ISŠT Mělník Číslo projektu
CZ.1.07/1.5.00/34.0061
Označení materiálu
VY_32_INOVACE_H.2.11
Název školy
Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, 276 01 Mělník
Autor
Ing.František Moravec
Tematická oblast
Elektrotechnika
Ročník
2ME
Anotace
Elektrické stroje netočivé - transformátory
Metodický pokyn
Frontální vyučování doplněné metodou průběžného kladení otázek pro objasnění probírané látky. Po výkladu následuje zpětnovazební test a individuální vyhledání odpovědí pro řešení samostatné úlohy pomocí internetu a zpětná kontrola dataprojektorem
Zhotoveno
květen 2012
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
Konstrukce •
Základ transformátoru tvoří vstupní (primární) a výstupní (sekundární) cívky, vinuté izolovaným (smaltovaným) Cu vodičem, kterými prochází uzavřené magnetické jádro, složené z navzájem izolovaných plechů (z magneticky měkkého materiálu) a nebo feritové I. Provedení vinutí: válcové, kotoučové II. Provedení jádra: izolované tenké plechy (ocelokřemíkové), feritové III. Provedení magnetického obvodu - uspořádáním cívek: jádrový, plášťový, toroidní - speciální IV. Provedení počtu fází: jednofázové, trojfázové, vícefázové Hlavní části transformátoru: cívky vinutí konstrukce pro stažení přípojná svorkovnice štítek s údaji magnetický obvod
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
Konstrukce I.
Provedení vinutí (cívek):
a) b)
Válcová - jednokomorová Kotoučová - dvoukomorová kostra jednokomorová
válec – I.
válec – II.
kotouč – I.
kostra dvoukomorová
kotouč – II.
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
Konstrukce Provedení vinutí (cívek) v praxi:
Válcová - jednokomorová
Kotoučová - dvoukomorová
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
Konstrukce II.
Provedení jádra:
a) b)
Izolované tenké plechy Feritové
a)
Izolované tenké plechy Těleso jádra je složeno z vrstev jednotlivých odizolovaných magneticky měkkých plechů; nebo je navinuté z plechového pásu
b)
Feritové Tato jádra jsou vyrobená lisováním ze speciální feritové keramiky
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
Konstrukce III.
Provedení mg. obvodu - uspořádání cívek:
a) b) c)
Plášťové Jádrové Toroidní
a) •
Plášťové transformátory Plechy u nich částečně obklopují vinutí a tím dochází k menšímu rozptylu mg. toku a k jeho souměrnějšímu rozdělení => lepší mg. vazba Magnetický obvod tvoří střední sloupek, spojky a krajní sloupky Spojky a krajní jádra mohou mít poloviční průřez než jádra s vinutím, neboť jimi prochází poloviční magnetický tok Nevýhodou je jeho větší hmotnost a horší chlazení, díky „plášti“, které má na svědomí „plášť“ vytvořený z plechů kolem cívek
• • •
„plášť“ vytvořený kolem cívek z trafoplechů
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
Konstrukce Plášťový transformátor
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
Konstrukce b)
Jádrové transformátory
•
U těchto transformátorů jsou jednotlivá vinutí umístěna na jednotlivých jádrech Nevýhodou tohoto řešení je větší magnetický rozptyl; zejména pokud je primární a sekundární vinutí umístěno každé na jednom jádře Rozptyl se ovšem dá zmenšit tím tím, že se obě vinutí rozdělí na dvě části a každá se umístí na jednotlivý sloupek => na každém jádru jsou pak obě vinutí Oproti plášťovému provedení se jádrová lépe ochlazují V případě, že primární a sekundární cívka jsou oddělené, tak se snadno dají opravit - „převinout“. Převine se jen poškozená cívka. Plášťové provedení má obě cívky vždy navinuty „na sobě“ a tedy je převinutí náročnější Vzhledem k tomu že jsou cívky transformátoru samostatné, má to další výhodu z hlediska vyšší vzájemné izolace a tedy i bezpečnosti
• • • •
•
jádro PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
Konstrukce Jádrový transformátor
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
Konstrukce c)
Toroidní transformátory
•
Obvykle jsou cívky těchto transformátorů navinuty okolo ferromagnetického jádra tvaru prstence (tzv. “toroidu“) Nacházejí uplatnění ve vysokofrekvenčních aplikacích a jádra s vysokou permeabilitou pak tam, kde je vyžadována velká citlivost indukovaného napětí v sekundárním vinutí na změny magnetizačního proudu a kde je požadováno minimální zkreslení přenášeného signálu Hodí se i k výrobě tlumivek s velkou indukčností Vykazují malé ztráty při magnetování střídavým proudem Pro dosažení ideálních magnetických vlastností se doporučuje dodržet poměr výška / vnějším průměrem toroidního jádra < 2,5
•
• • •
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
Konstrukce Toroidní transformátor Výhody toroidního transformátoru: • uzavřený magnetický tok • nízké magnetické ztráty • kompaktní rozměry • nízká hmotnost • nízká hlučnost
Primární vinutí
Toroidní jádro
Sekundární vinutí
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
Konstrukce IV.
