Jednofázové transformátory

Jednofázový transformátor je tvořen dvěma cívkami - primární a sekundární, které jsou umístěny na společném ocelovém jádře z měkké oceli. Jedná se o jádro listové, které je tvořeno navzájem izolovanými plechy, aby se zabránilo vzniku vířivých proudů, které by zvětšovaly ztráty.

Primární cívka je připojena ke zdroji střídavého napětí a prochází jí střídavý proud . Ten vytváří v jádře transformátoru proměnné magnetické pole a v libovolném závitu primární nebo sekundární cívky se indukuje napětí . Závity cívek jsou spojeny za sebou, takže napětí na jednotlivých závitech se sčítají. Celkové napětí na primární cívce s závity je , na sekundární cívce s závity bude napětí .

Má-li primární cívka zanedbatelný odpor, má indukované napětí stejnou hodnotu jako napětí připojeného zdroje, ale má opačnou fázi. Pro poměr efektivních hodnot indukovaných napětí odtud vyplývá rovnice transformátoru: . Veličina se nazývá transformační poměr transformátoru.

Obr. 212

Pro k mohou nastat tyto případy:

1. - transformace nahoru

Dochází k ní v elektrárnách, v nichž se vyrobené napětí transformuje před přenosem na vysoké.

2. - transformace dolů

Používá se v městských rozvodnách, v adaptérech mobilních telefonů, …

Rovnice transformátoru byla odvozena za zjednodušených podmínek - neuvažovali jsme ztráty vznikající přeměnou elektrické energie na vnitřní energii vinutí a jádra transformátoru, … Transformátor pracoval bez zatížení, naprázdno - sekundárním vinutím neprocházel žádný proud (=0). Odebíráme-li ze sekundárního vinutí proud, zvětšuje se také proud primárního vinutí. Přestože jsou odpory cívek malé, vznikají ve vinutí ztráty, a proto bývá sekundární napětí zatíženého transformátoru o 2 % až 10 % menší, než odpovídá transformačnímu poměru. V transformátorech vznikají ztráty zahříváním vodičů cívek, vířivými proudy a periodickým magnetováním jádra. Účinnost malých transformátorů proto bývá 90 % až 95 %, velkých až 98 %.

V souladu se zákonem zachování energie musí být výkon v primárním vinutí transformátoru (tzv. příkon) při zanedbatelných ztrátách roven jeho výkonu v sekundární části (za předpokladu, že je transformátor plně zatížen a zátěž má jen rezistanci). Pro činné výkony tedy platí: . Po dosazení dostáváme . Za uvedených podmínek jsou hodnoty a malé (a proto ) a tedy platí .

Jednofázové transformátory se používají tam, kde je nutno měnit hodnotu proudů nebo napětí (rozhlasové přijímače, televizory, měřící přístroje, …).