transof. fizyka

advertisement
Zjawisko indukcji elektromagnetycznej polega na powstawaniu prądów elektrycznych w
zamkniętym obwodzie podczas przemieszczania się względem siebie źródła pola
magnetycznego i tego zamkniętego obwodu. Mówimy, że w obwodzie jest indukowana siła
elektromotoryczna (SEM indukcji), która wywołuje przepływ prądu indukcyjnego.
Prawo indukcji Faradaya stosuje się do trzech różnych sytuacji fizycznych:
 Nieruchoma pętla, względem której porusza się źródło pola magnetycznego (mamy tzw.
elektryczną SEM).
 Przewód w kształcie pętli porusza się w obszarze pola magnetycznego (magnetyczna
SEM).
 Nieruchoma pętla i nieruchome źródło pola magnetycznego lecz zmienia się prąd, który
jest źródłem pola magnetycznego (także elektryczna SEM).
Reguła Lenza Prąd indukowany ma taki kierunek, że przeciwstawia się zmianie, która go
wywołała. Kierunek prądu indukowanego w pętli (rysunek) zależy od tego czy strumień
rośnie czy maleje (zbliżamy czy oddalamy magnes). Ta reguła dotyczy prądów
indukowanych.
v
S
N
I
v
S
N
I
Przesunięcie fazowe jest to różnica pomiędzy wartościami fazy dwóch okresowych ruchów
drgających (np. fali lub dowolnego innego okresowego przebiegu czasowego). Ponieważ faza
fali zazwyczaj podawana jest w radianach lub w stopniach kątowych również i przesunięcie
fazowe wyrażone jest w tych samych jednostkach. W niektórych przypadkach przesunięcie
fazowe może być wyrażone również w jednostkach czasu lub częściach okresu.
Przekładnia transformatora - liczba określająca stosunek wartości napięcia wtórnego do
pierwotnego w transformatorze. Dla transformatora idealnego przekładnia, zazwyczaj
oznaczaną grecką literą η, jest równa:
gdzie:





n - liczba zwojów uzwojenia
U - napięcie elektryczne
I - natężenie prądu elektrycznego
wej - strona pierwotna (stosuje się również oznaczenie 1)
wyj - strona wtórna (stosuje się również oznaczenie 2)
W transformatorze rzeczywistym powyższe zależności nie są ścisłe i wartość przekładni
obliczana jest w zależności od przeznaczenia i zastosowania transformatora. Dla przykładu, w
transformatorach energetycznych przekładnia jest wyznaczana ze stosunków napięć, w
przekładnikach prądowych ze stosunku prądów, a a transformatorach używanych do
dopasowania impedancji ze stosunku liczby zwojów.
Transformator (z łac. transformare – przekształcać) – maszyna elektryczna służąca do
przenoszenia energii elektrycznej prądu przemiennego drogą indukcji z jednego obwodu
elektrycznego do drugiego, z zachowaniem pierwotnej częstotliwości. Zwykle zmieniane jest
równocześnie napięcie elektryczne (wyjątek stanowi transformator separacyjny, w którym
napięcie nie ulega zmianie). Transformator umożliwia w ten sposób na przykład zmianę
napięcia panującego w sieci wysokiego napięcia, które jest odpowiednie do przesyłania
energii elektrycznej na duże odległości, na niskie napięcie, do którego dostosowane są
poszczególne odbiorniki. W sieci elektroenergetycznej zmiana napięcia zachodzi
kilkustopniowo w stacjach transformatorowych. Z kolei w elektrowniach, gdzie napięcie
generatora zawiera się w granicach od 6 kV do dwudziestu kilku kV, stosuje się
transformatory blokowe. Podwyższają one napięcia z poziomu napięcia generatora, na
poziom sieci przesyłowej (z reguły 220 lub 400 kV)[1].
Transformator zbudowany jest z dwóch lub więcej cewek (zwanych uzwojeniami),
nawiniętych na wspólny rdzeń magnetyczny wykonany zazwyczaj z materiału
ferromagnetycznego. Oba obwody są zazwyczaj odseparowane galwanicznie, co oznacza, że
nie ma połączenia elektrycznego pomiędzy uzwojeniami, a energia przekazywana jest przez
pole magnetyczne. Wyjątkiem jest autotransformator, w którym uzwojenie pierwotne i
uzwojenie wtórne posiadają część wspólną i są ze sobą połączone galwanicznie.
Zasada działania Jedno z uzwojeń (zwane pierwotnym) podłączone jest do źródła prądu
przemiennego. Powoduje to przepływ w nim prądu przemiennego. Przemienny prąd
wywołuje powstanie zmiennego pola magnetycznego. Zmienny strumień pola
magnetycznego, przewodzony przez rdzeń transformatora, przepływa przez pozostałe cewki
(zwane wtórnymi). Zmiana strumienia pola magnetycznego w cewkach wtórnych wywołuje
zjawisko indukcji elektromagnetycznej – powstaje w nich zmienna siła elektromotoryczna
(napięcie). Jeżeli pominie się opór uzwojeń oraz pojemności między zwojami uzwojeń i
przyjmie się, że cały strumień magnetyczny wytworzony w uzwojeniu pierwotnym przenika
przez rdzeń do uzwojenia wtórnego (nie ma strat pola magnetycznego na promieniowanie), to
taki transformator nazywamy idealnym. Dla transformatora idealnego obowiązuje wzór:
gdzie:
U – napięcie elektryczne,
I – natężenie prądu elektrycznego,
n – liczba zwojów,
indeks we – strona pierwotna (stosuje się również indeks – 1),
indeks wy – strona wtórna (stosuje się również indeks – 2).
Zależność pomiędzy natężeniami i napięciami wynika z wyżej opisanych zależności i z
zasady zachowania energii. W tym przypadku sprowadza się to do równości mocy wejściowej
i wyjściowej:
Poniższy stosunek:
nazywamy przekładnią transformatora. Jeżeli liczba zwojów uzwojenia wtórnego jest
mniejsza od liczby zwojów uzwojenia pierwotnego, to indukowane napięcie jest niższe od
napięcia pierwotnego, taki transformator nazywa się obniżającym napięcie. Jeżeli liczba
zwojów po stronie uzwojenia wtórnego jest większa od liczby zwojów po stronie uzwojenia
pierwotnego, to napięcie wtórne jest wyższe od pierwotnego, a taki transformator nazywa się
transformatorem podwyższającym napięcie.
Prądem przemiennym-nazywamy taki prąd, którego wartośc natężenia i kierunek przepływu
zmieniają się okresowo. Najczęściej spotykanym prądem przemiennym jest prąd sinusoidalny
Natężeniem skutecznym-prądu przemiennego nazywamy natężenie takiego prądu stałego,
którego moc jest równa mocy rozważanego prądu przemiennego(prąd stały o takim natężeniu
wykona w jednostce czasu pracę o takiej samej wartości jak dany prąd przemienny)
Isk=Im/pierw2
Isk-natezenie
skuteczne,
Im-natezenie
max
Napięciem skutecznym-prądu przemiennego nazywamy napięcie takiego prądu stałego, który
ma
taką
samą
moc
jak
dany
prąd
przemienny.
Usk=Um/pierw2
Usk-napiecie
skuteczne,
Um-napiecie
max
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

Create flashcards