1. Konstrukcijski dijelovi i funkcija transformatora

Jezgra transformatora

Jezgra transformatora sastoji se od limova koji se u jezgri slažu se tako da se preklapaju, slično slaganju opeka u zidu. Moraju biti međusobno čvrsto stegnuti određenim mehaničkim napravama čime se smanjuju zračni raspori i struja magnetiziranja.

Slaganje limova u jezgri transformatora

Dio jezgre na kojem se nalazi namot naziva se stup, a dio koji spaja stupove je jaram.

Vrste transformatora prema međusobnom položaju jezgre i namota:

a) jezgrasti

b) ogrnuti

Osim transformatorskih limova, za izradu jezgri koriste se praškaste mekomagnetske jezgre. Mogu biti:

metalne praškaste jezgre i

feritne, tj. magnetno-keramičke jezgre.

} Primjena na višim frekvencijama zbog vrložnih struja.

Namoti i izolacija namota

Namoti transformatora se u pravilu izrađuju od elektrotehničkog bakra ili, rjeđe, od elektrotehničkog aluminija. Građeni su od okrugle žice, profilnih vodiča ili trake. Za transformatore manje snage koristi se izolirana žica, dok se za one veće snage koriste izolirani pravokutni vodiči.

Prema obliku, namoti mogu biti:

cilindrični i

plosnati.

Cilindrični namot Plosnati namot

Namot transformatora mora zadovoljiti tri osnovna uvjeta:

a) mora izdržati toplinska naprezanja zbog zagrijavanja,

b) izolacija namota mora izdržati sve napone koji se javljaju u pogonskim uvjetima,

c) mora imati mehaničku čvrstoću.

Izolacija namota:

izolacija vodiča (lak, papir),

izolacija svitaka,

izolacija između primara i sekundara (papir, prešpan, transformatorsko ulje),

izolacija i učvršćivanje namota prema jezgri i kotlu – cilindri od papira i prešpana te pomoću izolacijskih umetaka od papira, drveta ili nekog drugog izolacijskog materijala.

Uljni transformator Dijelovi uljnog transformatora:

1. kotao transformatora,

2. radijator,

3. konzervator,

4. dehidrator,

5. provodni izolatori

Provodni izolatori

2. Fizikalna slika rada idealnog transformatora

Idealni transformator:

ne postoji u stvarnosti,

nema gubitaka

namoti - idealni vodič: R = 0 Ω – nema pada napona!

Glavni dijelovi transformatora Transformator opterećen impedancijom Z

a)

- inducirani naponi su proporcionalni broju zavoja

I. glavna jednadžba transformacije

- N1-broj zavoja primara

- N2- broj zavoja sekundara

b)

P1 = P2

II. glavna jednadžba transformacije

Ovisno o broju zavoja na primaru i sekundaru možemo mijenjati vrijednost napona i struje.

3. Proračun mrežnog transformatora

Pojam mrežni transformator ima dva značenja:

u elektroenergetici je mrežni transformator dio VN prijenosne ili razdjelne mreže, nazivne snage izražene u MVA i naziva se distrubucijski.

u elektronici se radi o transformatoru niskog nazivnog napona i nazivne snage od stotinjak VA koji elektroničkim uređajima osigurava potreban napon napajanja.

U ovom ćemo odjeljku prikazati pojednostavljeni način proračuna osnovnih karakteristika mrežnog (suhog) transformatora za napajanje elektroničkog uređaja. Proračun se osim na fizikaInim zakonitostima, bazira ina određenim iskustvenim podacima.

Iskustveni podaci:

dopuštena gustoća struje Γ u granicama od 1,5- 3,5 A/mm2

magnetske indukcije B željeznih jezgri : toplo valjani limovi (1,2 - 1,5 T), i hladno valjani limovi (do 1,8 T).

Osnovni podaci koji nam trebaju biti poznati su:

nazivna snaga transformatora S ,VA

nazivni primarni napon U1N

nazivni sekundarni napon U2N

frekvencija f, Hz

način hlađenja transformatora.

Određujemo osnovne veličine transformatora:

a) Površina presjeka jezgre SFe, m2

Koristimo iskustvenu formulu:

Snagu izražavamo u VA, a presjek jezgre dobivamo u m2.

b) Broj zavoja primara i sekundara N1 i N2

Izraz za broj zavoja primara glasi: ,

gdje je:

U1N – nazivni napon primara,

B – magnetska indukcija (iskustveni podatak, odabiremo iz odgovarajućih tablica),

SFe – presjek jezgre,

f – frekvencija.

Broj zavoja sekundara slijedi iz I. glavne jednadžbe transformacije:

c) Površina presjeka bakrene žice primara i sekundara , q1 i q2, mm2

Presjek bakrene žice od koje se izrađuju namoti određen je dopuštenom gustoćom struje Γ (A/mm2), koju odabiremo kao iskustveni podatak, Nazivne struje primara i sekundara računamo prema izrazima:

Znajući te vrijednosti, možemo izračunati presjeke bakrene žice primara i sekundara:

Za izradu namota odabiremo najbliži veći presjek žice iz kataloga. U praksi je razrađen čitav niz iskustvenih metoda za brzo i dovoljno točno proračunavanje mrežnih transformatora određenih namjena, uz korištenje određenih vrsta i oblika transformatorskih limova.

Oblici limova za mrežne transformatore

a) EI oblik,

b) UI oblik,

c) M oblik

Primjer:

Za mrežni transformator nazivne snage SN = 100 VA primarnog napona V1N = 240 V, sekundarnog napona V2N = 12 V i frekvencije f = 50 Hz treba odrediti površinu presjeka željezne jezgre SFe, broj zavoja primara i sekundara N1 i N2, te površinu presjeka žice q1 i q2.