Transformátory sú zariadenia používané na znižovanie alebo zvyšovanie Napätie a elektrický prúd. Transformátory pozostávajú z dvoch vinutí z drôtov, primárny a sekundárne, zapojený do a kovové jadro. Prechod striedavého elektrického prúdu v primárnom vinutí vyvolať k vytvoreniu striedavého elektrického prúdu v sekundárnom vinutí. THE pomerný medzi primárnym a sekundárnym prúdom závisí od vzťahu medzi počet závitov v každom z vinutí.
Pozri tiež:Pochopte, ako sa vyrába elektrina
ako fungujú
Transformátory sa používajú na znižovanie alebo zvyšovanie elektrického napätia a prúdov v spotrebných obvodoch alebo prenos elektrickej energie. Ak transformátor zníži elektrické napätie, automaticky zvýši intenzitu výstupného elektrického prúdu a naopak, pričom vždy zachová hodnotu potencia prenášané, dané výrobok dáva reťaz pre Napätie.
P - elektrická energia
U - Elektrické napätie
i - elektrický prúd
Z dôvodov efektívnosť, k prenosu elektrickej energie na veľké vzdialenosti vždy dochádza v vysoké napätie
a s nízky elektrický prúdv reakcii na straty energie spôsobené joulov efekt, pretože energia rozptýlená vo vodičoch je úmerná elektrickému prúdu.Pre obvody na spotrebu energie, ako sú napríklad bytové, sa používajú nízke hodnoty elektrického napätia. Z bezpečnostných dôvodov môžu vytvárať veľmi vysoké elektrické potenciály elektrické výboje. Z tohto dôvodu nájdeme veľké transformátory na póloch, ktorých funkciou je znížiť elektrický potenciál prúdu, ktorý je vedený vodičmi a prenáša ho do domov s napätím v 110V alebo 220 V.
Pozri tiež: Účinky na telo pri náraze
Bežné transformátory sú vyrobené z dvoch vinutí z medeného drôtu, ktoré sa nazývajú primárne a sekundárne. Tieto vinutia majú vždy rôzny počet závitov a potom sa krútia okolo železného jadra bez vzájomného kontaktu. Pozrite sa na obrázok nižšie:
Transformátor s primárnym a sekundárnym vinutím.
vinutie primárny je zapnutá priamo do jedného generátor elektromotorickej sily striedavý (transformátory nepracujú s jednosmerným prúdom), to znamená, že sa v ňom vytvára elektrický prúd. intenzita a variabilný zmysel, čo vedie k vytvoreniu a magnetické pole s rovnaké vlastnosti.
Toto magnetické pole teda je zameraný a zosilnený cez železné jadro smerom k sekundárnemu vinutiu. Meniace sa magnetické pole indukuje sekundárny výskyt elektrického prúdu. Vzťah medzi elektrickými potenciálmi medzi primárnym a sekundárnym vinutím je daný týmto vzorcom:
V.P - napätie v primárnom vinutí
V.s - napätie v sekundárnom vinutí
NP - počet závitov v primárnom vinutí
Ns - počet závitov v sekundárnom vinutí
Ako vieme, elektrické napätie a prúd sú nepriamo úmerne, teda pomer pre elektrické prúdy primárneho a sekundárneho vinutia je obrátene:
JaP - elektrický prúd v primárnom vinutí
Jas - elektrický prúd v sekundárnom vinutí
NP - počet závitov v primárnom vinutí
Ns - počet závitov v sekundárnom vinutí
Fyzikálny jav v pozadí činnosti transformátorov sa nazýva elektromagnetická indukcia a je opísaný zákonom Faraday-Lenz. Tento zákon nás informuje, že keď vytvoríme variáciu magnetického toku cez určitú oblasť vesmíru, musí vzniknúť magnetické pole, aby sme sa proti tejto variácii postavili. Chcete sa dozvedieť viac o tejto téme? Prístup k nášmu textu: Faradayov zákon.
Pozri tiež: Čo je to striedavý prúd?
Typy transformátorov
Napriek podobným funkciám existujú rôzne typy transformátorov, ktoré vyhovujú rôznym potrebám. Vyskúšajte niektoré z najbežnejších typov:
Prúdový transformátor: Jeho hlavným účelom je znížiť intenzitu elektrického prúdu za účelom jeho prenosu do prenosových sietí alebo zariadení, ktoré nepodporujú vysoké elektrické prúdy.
Potenciálny transformátor: je najbežnejším typom transformátora, môže podľa potreby a počtu vinutí v primárnej a sekundárnej cievke znižovať alebo zvyšovať elektrický potenciál.
Distribučný transformátor: prítomný v distribučných centrách elektrární, je zodpovedný za distribúciu elektrického prúdu rôznym typom spotrebiteľov cez prenosové vedenia.
Výkonový transformátor: pracuje s veľmi vysokou úrovňou elektrického potenciálu a elektrického prúdu, používa sa pri výrobe energie elektrické, ale aj v aplikáciách, ktoré vyžadujú veľa elektrickej energie, ako sú priemyselné rúry a indukcia.
Cvičenia
1) Transformátor prijíma do svojho primárneho vinutia elektrické napätie 4 400 V. Určte počet závitov v primárnom vinutí tak, aby výstupné napätie na sekundárnom vinutí, 10 závitov, bolo 110 V.
Rozhodnutie:
Na vyriešenie tohto cvičenia stačí použiť vzorec, ktorý obsahuje zoznam napätí a počet zákrutov v jednotlivých zákrutách:
2) Transformátor prijíma do svojho hlavného vinutia napätie 20 V, ktoré obsahuje N závitov. Ak je sekundárne vinutie tohto transformátora tvorené 3N závitmi, aké bude elektrické výstupné napätie?
Rozhodnutie:
Pomocou vzorca pre vstupné a výstupné napätie v transformátore urobíme nasledujúci výpočet:
3) Pokiaľ ide o činnosť transformátorov, identifikujte nasledujúce tvrdenia ako pravdivé alebo nepravdivé:
I - Transformátory sú schopné pracovať ako s jednosmerným elektrickým prúdom, tak so striedavým elektrickým prúdom.
II - Ak je počet závitov sekundárneho vinutia transformátora väčší ako počet závitov primárne vinutie, potom bude výstupné napätie tohto transformátora nevyhnutne väčšie ako napätie Vchod.
III - Napriek transformáciám spôsobeným elektrickým napätím a prúdom zostáva elektrická energia v ideálnych transformátoroch konštantná.
IV - Transformátory pracujú podľa javu nazývaného elektrostatická indukcia, ktorý objavil Faraday.
Sú pravdivé:
a) F, F, V, F
b) V, V, V, F
c) F, V, V, F
d) F, V, F, F
e) F, V, V, V
Šablóna:
Odpovedať: Písmeno C
I - Transformátory pracujú iba so striedavými prúdmi, pretože je potrebné, aby sa objavili variácie toku magnetického poľa na indukciu elektrických prúdov vo vinutí sekundárne.
II - Vzorec, ktorý súvisí s výstupným napätím a počtom vinutí, potvrdzuje toto tvrdenie.
III - Pre ideálne transformátory, to znamená, že nerozptyľujú elektrickú energiu, je toto tvrdenie pravdivé.
IV - Fenoménom, ktorý vysvetľuje činnosť transformátorov, je princíp elektromagnetickej indukcie.
Podľa mňa.Rafael Helerbrock
Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-um-transformador.htm
