Výpočet transformačního poměru pro transformátory: vzorec

Tento termín označuje úměrnost změny napětí na výstupu sekundárního vinutí, když je odpovídající zařízení připojeno ke zdroji energie. Transformační poměr určuje hlavní parametry transformátoru. Pro pracovní výpočty funkčních komponent a různé možnosti připojení zátěže se používají specializované algoritmy.

Struktura typického transformátoru

Co je transformační poměr

Podle klasické definice je transformační poměr transformátoru (Ktr) poměr napětí (Uout/Uin) bez zátěže. Režim bez zátěže znamená, že se nezohledňuje vliv připojených spotřebičů energie. Pro vyhodnocení kombinovaných zařízení s několika sekundárními vinutími se odpovídající počet poměrů uvažuje samostatně.

Pro vaši informaci. Při práci s třífázovými sítěmi je třeba zohlednit rozdíly mezi koeficientem napětí a elektromotorickou silou (EMF).

Vlastnosti transformátoru

Ve výše uvedeném schématu sériového produktu je funkčnost zajištěna dvěma indukčními cívkami upevněnými na kovovém jádru. Po připojení ke zdroji střídavého proudu se vytvoří elektromagnetické pole, které vytváří proud ve druhém vinutí podle základních zákonů elektrodynamiky. Ve zjednodušené verzi se zanedbávají náklady na energii na zvýšení teploty vodičů a ztráty způsobené vířivými proudy. Pro přibližný výpočet použijte vzorec:

Ktr = Uin/Uout = N1/N2, kde N je počet závitů v primárním a sekundárním vinutí.

Škálování napětí

Tento termín zdůrazňuje podstatu uvažovaného jevu. Ve skutečnosti v tomto případě nedochází k transformaci (přeměně) energie. Určitý parametr se mění ve směru zvyšování (snížení). Navzdory vzájemné propojenosti všech základních složek je samostatně uvažován pouze nejdůležitější ukazatel pro řešení určitého inženýrského problému (napětí, proud nebo elektrický odpor).

Pokud zapojíte transformátor podle schématu znázorněného na obrázku výše, lze vzorec pro transformační poměr určit takto:

Ktr = Uin/Uout = (E*N1 + I1*R1)/ (E*N2 + I2*R2),

kde:

• E je elektromotorická síla indukovaná v jednom závitu;
• I, R – proudy, aktivní elektrické odpory (hodnoty pro odpovídající vinutí).

Aktuální škálování

V tomto příkladu je primární vinutí připojeno ke zdroji napájení sériově přes malou zátěž (Ktr = I1/I2). Závislost proudů a počtu závitů:

V tomto výrazu je Ix proud naprázdno, který je způsoben výše uvedenými vířivými proudy a ztrátami v důsledku zvýšení teploty magnetického obvodu. Pro získání hodnoty transformačního poměru prostřednictvím počtu otáček (bez zohlednění souvisejících energetických nákladů) lze použít jednoduchou matematickou transformaci:

Odolnost proti usazování vodního kamene

V některých situacích bude funkčnost elektrického zařízení (jednotlivých jednotek) určena odporem připojené zátěže. Jasným příkladem je přizpůsobení typických nízkoimpedančních reproduktorů (6-8 Ohmů) výstupní cestě výkonového zesilovače audio rozsahu.

Při reprodukci svařovací technologie je v pracovní oblasti skutečně udržován zkratový režim. Pokud tato část není oddělena od zdroje napájení, síť bude vystavena nadměrnému zatížení. V této situaci je užitečný transformátor, který udržuje cestu přenosu elektřiny a zároveň plní nezbytné ochranné funkce.

V těchto příkladech je rovnováha obzvláště důležitá:

Tento výraz ukazuje označení výkonu:

• W1 – spotřeba;
• W2 – přenášeno na zátěž;
• Zp – ztráty.

Posloupnost elementárních transformací nám umožní získat následující výrazy, pomocí kterých budou vypočítány jednotlivé parametry:

• W1 = I1 * U1 = U12/Z1;
• W2 = I2 * U2 = U22/Z2;
• bez započítání ztrát: U12/Z1 = U22/Z2;
• Ktr (odporově) = U12/U22 = Z1/ Z2 = Ktr2 (napětím).

Pro vaši informaci. V těchto výrazech Z1 (Z2) představují zatěžovací odpory pro napájecí zdroj s připojeným transformátorem, respektive bez něj.

Závěrečné poznámky

Je třeba zdůraznit, že transformátor v žádném z výše uvedených příkladů nemění reprodukci pracovních procesů. Typ škálování bude určen zamýšleným účelem konkrétního obvodu. V závislosti na potřebě se koeficient transformátoru zohledňuje odpovídajícím parametrem (U, I nebo Z). Schopnost zvyšovat, snižovat nebo udržovat stejnou úroveň napětí je vysvětlena pouze počtem závitů.

Pro vaši informaci. Při výpočtu měřicích zařízení a v jiných situacích se pro zlepšení přesnosti zohledňují energetické ztráty, fázový posun elektrických parametrů a vliv vnějších faktorů.

Poměr transformátoru

Pro experimentální stanovení Ktr se používá několik voltmetrů. Doporučuje se používat identické přístroje se stejnou třídou přesnosti.

Měření transformačního poměru

Metodiky

Vzorec pro transformační poměr transformátoru

Zařízení v této kategorii nepřeměňují energii na různé typy. Transformátory mění elektrické parametry. Speciální koeficient (Ktr) označuje odpovídající násobitel. Když je výstupní napětí větší než vstupní napětí, Ktr se stává menším než jedna. Takový transformátor se bude nazývat zvyšující transformátor. V opačném případě (Ktr = 220/110 = 2>1) – snižující transformátor.

Typy transformátorů a jejich koeficienty

Pro změnu parametrů definovaných projektem se používají odpovídající schémata zapojení a výpočtové vzorce:

• Primární vinutí je připojeno ke zdroji napájení paralelně (měřítko napětí): Ktru = Uin/Uout = N1/N2;
• podobná metoda, ale s ohledem na změnu odporu: Ktrz = Uin2/Uout2 = Z1/ Z2 = Ktru2;
• sériové zapojení pro škálování síly proudu: Ktri = Iin/Iout = N2/N1 (pro zvýšení přesnosti je třeba přičíst energetické ztráty, které se určují v klidovém režimu).

Vlastnosti účtování obratů

Při zvažování jednotlivých konstrukcí je třeba si uvědomit několik důležitých detailů. Energie se přenáší pomocí elektromagnetického pole. Jádro vyrobené z feromagnetického materiálu zlepšuje rozložení siločar. Tím se snižují související ztráty. I v tomto případě však jednotlivé čáry procházejí vzduchem. Je nutné vzít v úvahu vzájemný vliv různých závitů. Hlavní užitečné funkce plní část pole vytvořená ve vnitřním prostoru magnetického obvodu.