Magnetické obvody a ztráty v transformátoru

ISŠT Mělník
Číslo projektu
CZ.1.07/1.5.00/34.0061
Označení materiálu
VY_32_INOVACE_H.2.15
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 výuka doplněná metodou průběžného
kladení otázek pro objasnění probírané látky, po
výkladu následuje zpětnovazební test pro ověření
vyložené látky
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
Účinnost a ztráty v transformátoru
Účinnost
•
•
U moderních energetických transformátorů velkých výkonů (řádově MVA)
součet ztrát nakrátko a naprázdno dosahuje jen 0,5 %; účinnost je až 99,5 %
U malých transformátorků převládají ztráty nakrátko (ve vinutí) řádově 10 %
výkon P0
účinnost
úbytek při zatížení
[VA]
[%]
0-10
60-65
1,2-1,3
10-20
65-70
1,1-1,2
20-40
70-75
1,1-1,2
40-200
75-80
1,1 -1,15
200-400
80-85
1,05-1,15
400-800
80-90
1,05-1,15
800-1000
85-95
1,05-1,1
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
Účinnost a ztráty v transformátoru
Ztráty nakrátko („v mědi“)
•
•
•
•
Vodič primární a sekundární cívky vykazuje ohmickým odpor a podle Ohmova
zákona jsou úbytky napětí tomuto odporu přímo úměrné U = R x I [V]
Průchodem proudu vodičem cívky se přeměňuje část energie na Jouleovo
teplo, které se vyzařuje v podobě tepelné energie a způsobuje oteplení vinutí
transformátoru => transformátor se ohřívá
Ztráty nakrátko se měří při zkratovaném sekundárním vinutí (zapojení
nakrátko = do zkratu) a při napájení transformátoru sníženým napětím na
takovou úroveň, aby proud odpovídal jmenovitému proudu (nebo se na tyto
podmínky následně přepočítávají)
Velikost ztrát nakrátko je závislá na úrovni zatížení transformátoru; tj.jak velký
transformátorem teče nebo neteče proud
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
Účinnost a ztráty v transformátoru
Ztráty naprázdno („v železe“)
a)
b)
Jedná se o ztráty zejména v magnetickém obvodu transformátoru (v jádře)
a mají dvě složky:
ztráty magnetizační
ztráty vířivými proudy
a)
Ztráty magnetizační:
Je ztracená energie potřebná k přemagnetovávání feromagnetického
materiálu při střídavém magnetování
b)
Ztráty vířivými proudy
Podle Faradayova Zákona o elektromagnetické indukci může v uzavřeném
magnetickém obvodě transformátoru, vlivem indukce, dojít k naindukování
napětí. Jelikož je železové jádro uzavřený obvod začne protékat zkratový
„vířivý“ proud, který je kolmý na směr magnetického indukčního toku
Z důvodu snížení těchto ztrát se magnetický obvod vyrábí z navzájem
izolovaných plechů. Ztráty se snižují s násobkem počtu plechů, oproti jádru
vyrobeného z jednoho kusu => čím více plechů, tím menší ztráty
Ztráty naprázdno se zjišťují měřením naprázdno. Při něm je transformátor
napájen do primárního vinutí jmenovitým napětím a současně má všechny
ostatní svorky rozpojeny = bez zátěže (je naprázdno)
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 - 15
1.
2.
3.
4.
Jak velké účinnosti mohou dosáhnout velké energetické
transformátory ?
Jak souvisí účinnost transformátoru s jeho výkonem ?
Popište vznik ztrát nakrátko („v mědi“)
Popište vznik ztrát naprázdno („v železe“)
Řešení:
DUMY - VY_32_ INOVACE_H.2.15 str. 2 – 4
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:
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