Téma č. 7 OVERENIE VLASTNOSTÍ A POUŽITIE TRANSFORMÁTOROV

Úloha 7.1

• Charakterizujte transformátor a vymenujte jeho druhy a konštrukčné časti.
• Pomocou modelového obrázku vysvetlite princíp činnosti jednofázového transformátora.

Úloha 7.2

• Charakterizujte jednotlivé prevádzkové stavy transformátora a popíšte ich vlastnosti.
• Charakterizujte napätie nakrátko a jeho význam.
• Uveďte prevod transformátora.

Úloha 7.3.

• Vyhodnoťte spôsoby snímania elektrických veličín.
• Definujte prevodník.
• Popíšte činnosť elektrohydraulického a elektropneumatického prevodníka

Téma č. 7 / Prehľad úloh

Transformátor - netočivý stroj, ktorý transformáciou mení parametre elektrickej energie, hodnoty napätia a prúdu.

Teslov transformátor

Úlohou transformátora je prenášať elektrický výkon pri najmenších stratách.

Druhy TR - rozdelenie:

• podľa počtu fáz - 1-fázové, 3-fázové
• usporiadania magnetického obvodu - jadrový, plášťový, rámový, rozptýlový, ideálny
• počtu vinutí a ich zapojenia - súosové, striedavé, pravotočivé a ľavotočivé
• pomeru závitov vstupného a výstupného vinutia -
• spôsobu chladenia

Hlavné časti TR:

1. magnetický obvod (Prečo je magnetický obvod zložený z plechov?)
2. elektrický obvod - vstupné a výstupné vinutia
3. mechanická časť - konštrukcia
4. chladiaca nádoba s príslušenstvom

Základom činnosti je jav elektromagnetickej indukcie.

indukované napätie:

u_i = N . dΦ / dt [V; Wb, s]

Na vstupné svorky vinutia sa pripája striedavé napätie. Prechodom prúdu cievkou sa vybudí magnetický tok Φ s rovnakou frekvenciou ako vstupné napätie, ktorý sa uzatvára magnetický obvodom. Časová zmena indukuje vo vstupnej a výstupnej cievky napätie. Smery indukovaných napätí a prúdov vyplývajú z Lenzovho zákona. Vstupné vinutie transformátora pracuje ako spotrebič a výstupné vinutie ako zdroj.

1. stav naprázdno - transformátor pracuje v stave naprázdno vtedy, ak má svorky vstupného napätia pripojené na zdroj striedavého napätia a svorky výstupného vinutia rozpojené (prúd naprázdno, straty naprázdno, účinník naprázdno).
2. stav nakrátko - transformátor pracuje nakrátko vtedy, keď na jeho vstupné svorky pripojíme zdroj striedavého napätia a výstupné vinutie sa spojí bezodporovou spojkou.
3. prevádzkový stav - transformátor pracuje pri zaťažení vtedy, ak na jeho vstupné vinutie pripojíme zdroj striedavého prúdu a na svorky výstupného napätia záťaž. Charakter záťaže - činný, indukčný, kapacitný, impedančný.

Chod transformátora nakrátko je havarijný a nevyhovujúci. Pri tomto stave TR nemôže dlho pracovať bez poškodenia, preto sa musí pred skratmi chrániť. Skratový prúd má tepelné a dynamické účinky.

✓Napätie nakrátko (Uk) transformátora

Prevod TR je bezrozmerné číslo - pomer napätí, prúdov, počtu závitov.

Pomer indukovaných napätí vo vstupnom a výstupnom vinutí je prevod p. Napätia sú priamoúmerné počtu závitov a nepriamoúmerné veľkosti prúdom vo vinutiach.

p = U₁ / U₂ = N₁ / N₂ = I₂ / I₁

p > 1 : znižujúci

P < 1 : zvyšujúci

P = 1 : oddeľujúci

Meranie napäťoveho prevodu

Pri meraní primárne vinutie napájame zníženým napätím 0,1 až 0,7 násobok menovitého napätia cez regulačný transformátor. Na sekundárnu stranu pripojíme voltmeter s veľkým vnútorným odporom.

Napäťový prevod určíme zo vzťahu:

p = U₁ / U₂

Meranie napäťového prevodu transformátora

merací systém

Snímač – člen meracieho reťazca - kontakt s meraným objektom.

Aktívne a pasívne snímače.

• 1. Odporové
  • kontaktové,
  • tenzometrické (deformácie, tlak),
  • teplotné,
  • polovodičové (meranie teploty).
• 2. Kapacitné (meranie výšky hladiny)
• 3. Indukčné (meranie posunutia)
• 4. Optoelektronické.
• 5. Piezoelektrické
• 6. Termoelektrické

Photoelectric Sensor	kapacitný sensor	Hallov senzor

Analógovo-digitálny prevodník A/D alebo analógovo-číslicový prevodník ADC.

Prevodník – prevádza, mení signál zo snímacej časti na iný. Napr. mení analógový signál na číslicový.

merací systém

Prevodník je zariadenie, ktoré mení jednu formu energie alebo signálu na inú. V elektronike a elektrotechnike sa prevodníky používajú na transformáciu signálov z jedného formátu na iný, aby boli kompatibilné s rôznymi zariadeniami alebo systémami. Základné charakteristiky prevodníkov: * Vstup a výstup: Prevodník má vstup, kde prijíma pôvodný signál, a výstup, kde poskytuje transformovaný signál. * Transformácia: Prevodník vykonáva transformáciu signálu, ktorá môže zahŕňať zmenu napätia, prúdu, frekvencie, formátu alebo iných vlastností.

• Rôzne typy: Existuje mnoho rôznych typov prevodníkov, ktoré sú navrhnuté na špecifické účely.

Príklady prevodníkov:

• Analógovo-digitálny prevodník (ADC): Premieňa analógový signál (napr. z mikrofónu) na digitálny signál (napr. pre počítačové spracovanie).
• Digitálno-analógový prevodník (DAC): Premieňa digitálny signál (napr. z počítača) na analógový signál (napr. pre reproduktory).
• AC/DC prevodník: Premieňa striedavý prúd (AC) na jednosmerný prúd (DC).
• DC/DC prevodník: Premieňa jednosmerný prúd (DC) z jedného napätia na iné.
• Frekvenčný prevodník: Premieňa frekvenciu signálu.
• Snímač (senzor): Premieňa fyzikálnu veličinu(teplota, tlak, svetlo…) na elektrický signál.

Použitie prevodníkov:

• Prevodníky sa používajú v širokom spektre aplikácií, vrátane:
  • Spotrebnej elektroniky (napr. audio a video zariadenia)
  • Priemyselnej automatizácie
  • Telekomunikácií
  • Lekárskej techniky
  • Merenia a regulácie.

Prevodník prúd/tlak nebo napätie/tlak sa používa pre prevod jednosmerného vstupného signálu na pneumatický výstupný signál.

Prvok medzi elektrickými meracími zariadeniami a pneumatickými ovládacími jednotkami, alebo medzi elektrickými riadiacimi zariadeniami a pneumatickými regulačnými ventilmi.