Zhrnutie na Elektrické transformátory a ich prevádzka

## Úvod Transformátory sú základné elektrické stroje, ktoré pomocou elektromagnetickej indukcie menia veľkosť striedavého napätia alebo prúdu pri zachovaní frekvencie. Poznáme ich vo všetkých častiach energetických sústav — od výroby a prenosu až po domáce napájanie elektroniky. > **Definícia:** Transformátor je elektrický stroj, ktorý pomocou elektromagnetickej indukcie mení veľkosť striedavého napätia alebo prúdu medzi dvoma alebo viacerými obvodmi pri zachovaní frekvencie. ## Základné účely transformátora - Zvyšovanie alebo znižovanie napätia v elektrických sieťach - Oddelenie obvodov (izolačný transformátor) - Meranie (meracie transformátory napätia a prúdu) - Napájanie elektronických zariadení ## Rozdelenie podľa konštrukcie magnetického jadra ### Typy jadier | Typ | Popis | Výhody | Použitie | |---|---|---|---| | Stĺpové (kolumnové) | Vinutia sú umiestnené na stĺpoch jadra | Ľahšia výroba a servis | Distribučné transformátory | | Plášťové | Jadro obklopuje vinutia z viacerých strán | Lepšie magnetické spojenie | Priemyselné stroje | | Toroidné (prstencové) | Kruhové jadro s vinutím na prstenci | Malé straty, tichá prevádzka, kompaktné | Audio, citlivé elektronické zdroje | > **Poznámka:** Toroidné jadro má často nižšie jadrové straty a lepšiu mechanickú stabilitu, ale náročnejšiu výrobu vinutia. ## Princíp činnosti Transformátor pracuje na princípe elektromagnetickej indukcie: 1. Na primárne vinutie privedieme striedavé napätie, ktoré vytvára premenný magnetický tok v jadre. 2. Tento tok pretína sekundárne vinutie a v ňom sa indukuje striedavé napätie. > **Vzťah medzi počtom závitov a napätím:** Veľkosť napätia na vinutí je úmerná počtu závitov. Ak je $N_1$ počet závitov primáru a $N_2$ sekundáru, potom platí pomer napätí $$\frac{U_1}{U_2} = \frac{N_1}{N_2}$$ Teda viac závitov na sekundári znamená vyššie výstupné napätie (zvyšovací transformátor) a menej závitov znižuje napätie (znižovací transformátor). ## Prevádzkové stavy transformátora 1. Naprázdno (bez záťaže) - Sekundárne vinutie nie je zaťažené. Preteká len magnetizačný prúd a v jadre sa vytvára magnetický tok. 2. Stav nakrátko - Sekundárne vinutie je skratované. Používa sa len krátkodobo na meranie a skúšky. 3. Zaťažený transformátor - Na sekundár je pripojená záťaž a cez obe vinutia pretekajú prúdy. > **Dôležité:** Pri zaťažení sa okrem magnetizačného prúdu objavia účinné prúdy oboma vinutiami, ktoré menia rozloženie tokov v jadre. ## Trojfázové zapojenia a ich schémy Primárne a sekundárne vinutia môžu byť zapojené tromi základnými spôsobmi: 1. Hviezda (Y / y) 2. Trojuholník (D / d) 3. Lomená hviezda (Z) ### Porovnanie zapojení | Zapojenie | Počet vodičov | Nulový bod | Použitie | |---|---:|---|---| | Hviezda (Y) | 4 alebo 5 vodičová sústava | Áno | Napájanie malého až stredného výkonu so symetrickou záťažou | | Trojuholník (D) | 3 vodičová sústava | Nie | Prenosové vedenia VVN a ZVN, veľké výkony | | Lomená hviezda (Z) | 3 s rozdielnym odberom | Čiastočný nulový bod cez vetvy | Koncové distribučné vedenia pri nesymetrických záťažiach | > **Praktický príklad:** Pre mestskú distribúciu by sme často použili hviezdné zapojenie, aby sme mali prístup k nulovému vodiču pre 230/400 V sústavy. Pre prenos vysokých napätí na veľké vzdialenosti sa častejšie používa trojuholník. ## Paralelná spolupráca transformátorov Paralelná spolupráca znamená, že viac transformátorov napája jednu spoločnú sústavu sekundárnych svoriek. Výhody: - Zvýšenie dostupného výkonu - Záloha pri poruche jedného transformátora - Možnosť odstavenia menších transformátorov pri malom odbere (úspora) - Flexibilita prevádzky a jednoduchšie riadenie zaťaženia Podmienky pre paralelnú prevádzku: 1. Rovnaké menovité napätia na primári a sekundári (rovnaký transformačný pomer) 2. Rovnaké percentuálne skratové napätie 3. Rovnaký fázový uhol (výstupné napätia musia byť vo fáze) 4. Približne rovnaký výkon > **Hodinový uhol:** Hodinový uhol vyjadruje fázový posun výstupného napätia transfo