transformační poměr (převod) - základní škola ... · penÍze eu ŠkolÁm č. projektu...
TRANSCRIPT
www.isstechn.cz 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
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
www.isstechn.cz 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
Transformační poměr (převod)
Transformační poměr (převod) transformátoru
• Udává vzájemný poměr počtu závitů primární a sekundární cívky
• Pro transformační poměr p platí vztah :
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 :
1
2
N
Np
1
2
1
2
U
U
N
Np
www.isstechn.cz 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
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 :
kde a
• Protože je stejná frekvence pro obě střídavá napětí, platí i cosφ1 = cosφ2 a
pak lze psát :
* Při transformaci jsou proudy a napětí v nepřímém poměru !
Kompletní vztah pro vyjádření převodového poměru :
2
1
1
2
1
2
I
I
U
U
N
Np
1111 cos IUP 2222 cos IUP
21 PP
22211 coscos IUIU
2211 IUIU 2
1
1
2
I
I
U
U
Primár: N1 – závity [záv], U1 – napětí [V], I1 - proud [A]
Sekundár: N2 – závity [záv], U2 – napětí [V], I2 - proud [A]
www.isstechn.cz 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
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
www.isstechn.cz 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
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
Sekundární vinutí bude mít 63 závitů
2
1
1
2
1
2
I
I
U
U
N
Np
1
2
1
2
U
U
N
Np 2112 UNUN
1
212
U
UNN závN 63
230
14400
230
12.1200
230
1212002
www.isstechn.cz 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
Transformační poměr (převod)
Příklad 2:
Jaké napětí naměříme na sekundárním vinutí síťového transformátoru,
když jeho primární vinutí má 1000 závitů a sekundární 200 závitů ?
www.isstechn.cz 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
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
Na sekundárním vinutí transformátoru naměříme napětí 46V
2
1
1
2
1
2
I
I
U
U
N
Np
1
2
1
2
U
U
N
Np 2112 UNUN
1
212
N
NUU V
záv
závVU 46
5
1.230
1000
2002302
www.isstechn.cz 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
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 ?
www.isstechn.cz 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
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
Transformátor bude ze sítě odebírat proud 0,21A
2
1
1
2
1
2
I
I
U
U
N
Np
1
2
2
1
U
U
I
Ip 2211 UIUI
1
221
U
UII A
V
VAI 21,0
230
24.2
230
2421
www.isstechn.cz 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
Test - 5
1. Co udává transformační poměr ?
2. Zapište vztah pro výpočet příkonu transformátoru P1 = ?
3. Zapište vztah pro výpočet výkonu ideálního transformátoru P2 = ?
4. Zapište kompletní vztah pro vyjádření převodového (transformačního) poměru transformátoru
5. Za jakých podmínek transformátor napětí zvyšuje ? Jaký bude poměr p ?
6. Za jakých podmínek transformátor napětí zvyšuje ? Jaký bude poměr p ?
www.isstechn.cz 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
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
www.isstechn.cz 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
[1] „Příručka pro elektrotechnika“ – Ing.Klaus Tkotz a kol., vydalo nakladatelství Europa-
Sobotáles cz. s.r.o., Praha 10 v roce 2006 (ISBN 80-86706-13-3)
[2] „Praktická elektrotechnika“ – Petr Bastian a kol., vydalo nakladatelství Europa-
Sobotáles 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/
www.isstechn.cz
ISŠT Mělník
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
Použitá literatura: