Transzformátorok

	Bejelentkezés
	Belépés		Regisztrálás

Transzformátor			Villamos gépek
Egyenáramú gépek			Villamos gépek
Szinkrongépek			Transzformátorok
Aszinkrongépek

A váltakozó feszültség értéke tetszőleges mértékben átalakítható a transzformátorokkal.
- működésük a kölcsönös indukción alapszik: U1 hatására I áram folyik, amely a vasmagban váltakozó fluxust gerjeszt. Ez a fluxus áthalad a N2 tekercsen és U2 feszültséget indukál.

- primer tekercsre kapcsolt váltakozó feszültség:
- tekercsek menetszáma: N1, N2
- fluxus: Φ
      U1=N1*ΔΦ/Δt
      U1=N1*ΔΦ/Δt
a fluxus változás mindkét tekercsben azonos, ezért:
      U1/U2=N1/N2=a (áttétel)

Az egyfázisú transzformátorok szerkezete

- vasmag
- tekercselés (primer és szekunder tekercs)

Vasmag:
- kis széntartalmú, 3-4% szilíciummal ötvözött vaslemez
- az örvényáramok csökkentése miatt lemezelés, lemezek vastagsága 0,35 mm-0,5 mm
- a lemezek vékony lakkréteggel szigetelve egymástól, szigetelő réteg vastagsága kb. 0,01 mm
A vasmag szokásos alakjai a képen látható.

Tekercselés:
- a tekercselés anyaga réz (legalább 99,9% Cu)
- a tekercselőhuzal szigetelése műanyagbázisú lakk (zománcszigetelés, vastagsága 0,02-0,04 mm)
- csévetestre sorokba tekercselik, sorok között szigetelés
A tekercsek elrendezése a képen látható.

A transzformátor üzemállapotai

Transzformátor üresjárása:
- a szekunder tekercs áramköre nyitott, az áram nulla I2=0
- a primer üresjárási árama I1,0 az I1 névleges értékénél jóval kisebb (annak mintegy 2-12%-a)
- fázistényező kicsi, cos φ=0,1 (erősen induktív jellegű)
- nincs leadott teljesítmény: P2=0 (a felvett teljesítmény mind veszteség)
- a felvett teljesítmény: P1,0=P1tekercs+Pvas (P1tekercs=~0)
- a szekunder tekercsben nincs feszültségesés: U2= Ui (indukált fesz.)

A transzformátor terhelése:
- a szekunder oldalon fogyasztó zárja az áramkört
- az I2 áram csökkenteni igyekszik a fluxus változást, erre a primer oldali I1 áramerősség növekedésével válaszol (áramfelvétel arányos a terhelő árammal)
- az energia megmaradás elvéből S1=S2 felírható: U1*I1= U2*I2 átrendezve: U1/U2=I2/I1
- Tehát egy meghatározott teljesítmény átvitelekor a transzformátor áramai fordítottan arányosak a feszültségekkel.
- a fázistényező cos φ=1 (ha a terhelés ohmos)
- a transzformátorban keletkező veszteség: Pv= Pvas + P1tekercs + P2tekercs
- a transzformátor hatásfoka: η= 100*P2/P1=100* P2/(P2 +Pv)
- a hatásfok értéke a névleges teljesítménytől függ:
      70% érték 1-10 VA teljesítményen
      99% érték 1-10 MVA teljesítményen

A transzformátorok rövidzárási üzemállapota:
- a terhelő impedancia Zt=0
- a szekunder kör I2zárlat áramerőségét csak a tekercs ellenállása, szórási reaktanciája és a rövidzár vezeték ellenállása korlátozza
- a primer áram is megnövekszik: I1zárlat =I2zárlat (ez az áram 10-30 szorosa a névlegesnek)
- a szekunder kapocsfeszültség U2=0
A drop, százalékos rövidzárási feszültség: ε=100*U1zár/U1n   U1zárlat=Udrop   ha az I1zárlat=Inévleges

Háromfázisú transzformátor

A leggyakrabban előforduló vasmag, és tekercselés:
A vasmag téglalap alakú, egymástól elszigetelt lemezek, egymásra kerülő rétegek átlapolják az illesztéseket.
A tekercselés, tekercsek jellegzetes elhelyezése:
- hengeres elrendezés, általában a kisebb feszültségű tekercs van belül (mert könnyebb elszigetelni a vasmagtól)
- tárcsás tekercselés, az egyik tekercshez tartozó tárcsákat sorosan kapcsolják..
- hengeres és tárcsás kombináció.

Hűtési rendszerek

- Száraztranszformátorok
- Olajtranszformátorok (a transzformátor olajba merítve üzemel)

A háromfázisú transzformátor kapcsolásai

A primer tekercsek jelölése:
- kezdetei: 1U1, 1V1, 1W1
- végei: 1U2, 1V2,1W2

A szekunder tekercs jelölései:
- kezdetei: 2U1,2V1,2W1
- végei: 2U2, 2V2, 2W2

A kapcsolási módok megadása:

Pl. Dy5 (nagyobb vonali feszültséghez képest a kisebb 5-ször 30°-os fáziskésésben van)

A háromfázisú transzformátor veszteségei:

A vasveszteség az üresjárási teljesítményfelvétellel azonos
A tekercsveszteségeket a tekercsek ellenállásából számítható:
P_1tek=3*I²_1f*R_1f P_2tek=3*I²_2f*R_2f

Egyfázisú transzformátor tervezése

A transzformátor vasmagja kis széntartalmú, 3-4% szilíciummal ötvözött vaslemez (lemezek vastagsága 0,35-0,5 mm).
Ha a transzformátor hatásfoka η=80% (számításban alkalmazott átlagérték), akkor a primer és szekunder teljesítmény közötti összefüggés: P1=l,25*P2
- P2=U2*I2, több szekundér tekercs esetén a P2 érték a maximális teljesítmény érték
A vasmag keresztmetszetének területe:
A=a*b (cm2-ben),
A=V * √ P1 (a P1 értéke W vagy VA-ben számolva)
a vas minősége miatt az A értéke:
A=(l,l...l,6)√ P1
- a=b érték esetén a tekercs meneteinek hossza a legrövidebb (réz vezeték takarékosság)

1. vasmag számítása: P2 => P1 => A => a és b

2. tekercsek számítása
- az egy menetre jutó feszültség értéke:
n=K/A (menet/volt)
k=(55-60)+/-(5-10%)
A (a vasmag keresztmetszetének területe)
- a primer tekercs menetszáma: N1=n*U1
- a szekunder tekercs menetszáma: N2=n*U2
- a vezeték átmérője: R=ρ*l/s, a gyakorlatban: s=I/j
I - az áram maximális értéke
j - az áramsűrűség, értéke j=(2..4) A/mm²
s - a vezeték keresztmetszetének területe s=ℼ *d²/4
- a vezeték átmérőjének megközelítő értéke d=0,8 ℼ I
- Hasonló módon számoljuk ki a d1 (primer) és d2 (szekunder)
tekercsek vezetékeinek átmérőjét.