Provedení podle počtu fází:
a) b) c)
Jednofázové Trojfázové Vícefázové
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
Konstrukce Jednofázové transformátory •
Jedná se o nejrozšířenější skupinu transformátorů používaných zejména pro přizpůsobení napájení domácích elektronických a elektrických spotřebičů k spotřebitelské síti 230V~
Trojfázové transformátory • • •
• • •
Nejčastěji se využívají k přenosu a distribuci elektrické energie, kde se výkony pohybují až ve stovkách megawattů Připojují se ke třem fázím střídavého proudu a zpravidla se z nich i třífázový proud odebírá Vstupní vinutí bývá spojené do trojúhelníku a výstupní vinutí do hvězdy s vyvedeným nulovým uzlem (bodem). Na jednom magnetickém obvodě jsou navlečeny tři cívky a každá cívka patří k jedné fázi Jednotlivá vinutí jsou umístěna na jednotlivých jádrech Konstruují se jako jádrové, přičemž průřez jádra bývá u malých transformátorů obdélníkový nebo čtvercový a u velkých transformátorů křížový nebo stupňovitý U malých transformátorů se je vinutí měděné. U energetických transformátorů velkých výkonů se může požít i hliník Vícefázové transformátory Počet fází je u nich vyšší než jedna PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
Konstrukce Trojfázový transformátor
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
Konstrukce Základní zapojení trojfázových transformátorů:
a) zapojení do hvězdy (Y) b) do trojúhelníka (D) c) do lomené hvězdy (Z)
b)
a)
Y
c)
D
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
Z
Test - 11 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Jak se dělí transformátory podle provedení vinutí ? Jak se dělí transformátory podle provedení jádra ? Jak se dělí transformátory podle provedení mg.obvodu (uspořádání cívek) ? Jak se dělí transformátory podle počtu fází ? Vyjmenuj hlavní části transformátoru Jak se liší válcová a kotoučová cívka ? Stručně popište a načrtněte plášťové, jádrové a toroidní provedení transformátoru Rozdělte transformátory podle počtu fází
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
Opakování Samostatná práce S využitím internetu vyhledejte alespoň dvě firmy nabízející ve svém sortimentu toroidní transformátory. Uveďte jaké přináší jejich použití výhody
Řešení: DUMY - VY_32_ INOVACE_H.2.11 str. 2 – 15 PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
ISŠT Mělník Použitá literatura: [1] „Příručka pro elektrotechnika“ – Ing.Klaus Tkotz a kol., vydalo nakladatelství Europa-Sobotáles cz. s.r.o., Praha 10 v roce 2006 (ISBN 80-86706-13-3) [2] „Praktická elektrotechnika“ – Petr Bastian a kol., vydalo nakladatelství Europa-Sobotáles cz. s.r.o., Praha 10 v roce 2004 (ISBN 80-86706-07-9) [3] „Základy elektrotechniky II, pro 2. a 3. ročník SOU elektrotechnických“ – Ing.Ladislav Voženílek, Ing.František Lstibůrek, vydalo SNTL Praha 1 v roce 1989 [4] Volně šířené a dostupné firemní prezentační materiály a prodejní katalogy výrobců distributorů transformátorů [5] Archiv autora Seznam zdrojů obrázků na jednotlivých stranách prezentace: 2. http://files.zdroj15v3a.webnode.cz/200000046-1b3651c307/P1010937b.jpg 3. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/93/Coil_frame_1_1.JPG/800px-Coil_frame_1_1.JPG, [5], http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/ba/Coil_frame_2_3.JPG/800px-Coil_frame_2_3.JPG, [5] 4. [5], [4] 5. [5] 6. [5], [5] 7. [5] 8. [5], http://www.silveratech.cz/obrcl-oddelovaci-ochranny-transformator-v-provedeni-ui-29-52 9. [5] 10. [5], http://www.ges.cz/images/pictures/t/tst080d.jpg, [5] 11. [2] str.277 obr.Provedení transformátorů 12. http://www.blatna.cz/tbp/Obrazky/vyrobky.jpg 14. [5] 15. [5], http://www.majomax.sk/transform/trafo3.jpg, http://vinuta.eu/images/trojfazove350.jpg
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
