3.7 Transformator

Iz e-ELEKTROTEHNIKA plus

Transformator je naprava, ki ima nekaj lepih električnih lastnosti; zaradi njih ni nepogrešljiv le pri distribuciji električne energije, ampak tudi v elektroniki. Zasnovo transformatorja smo predstavili v okviru magnetnih vezjih, njegovo idealizirano nadomestno vezje in ustrezni enačbi pa v okviru sklopljenih tuljav. Modela brezizgubnega transformatorja se bomo v nadaljevanju tudi oprijeli in poskušali iz njega prepoznati lastnosti, ki transformator odlikujejo (slika 1).^[1]

Prikličimo enačbi, ki vežeta toka in napetosti magnetno sklopljenih navitij:

in

Če smo osredotočeni na harmonične razmere, potem bi kazalo enačbi zapisati v kompleksni obliki, s kazalci. Poskusimo. Izkušnja z enačbo tuljave,

razkriva podobnost med časovnim in kompleksnim zapisom: napetost preide v kazalec napetosti, hitrost spreminjanja toka pa v kazalec toka, multipliciran z (induktivnost je le multiplikator). Kar velja zanjo, mora smiselno veljati tudi za enačbo z več podobnimi sumandi. Če je tako, potem sta:

in

V modelnem vezju spremenimo temu ustrezno tudi oznake: toka in napetosti zamenjajo njihovi kazalci, induktivnosti nadomestijo z j množene reaktance in je medsebojna reaktanca navitij, piki zadržita svoj pomen (slika 2). Nič kaj drugače ni pri transformatorju oziroma popolnem sklopu dveh navitij na visokopermeabilnem jedru. V enačbi kaže vplesti preproščino, da so izrazi za induktivnosti podobni in določeni z magnetno upornostjo jedra () in številoma ovojev navitij ( in ) ter da je medsebojna induktivnost () enaka geometrijski srednji vrednosti lastnih induktivnosti ( in ):

in

Transformator kot dvovhodno vezje je neke vrste elektromagnetni posrednik med tokokrogoma oziroma med deloma vezja (slika 3). Njuni sestavini za sam transformator sicer nista pomembni, je pa pogosto tako, da ima del vezja generatorski, drugi del pa bremenski značaj. Navitje, na katero priključimo vir ali drugo aktivno vezje, imenujemo primar, navitje kamor priključimo breme, pa sekundar transformatorja. Pri izbrani priključitvi bremena (impedance Z_b) prek transformatorja na vir harmonične napetosti (ki ji ustreza kazalec U_g), se enačbama navitij pridružita še enačbi, ki povzemata ničin priključitve:

in

Iz teh enačb bomo poskušali v nadaljevanju pridobiti kar največ informacij, predvsem tistih, ki jih zaznamujeta magnetno sklopljeni navitji.

Opombe

1. ↑ Brezizgubnost navitij in jedra sta predpostavki idealiziranega transformatorja. Razen izjem smemo odstopanje od realnega stanja scela spregledati.

Podpoglavja:

• 3.7.1 Prestavno razmerje
• 3.7.2 Sekundarni tok
• 3.7.3 Primarni tok
• 3.7.4 Magnetilni in ravnotežni tok
• 3.7.5 Kazalčni diagram vezja
• 3.7.6 Moči transformatorja
• 3.7.7 Transformacije
• 3.7.8 Idealni transformator
• 3.7.9 Uporaba transformatorja

3.6 Tokovni generator

3.7.1 Prestavno razmerje