Nuke - Elektro Bastlirna - Transformátory 3. díl

V tomto článku si povíme něco o toroidních transformátorech. Článek je doplněn obrázky pro lepší názornost.

Toroidní transformátory

V toroidních transformátorech je jádro tvořeno jedním vinutým dlouhým plechem, ohnutým do prstenu. Vinutí se na něj navíjí speciální navíječkou, která vypadá zhruba podle obrázku dole. Navíječka je nakreslená špatně, takhle by určitě nefungovala, ale k demonstraci funkce to postačuje.

V takových transformátorech jsou všechny siločáry uloženy v jednom směru. Čím je jádro navinuto z tenčího magnetického plechu, tím menší jsou v něm ztráty. Jádra toroidních transformátorů jsou obvykle vinuty z tenkých plechových fólií. Těžko si můžeme představit lépe uzavřenou magnetickou smyčku.
Jádro je celkově zakryto vinutím a má tendenci se zahřívat, tohle je ale kompenzováno jednoduchostí z jakou vinutí vyzařuje teplo do svého okolí. Měď má vysokou tepelnou vodivost. Při projektování toroidních transformátorů se tohoto jevu využívá. Počítá se s vyšší ztrátou ve vinutí a vinutí se schválně vine vodiči z menším průřezem. Tyto transformátory mají menší rozměry než klasické transformátory, při zachování stejného výkonu.
Toroidní transformátory využívají jevu vzájemné indukce. Obě vinutí primární i sekundární dostávají ten samý magnetický tok.

Trocha teorie


Konstrukce transformátoru na obrázku nahoře. Elektrické schéma transformátoru na obrázku dole.




Střídavý proud v primárním vinutí vyvolává vznik magnetického toku v jádru. Jestliže je proud sínusový a jestli tok je úměrný k proudu potom platí: Tento vzoreček popisuje změny toku za jednotku času. označuje tok v momentě t . je maximální úroveň toku, f označuje frekvenci, kterou se mění proud a tím i tok. Elektromotorická síla ( EMS ) indukovaná v jednom závitu činí:

EMS indukovaná v jednom závitu dosahuje maximální hodnotu Um v momentě, kdy kosínus dosahuje hodnoty 1 : . Skutečná hodnota EMS - Usk činí: . Jestliže primární vinutí má N1 závitů, tak primární EMS činí Jestliže sekundární vinutí má N2 závitů, tak sekundární EMS má hodnotu Poměr U1:U2 = N1:N2 = n, je nazýván součinitelem transformace. Když připojíme na sekundární vinutí zátěž, poteče přes něho proud I2, působící proti změnám toku. Snižuje to anti-elektromotorickou sílu v primárním vinutí, vzrůstá tak primární proud I1. Tento nárust přesně vyvažuje odmagnetovávající vliv sekundarního proudu. Doteď jsme opomíjeli vliv odporu vinutí a rozptylového pole. Ve skutečnosti primární vinutí vytváří rozptylový tok , se kterým není zpřaženo sekundární vinutí. Úplně stejně, sekundární vinutí vytváří rozptylový tok nezpřažený z primárním vinutím. Tyto toky indukují napětí Us1 a Us2, zpožděné v poměru k rozptylovému toku o Poněvadž rozptylové toky probíhají většinou ve vzduchu, můžeme říci, že nezávisle od indukce. Rozptylové toky a tím pádem i napětí Us1 a Us2 jsou přímo úměrné I1 a I2. Pro naše výpočty není podstatné jestli se tyto napětí indukují ve vinutích nebo ve vzduchových cívkách. Indukce těchto imaginárních cívek jsou uváděny a .
Na obrázku dole jsou vyobrazeny odpory a indukce vinutí.

Odvozování parametrů transformátorů

Odvozování parametrů neznámých transformátorů označené dvěma řadami čísel mezi 20 a 99 určitě souhlasí z DIN 42200. Tyto číslice obsahují zajímavé informace. Jakostní transformátory jsou označovány dvěma řadami čísel podle obrázku dole.

Údaje o zatížení do 25A max : první řada od 20 do 60, druhá řada od 31 do 60. Údaje o zatížení do 60A max : první řada od 61 do 99, druhá řada od 71 do 99. Údaje pro řadu z primárními výstupy označující začátek od 0V na výstupu 20 a dále v pořadí vzrůstajicího napětí ( tři obrázky dole ).

Pro řadu se sekundárními výstupy označují začátek od nejvyššího napětí pod označením nejvyššího čísla a dále směrem dolů v pořadí snižovaného napětí.
Napětí neznámého, nezatíženého transformátoru můžeme zjistit způsobem vyobrazeným dole na obrázku.

Primární proud nezatíženého transformátoru bude malý, na úrovni 5%....10% jeho nominální velikosti, kdy se ještě neobjevuje nasycení. Zpočátku roste úměrně podle přiloženého napětí. Když dosáhne nasycení zvětšuje se velice rychle, jak vidíme na křivce z obrázku dole.

V momentě testování neznámých transformátorů se mohou oběvit dost velká napětí. Tyto testy by měli probíhat ve vší opatrnosti a měli byste začínat od malých napětí. Zakřivená charakteristika na obrázku vyznačuje vstupní nominální napětí.

Za případné chyby v překladu se omlouvám. Jestliže na něco narazíte nechte vzkaz v komentářích.

Originál článek od K. Schönfoff
Překlad z originálu Elektro bastlírna