22) Transformátory

19) Transformátory Transformátor je elektrický netočivý stroj, který umožňuje přenášet elektrickou energii z jednoho obvodu do jiného pomocí vzájemné elektromagnetické indukce. Používá se většinou pro přeměnu střídavého napětí (např. z nízkého napětí na vysoké) nebo pro galvanické oddělení obvodů. Popis transformátoru Princip činnosti Transformátor je měnič střídavého proudu. Skládá se ze tří hlavních částí: vinutí, magnetický obvod, izolační systém. Primární vinutí slouží k převodu elektrické energie na magnetickou. Procházejícím proudem se vytváří magnetický tok Φ [Fí]. Tento tok je veden magnetickým obvodem (jádrem) k sekundární cívce. Účelem magnetického obvodu většiny transformátorů je zajistit, aby co nejvíce magnetických siločar procházelo zároveň primární a sekundární cívkou. V sekundární cívce se podle principu Faradayova indukčního zákona (viz zákon elektromagnetické indukce) indukuje elektrické napětí. Proto transformátor pracuje jen na střídavý nebo pulsující proud, protože u stejnosměrného proudu se nemění magnetický tok (tj. derivace konstantního toku je nulová) a na sekundárním vinutí nevzniká žádné napětí. Dosadíme-li do indukčního zákona dvakrát veličiny primárního a sekundárního vinutí s uvažováním, že magnetický tok je identický pro obě cívky a s uvažováním zákona zachování energie, dostaneme rovnici ideálního transformátoru (bez ztrát): pz= závitový převod kde U1 je napětí na primární cívce, I1 je proud primární cívkou, N1 je počet závitů primární cívky. Indexem 2 jsou značeny veličiny sekundární cívky. Písmeno značí převod transformátoru při jde o zvyšující transformátor (napětí na sekundárním vinutí je nižší) a při je transformátor snižující. Chlazení transformátorů Malé transformátory jsou obvykle chlazeny vzduchem. Velké transformátory jsou obvykle chlazeny olejem. Nové transformátory jsou vyráběny jako bezolejové. Jejich vinutí je zalito v izolační pryskyřici. Přímé vodní chlazení se nepoužívá. Voda je i při nepatrném znečištění vodivá a elektrickým proudem je rozkládána na výbušnou směs vodíku a kyslíku. Shrnutí Transformátor může pracovat se střídavým proudem (ideálně sinusoidním) nebo se stejnosměrným proudem tepavým nebo je nutné použít měnič (např. rotační, nebo polovodičový měnič s oscilátorem). Transformátor se skládá z primární a sekundární cívky, které bývají pro zvýšení účinnosti navinuty na společném feromagnetickém jádru. Jádro bývá vyrobeno ze speciálních transformátorových plechů: např. příměsí 4% Si se omezují účinky vířivých proudů, omezují se tak ztráty v jádře a následné přehřívání, což má značný vliv na výslednou celkovou konstrukci transformátoru a nutnost chlazení. V minulosti byla např. v Praze významným výrobcem výkonových transformátorů ČKD Elektrotechnika ve Vysočanech. Poměr počtu závitů primární a sekundární cívky udává poměr vstupního napětí k výstupnímu. Pro laboratorní získávání vysokého napětí se využívá speciální Teslův transformátor. Transformátoru se konstrukcí podobá tlumivka s jedním vinutím, která je zařazována jako indukční zátěž do obvodů a někdy se využívá i jako zdroj magnetického pole pro rušení magnetických záznamů.