Hirdetés

A transzformátor

A transzformátor egy villamos gép, amely két áramkör között, elektromágneses úton energiát közvetít. A két áramkör közül azt, ahonnan az energia érkezik, primer áramkörnek, vagy primer oldalnak nevezzük, a másik áramkör a szekunder áramkör vagy szekunder oldal. Mozgó alkatrészt nem tartalmaz.

Hirdetés

Működése során a transzformátor primer oldalán a váltakozó áram a nyitott vagy zárt vasmagban váltakozó mágneses fluxust kelt, ami a szekunder áramkörben feszültséget indukál. A szekunder oldalra villamos terhelést kapcsolva megindul a szekunder áram, és ezzel valósul meg az energiaátvitel. A működés alapfeltétele a primer oldali váltakozóáramú táplálás, mivel csak a változó mágneses fluxus képes a szekunder oldalon feszültséget kelteni.

A működési alapelvekből adódik az is, hogy a két áramkörben a frekvencia azonos, míg a primer és szekunder oldali feszültségek aránya igen jó közelítéssel a megfelelő oldali tekercsek menetszámainak arányával egyezik meg. A transzformátorok hatásfoka a gyakorlatban is közel 100%, így a primer és szekunder oldali teljesítmények szinte megegyeznek. Ebből adódik, hogy a primer és szekunder oldali áramok aránya nagyon jó közelítéssel a menetszámáttétel reciprokával arányos.

A transzformátort leggyakrabban a nagy teljesítményű (erőátviteli) villamos hálózatokban használják a feszültségszint megváltoztatására. Ennek jelentősége abban áll, hogy azonos teljesítményt magasabb feszültségű átviteléhez kisebb áramra van szükség, így az átviteli hálózat ohmos veszteségei jelentősen csökkenthetők, és így lehetővé válik a villamos energia nagy távolságokra történő gazdaságos továbbítása. További fontos alkalmazás két áramkör galvanikus leválasztása, illetve az impedancia megváltoztatása.

Michael Faraday 1831-ben határozta meg az elektromágneses indukció törvényeit.
Az első energia-átvitelre alkalmas transzformátort Bláthy Ottó, Zipernowsky Károly és Déri Miksa szabadalmaztatta 1885-ben. A ZBD jelű transzfomátorok a Ganz gyárban készültek Budapesten. Két tekercs helyezkedik el egy közös vasmagon. A bemenő oldalit primer; a kimenő oldalit szekunder tekercsnek nevezik.

A transzformátort burkolat védi, amely elszigeteli a környezettől; viszont rontja annak hőelvezetését. A tekercsek közötti szigetelés fontos szerepe, hogy megakadályozza a menetek zárlatát.

A kölcsönös indukció elvén alapul. Ideális esetben a primer és a szekunder tekercsek között a csatolás tökéletes, azaz mindkét tekercs ugyanazt a mágneses fluxust (Φ) veszi körül. Ekkor a Faraday-féle indukciós törvény alapján (Maxwell II. egyenlete) az N2 menetű szekunder tekercsbe indukált feszültség:

untitled-2

A primer tekercs is ugyanezt a fluxust veszi körül, azaz

untitled-3

A második egyenletet az elsővel elosztva kapjuk azt, hogy a két feszültség hányadosa mindenkor a két menetszám hányadosával egyezik meg, azaz

untitled-4

Az ideális transzformátor áramáttételét Maxwell I. egyenlete alapján határozhatjuk meg. Ez kimondja, hogy bármely zárt térbeli hurokra a mágneses térerősség vonalmenti integrálja megegyezik a zárt hurok által meghatározott felületen átfolyó áramok összegével. (Feltételeztük, hogy az úgynevezett eltolási áramok elhanyagolhatóak.) Ideális csatoláshoz közel végtelen permeabilitású vasra van szükség, így feltételezhetjük, hogy a mágneses térerősség a vason belül közel zérus. Ezzel egy tetszőleges, mindenhol a vasban futó zárt hurokra felírt egyenlet a következő alakra egyszerűsödik:

N1 * I1 + N2 * I2 = 0

Ebből pedig:

untitled-5

A primer és szekunder oldali teljesítmények megegyeznek, de ellentétes előjelűek. Az ideális transzformátor tehát veszteségmentes átalakító.

untitled-6

forrás: wikipedia



Ady Endre (26) Angol (30) angol nyelvtan (35) Arany János (18) Atom (20) egyenes (25) elemzés (139) ember (23) energia (26) Filozófia (37) függvény (25) gazdaság (34) halmaz (24) háromszög (25) hőmérséklet (32) líra (22) magyar (22) magyar irodalom (290) Magyarország (39) magyar történelem (104) Matematika (25) Nyelvtan (43) PC (60) Petőfi Sándor (21) politika (24) párhuzamos (18) szerves (32) szervetlen (31) számok (26) számítógép (60) szög (25) tartalom (18) test (27) tétel (18) Történelem (23) USA (18) valós (19) vektor (18) vers (50) verselemzés (47) világirodalom (111) világtörténelem (116) víz (22) életrajz (21) érettségi (47)
Iratkozz fel hírlevelünkreNe maradj le a legújabb tételekről!

Értesülj elsőnek a legújabb minőségi tételekről, jegyzetekről és az oldal új funkcióiról!