ISŠT Mělník Číslo projektu
CZ.1.07/1.5.00/34.0061
Označení materiálu
VY_32_INOVACE_H.2.05
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 kontrolní test a ověření vyložené látky za pomocí internetového online testu
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
Transformační poměr (převod) Transformační poměr (převod) transformátoru • •
Udává vzájemný poměr počtu závitů primární a sekundární cívky Pro transformační poměr p platí vztah :
p
N2 N1
kde N1 = počet závitů primární (vstupní) cívky [záv] N2 = počet závitů sekundární (výstupní) cívky [záv]
• •
Stejný poměr, jako mají mezi sebou počty závitů obou vinutí transformátoru, mají i napětí na nich naměřená Kolikrát více závitů je u transformátoru na jeho výstupním vinutí N2, než na jeho vstupním N1, tolikrát je i větší výstupní napětí U2, oproti vstupnímu U1 a tedy platí :
N2 U 2 p N1 U1
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
Transformační poměr (převod) •
Vzhledem k malým ztrátám, při transformaci proudů a napětí z primární na sekundární stranu transformátoru, se výkon P2 prakticky neliší od příkonu P1 a platí :
P1 P2
kde
P1 U1 I1 cos 1
a
P2 U 2 I 2 cos 2
U1 I1 cos U 2 I 2 cos 2 •
Protože je stejná frekvence pro obě střídavá napětí, platí i cosφ1 = cosφ2 a pak lze psát :
U1 I1 U 2 I 2
U 2 I1 U1 I 2
* Při transformaci jsou proudy a napětí v nepřímém poměru !
Kompletní vztah pro vyjádření převodového poměru : N U I p 2 2 1 N1 U1 I 2
Primár: N1 – závity [záv], U1 – napětí [V], I1 - proud [A]
Sekundár: N2 – závity [záv], U2 – napětí [V], I2 - proud [A]
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
Transformační poměr (převod) •
Převodový poměr p transformátoru udává, zda jeho výstupní napětí U2 bude po transformaci menší, větší a nebo stejné, oproti vstupnímu napětí U1
I. • •
Transformace nahoru => transformační poměr p > 1, napětí zvyšuje N2 > N1 (počet závitů na sekundární cívce je větší než na primární cívce) U2 > U1 (vzniklé napětí je větší než vstupní napětí) Využití: VN a VVN transformátory, zapalovací cívky vozidel, zdroje pro napájení elektronkových zařízení apod.
II. • • •
Transformace dolů => transformační poměr p < 1, snižuje napětí N2 < N1 (počet závitů na sekundární cívce je menší než na primární cívce) U2 < U1 (vzniklé napětí je menší než vstupní napětí) Využití: Nabíječky akumulátorů, napájecí zdroje elektronických zařízení v domácnosti (počítače, DVD přehrávače, hračky…) apod.
III. • • •
Transformace 1 : 1 => transformační poměr p = 1, převádí a odděluje N2 = N1 (počet závitů na sekundární cívce a primární cívce je shodný) U2 = U1 (vzniklé napětí je shodné se vstupním napětím) Využití: Oddělovací a bezpečnostní transformátory určené pro speciální podmínky, kde hrozí zvýšené riziko úrazu el.proudem 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
Transformační poměr (převod) Příklad 1: Kolik závitů má sekundární vinutí transformátoru určeného pro napájení modelové autodráhy o napětí 12V z el.sítě, když primární vinutí je navinuto 1200 závity ?
Řešení : U1 = 230V, U2 = 12V, N1 = 1200záv, N2 = ? * napětí U1 = 230V, neboť v zadání stojí, že jde o napájení z el.sítě Počet závitů N2 zjistíme pomocí vztahu pro určení transformačního poměru, ve kterém počítáme v tomto případě pouze s napětími a počty závitů
N 2 U 2 I1 p N1 U1 I 2 N 2 N1
U2 U1
N2 U 2 p N1 U1
N 2 U1 N1 U 2
12 1200.12 14400 N 2 1200 63záv 230 230 230
Sekundární vinutí bude mít 63 závitů 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
Transformační poměr (převod) Příklad 2: Jaké napětí naměříme na sekundárním vinutí síťového transformátoru, když jeho primární vinutí má 1000 závitů a sekundární 200 závitů ?
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
Transformační poměr (převod) Řešení 2: U1 = 230V, N1 = 1000 záv, N2 = 200 záv, U2 = ? * napětí U1 = 230V, neboť v zadání stojí, že jde o napájení z el.sítě Velikost napětí U2 zjistíme pomocí vztahu pro určení transformačního poměru, ve kterém počítáme opět pouze s napětími a počty závitů
p
N 2 U 2 I1 N1 U1 I 2
N2 U 2 U1 N1
p
N2 U 2 N1 U1
U 2 230V
N 2 U1 N1 U 2
200 záv 230.1 46V 1000 záv 5
Na sekundárním vinutí transformátoru naměříme napětí 46V 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
Transformační poměr (převod) Příklad 3: Jaký proud odebírá transformátor ze sítě, když na jeho sekundární vinutí je připojen elektromotor, který při napětí 24V odebírá proud 2A ?
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
Transformační poměr (převod) Řešení 3: U1 = 230V, U2 = 24V, I2 = 2A, I1 = ? * napětí U1 = 230V, neboť v zadání stojí, že jde o napájení z el.sítě Velikost proudu I1 zjistíme pomocí vztahu pro určení transformačního poměru, ve kterém počítáme tentokráte pouze s napětími a proudy
p
N 2 U 2 I1 N1 U1 I 2
U2 I1 I 2 U1
p
I1 U 2 I 2 U1
I1 2 A
I1 U1 I 2 U 2
24V 2.24 0,21A 230V 230
Transformátor bude ze sítě odebírat proud 0,21A 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
Test - 5 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Co udává transformační poměr ? Zapište vztah pro výpočet příkonu transformátoru P1 = ? Zapište vztah pro výpočet výkonu ideálního transformátoru P2 = ? Zapište kompletní vztah pro vyjádření převodového (transformačního) poměru transformátoru Za jakých podmínek transformátor napětí zvyšuje ? Jaký bude poměr p ? Za jakých podmínek transformátor napětí zvyšuje ? Jaký bude poměr p ?
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 si otestujte na níže uvedené stránce: http://www.zstyrfren.cz/Aktivity/projekty/granty/vice/materialy/onlinetesty/04/transformator.htm
znalost výpočtů převodového poměru u různých transformátorů
Řešení: DUMY - VY_32_ INOVACE_H.2.05 str. 2 – 9 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 EuropaSobotáles cz. s.r.o., Praha 10 v roce 2006 (ISBN 80-86706-13-3) [2] „Praktická elektrotechnika“ – Petr Bastian a kol., vydalo nakladatelství EuropaSobotáles 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 spínacích a jistících přístrojů [5] Archiv autora
Seznam zdrojů obrázků na jednotlivých stranách prezentace: 3. [5], [4] http://www.enika.cz/cz/soucastky-pro-elektroniku/jisteni/pojistky.html 4. simulace programu www.crocodile-clips.com/education/ 5. simulace programu www.crocodile-clips.com/education/
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
