ће
индуковати струју у другим намотајима.
Трансформатори се користе да спуштају или дижу
напон
, да
мењају
импедансу
и да обезбеде електричну изолацију између кола.
1.1 УВОД
Трансформатор је један од најпростијих електричних уређаја. Његов основни
дизајн, материјали и принципи су се мало променили у последњих сто
година, али опет, дизајн трансформатора и материјали настављају да се
унапређују.
Трансформатори су од виталног значаја за
пренос енергије
високим напоном
који обезбеђује уштеду током преноса енергије на велике даљине.
4
1.2 Основни принципи
1.2.1
Спрега преко међусобне индукције
Принцип рада идеалног трансформатора
Најпростији трансформатор се састоји из два намотаја - примара и секундара.
Ако се временски променљив напон прикључи на примар од
навојака,
струја која тада тече кроз њега индукује магнетомоторну силу (ММС). Као
што
електромоторна сила
(ЕМС) тера струју кроз електрично коло, тако и
ММС тера магнетни флукс око магнетног кола. ММС на примару изазива
променљив магнетни флукс
у језгру (сива боја) и индукује ЕМС која је
супротног смера у односу на . Према
Фарадејевом закону електромагнетне
индукције
, индукован напон кроз примар је директно пропорционалан
брзини промене флукса:
Слично, напон који је индуковао међусобни флукс кроз секундар је:
У идеалном случају, флукс на секундару је једнак ономе у примару и
зато се могу изједначити
и
. Из овог следи:
5
Дакле, у идеалном трансформатору, однос примарног и
секундарног напона је једнак односу броја навојака у намотајима,
тј. напон по једном навојку је исти у оба намотаја. Однос струја у
примару и секундару је обрнуто пропорционалан односу броја
навојака. Ово води најчешћој употреби трансформатора:
преображавању електричне енергије једног напона у електричну
енергију другог напона употребом намотаја са различитим бројем
навојака.
ЕМС у секундару, у случају да је прикључен на неко електрично
коло, изазива ток струје у њему. ММС коју производи струја у
секундару је у опозицији ММС примара и тежи да поништи флукс у
језгру. Пошто смањени флукс смањује ЕМС индуковану у примару,
у њему тече повећана струја. Резултат повећања ММС због струје у
примару ће изједначити ефекат супротне секундарне ММС. На овај
начин, електрична енергија доведена на примар преноси енергију
на секундар.
На пример, ако је снага од 50 вата доведена на трансформатор чији
је однос броја навојака 25:2.
P = E·I (снага = ЕМС · јачина струје)
50 W = 2 V · 25 A у примару
Када трансформатор промени:
50 W = 25 V · 2 A у секундару.
У пракси, високонапонски намотај има више навојака танке жице, а
нисконапонски мало навојака дебеле жице.
Пошто једносмерни напон неће дати променљиви флукс у језгру, ни
ЕМС неће бити створена и струја која тече кроз трансформатор ће
бити бесконачно велика. У пракси, редна веза отпорности навојака
ће ограничити јачину струје која може тећи, све док трансформатор
не достигне термалну равнотежу или буде уништен.
1.2.2
Универзална једначина ЕМС
Ако је флукс у језгру
синусоидалан
, однос броја навојака, напона,
магнетне иднукције и површине попречног пресека проводника је
дат универзалном једначином ЕМС:
