Zvyšovacie a znižovacie transformátory – problémy a riešenia
1. Transformátor má primárnu cievku a sekundárnu cievku s počtom slučiek 500 a 5000. Vstupné napätie je 220 V. Aké je výstupné napätie?
Známe:
Primárna cievka (N P ) = 500 slučiek
Sekundárna cievka (N s ) = 5000 slučiek
Primárne napätie (V P ) = 220 voltov
Požadované: Sekundárne napätie (V S )
riešenie:
V s / N s = V p / N p
V s / 5000 = 220 / 500
V s / 5000 = 0.44
V s = (0.44)(5000)
Vs = 2200 voltov
2. Transformátor má primárnu cievku s 1200 slučkami a sekundárnu cievku s 1000 slučkami. Ak je prúd v primárnej cievke 4 ampéry, aký je potom prúd v sekundárnej cievke?
Známe:
Primárna cievka (N P ) = 1200 slučiek
Sekundárna cievka (NS ) = 1000 slučiek
Prúd v primárnej cievke (I P ) = 4 ampéry
Hľadaný prúd: Prúd v sekundárnej cievke ( IS )
riešenie:
IS / IP = N P / N S
Prúd v sekundárnej cievke:
IS / 4 = 1200/1000
IS / 4 = 1.2
IS = 1.2 (4)
IS = 4.8 ampéra
3. Sekundárne napätie je 220 voltov a primárne napätie je 110 voltov, potom porovnanie sekundárnej cievky a primárnej cievky je…
Známe:
Sekundárne napätie (V S ) = 220 voltov
Primárne napätie (V P ) = 110 voltov
Hľadá sa: N S / N P
riešenie:
V S /V P = N S /N P
220/110 = N S / N P
22/11 = N S / N P
2/1 = N S / N P
12/6 = N S / N P
4. Na základe obrázku nižšie určte, aké je primárne napätie transformátora.
Známe:
Sekundárne napätie (V S ) = 24 voltov
Primárne slučky (N P alebo N 1 ) = 11 N
Sekundárne slučky (NS alebo N2 ) = 1 N = N
Požadované: Primárne napätie (V P )
riešenie:
V s / N s = V p / N p
24 / N = V p / 11 N
24 / 1 = V p / 11
24 = V p / 11
V p = (24)(11)
Vp = 264 voltov
5. Na základe obrázku nižšie určte, aké je vstupné napätie transformátora.
Známe:
Primárna cievka (N1 ) = 21 N
Sekundárna cievka (N2 ) = 3 N
Sekundárne napätie (V² ) = 20 voltov
Požadované: Primárne napätie (V 1 )
riešenie:
V2 / N2 = V1 / N1
20 / 3 N = V 1 / 21 N
20 / 1 = V 1 / 7
20 = V 1 / 7
V1 = (7)(20 )
V 1 = 140 voltov
6. Podľa obrázku nižšie, aký je počet sekundárnych slučiek transformátora?
Známe:
Primárne napätie (V P ) = 220 voltov
Primárne slučky (N P ) = 200 slučiek
Sekundárne napätie (V S ) = 1100 voltov
Hľadá sa: Sekundárne slučky (N S )
riešenie:
V s / N s = V p / N p
1100 voltov / N⋅s = 220 voltov / 200 slučiek
1100 / N s = 220 / 200
1100 / N s = 1.1
N s = 1100 / 1.1
N s = 1000 slučiek
7. Podľa obrázku nižšie, aký je počet sekundárnych slučiek transformátora?
Známe:
Primárne napätie (V P ) = 220 voltov
Primárne slučky (N P ) = 200 slučiek
Sekundárne napätie (V S ) = 1100 voltov
Hľadá sa: Sekundárne slučky (N S )
riešenie:
V s / N s = V p / N p
1100 / N S = 220 / 200
1100 / N S = 22 / 20
1100 / N S = 1.1
N S = 1100 / 1.1
N S = 1000
8.
| Transformer | Np | Ns | Vp | Vs | Ip | Is |
| 1 | 1000 | 120 | 12 | 0.4 | 2 | |
| 2 | 80 | 8 | 20 | 2 | 2.5 |
Na základe vyššie uvedenej tabuľky, ak je účinnosť oboch transformátorov rovnaká, teda 50 %, určte N₂s a I₂p.
riešenie:
Rovnica účinnosti transformátora:
Vypočítajte N s transformátora 1:
Vypočítajte I p transformátora 2:
9.
Na základe vyššie uvedeného obrázku, ktoré z nasledujúcich tvrdení o vyššie uvedenom obrázku je správne.
A. Obrázok 1 je zvyšujúci transformátor a obrázok 2 je znižujúci transformátor
B. Obrázok 1 je znižujúci transformátor a obrázok 2 je zvyšujúci transformátor
C. Obrázky 1 a 2 zobrazujú znižujúci transformátor
D. Obrázky 1 a 2 zobrazujú zvyšujúci transformátor
Riešenie
Zvyšovací transformátor slúži na zvýšenie elektrického napätia, zatiaľ čo znižovací transformátor na zníženie elektrického napätia. Na obrázku 1 je primárne napätie väčšie ako sekundárne napätie (20 voltov > 5 voltov), takže obrázok 1 je znižovací transformátor. Na obrázku 2 je primárne napätie menšie ako sekundárne napätie (5 voltov < 40 voltov), takže obrázok 2 je zvýšený transformátor.
Správna odpoveď je B.
10.
Ak má primárna cievka 800 slučiek, potom určte sekundárnu cievku.
Známe:
Primárne slučky = N p = 800 slučiek
Primárne napätie = V P = 220 voltov
Sekundárne napätie = V S = 55 voltov
Hľadá sa: Sekundárne slučky (N S )
riešenie:
V s / N s = V p / N p
55 / N s = 220 / 800
55 / N s = 22 / 80
N S = (80)(55) / 22
N S = 4400 / 22
N S = 200 slučiek
11.
Správne tvrdenie o transformátoroch P a Q je...
A. P je znižujúci transformátor, pretože Is < Ip
B. P je zvyšujúci transformátor, pretože V p < V s
C. Q je zvyšujúci transformátor, pretože V p > V s
D. Q je zvyšujúci transformátor, pretože Is > Ip
Riešenie
P je zvyšujúci transformátor, pretože primárne napätie (V p = 110 V) < sekundárne napätie (V s = 200 V).
Q je znižujúci transformátor, pretože primárne napätie (Vp = 220 V) > sekundárne napätie (Vs = 110 V).
Správna odpoveď je B.
- Aká je hlavná funkcia transformátora?
- OdpoveďPrimárnou funkciou transformátora je meniť napätie striedavého (AC) zdroja elektrickej energie. To sa dosahuje zvyšovaním (stupňovaním) alebo znižovaním (znížením) napätia podľa potrieb aplikácie.
- Aký je rozdiel medzi zvyšujúcimi a znižujúcimi transformátormi vo funkcii?
- OdpoveďZvyšovací transformátor zvyšuje napätie z primárnej do sekundárnej cievky, zatiaľ čo znižujúci transformátor znižuje napätie z primárnej do sekundárnej cievky.
- Aký je vzťah medzi počtom závitov v primárnej a sekundárnej cievke transformátora a jeho transformáciou napätia?
- OdpoveďTransformačný pomer napätia je priamo úmerný pomeru závitov. Ak má sekundárna cievka viac závitov ako primárna cievka, ide o zvyšujúci transformátor a naopak. Napätie v každej cievke je úmerné počtu závitov v danej cievke.
- Prečo je potrebné zvyšovať napätie pri prenose elektrickej energie na dlhé vzdialenosti?
- OdpoveďZvýšením napätia sa znižuje prúd pri danom výkone, čo následne znižuje odporové straty výkonu v prenosových vedeniach. Nižší prúd tiež znamená, že je možné použiť tenšie vodiče, ktoré sú lacnejšie a ľahšie sa s nimi manipuluje.
- Prečo domy zvyčajne dostávajú elektrinu s oveľa nižším napätím, ako je napätie používané na prenos?
- OdpoveďVyššie napätie, hoci je účinné na prenos, je nebezpečné pre domáce použitie. Preto sa predtým, ako sa elektrická energia dostane do domov, používajú znižovacie transformátory na zníženie napätia na bezpečnejšiu úroveň pre domáce spotrebiče a elektroniku.
- Stráca sa energia pri transformácii elektriny z jedného napätia na druhé v transformátore?
- OdpoveďIdeálne transformátory by nemali žiadne energetické straty, ale skutočné transformátory straty majú. Tieto straty sú spôsobené najmä odporovým ohrevom v cievkach a magnetickými stratami v jadre. Transformátory sú však vo všeobecnosti veľmi účinné, často nad 90 – 95 %.
- Aký je význam materiálu jadra transformátora?
- OdpoveďMateriál jadra zohráva významnú úlohu v účinnosti a funkcii transformátora. Zvyčajne je vyrobený zo železa alebo feritu, čo pomáha viesť magnetický tok medzi primárnou a sekundárnou cievkou. Vlastnosti materiálu jadra ovplyvňujú účinnosť transformátora, magnetické straty a schopnosť prenášať tok bez toho, aby sa nasýtil.
- Môžu transformátory pracovať s jednosmerným prúdom (DC)?
- OdpoveďNie, transformátory vyžadujú na indukciu napätia meniaci sa magnetický tok, ktorý je zabezpečený striedavým prúdom (AC). Pri jednosmernom prúde (DC), akonáhle sa prúd stabilizuje, nedochádza k žiadnej zmene magnetického toku, a preto sa v sekundárnej cievke neindukuje žiadne napätie.
- Prečo by sa mohol v elektronických zariadeniach, ako sú nabíjačky, používať znižujúci transformátor?
- OdpoveďMnohé elektronické zariadenia pracujú s nižším napätím ako štandardná domáca sieť. Znižujúci transformátor v nabíjačke alebo adaptéri znižuje napätie na úroveň vhodnú pre zariadenie, čím zabezpečuje jeho bezpečnú a efektívnu prevádzku.
- Ako zmeny zaťaženia (napríklad používanie väčšieho alebo menšieho počtu spotrebičov) ovplyvňujú výstupné napätie transformátora?
- OdpoveďV ideálnom transformátore by zmeny zaťaženia neovplyvnili výstupné napätie. Avšak v reálnych transformátoroch môže v dôsledku vnútorných odporov a reaktancií výstupné napätie pri vysokom zaťažení mierne klesnúť a pri nízkom zaťažení mierne stúpnuť.
