Bizony√°ra sokan tal√°lkoztatok m√°r a transzform√°tor fogalm√°val. Mit √©rdemes tudni errŇĎl az elektronikai elemrŇĎl - hogyan haszn√°lhat√≥ az √°ramk√∂rben? Mik√©pp ker√ľl elŇĎ az √©retts√©gi vizsg√°kon, a k√ľl√∂n√©le sz√°monk√©r√©sek alkalm√°val, valamint a technol√≥giai ipar vil√°g√°ban? √ćme, suli blogunk leg√ļjabb √≠r√°sa, cikke k√∂vetkezik. 

A transzform√°tor egy olyan eleme a mai elektronik√°nak, amely n√©lk√ľl az √©let√ľnket j√≥form√°n el sem tudn√°nk k√©pzelni. Az aut√≥elektronika imm√°r √©vsz√°zadok √≥ta haszn√°lja a transzform√°torokat, hiszen sz√ľks√©g van arra valamilyen m√≥don, hogy k√©t √°ramk√∂r k√∂z√∂tt elektrom√°gnenes √ļton energi√°t k√∂zvet√≠ts√ľnk. A mai h√°ztart√°sokban is rengeteg helyen megfigyelhetŇĎ a transzform√°tor, hiszen a 230V-os fesz√ľlts√©g rengeteg k√©sz√ľl√©k sz√°m√°ra magas. A villamos h√°l√≥zatok fesz√ľlts√©gszintj√©nek a megv√°ltoztat√°s√°ra is haszn√°lj√°k.

A transzform√°tor √©rintŇĎlegesen r√©sze a fizika √©retts√©gi tananyagnak is: m√©g akkor is √≠gy van, ha csup√°n n√©h√°ny fontos dologgal √©rdemes tiszt√°ban lenn√ľnk a transzform√°torokkal kapcsolatban. √Čppen ez√©rt szerett√ľk volna ezt a kis √∂sszefoglal√≥ √≠r√°st l√©trehozni. 

A transzform√°tor fogalma

A transzform√°tor egy olyan villamos g√©p, amely arra haszn√°lhat√≥, hogy k√©t √°ramk√∂r k√∂z√∂tt elektromos energi√°t k√∂zvet√≠ts√ľnk. Bizony√°ra te is hallott√°l m√°r az egyszerŇĪ √°ramk√∂r√∂krŇĎl, ahol ellen√°ll√°sokb√≥l, √©s egy fesz√ľlts√©g gener√°torb√≥l (t√°pfesz√ľlts√©g) k√©sz√≠t√ľnk soros √©s p√°rhuzamos kapcsol√°sokat. A transzform√°tor arra val√≥, hogy ezek k√∂z√∂tt elektrom√°gneses √ļton energi√°t k√∂zvet√≠ts√ľnk. Az elektrom√°gneses indukci√≥ elv√©n mŇĪk√∂dik. A transzform√°torban nem tal√°lhat√≥ mozg√≥ alkatr√©sz.

A transzformátor részei

A transzform√°tor k√∂z√∂s z√°rt vasmagra cs√©v√©lt k√©t tekercsbŇĎl √°ll. Az elektromos energi√°t felvevŇĎ tekercset primer tekercsnek, az elektromos energi√°t lead√≥t szekunder tekercsnek nevezz√ľk. A z√°rt vasmag feladata, hogy a v√°ltoz√≥ m√°gneses mezŇĎt minim√°lis vesztes√©ggel a primer tekercsrŇĎl a szekunder tekercsre vezesse √°t.

Transzformátor az energia távközlésben

Mi az a primer áramkör és szekunder áramkör?

A transzform√°tor primer √°ramk√∂re az az √°ramk√∂r, amely energi√°t k√∂zvet√≠t (primer oldal). Az az √°ramk√∂r, ahov√° az energia √©rkezik, az a szekunder √°ramk√∂r (szekunder oldal). A k√©t oldal teljes√≠tm√©nye ellent√©tes elŇĎjelŇĪ, de nagys√°guk megegyezik.

A transzform√°tor mŇĪk√∂d√©se

A transzform√°tor mŇĪk√∂d√©sekor a primer oldalon a v√°lt√≥√°ram a nyitott vagy z√°rt vasmagban v√°ltakoz√≥ m√°gneses fluxust kelt, ami a szekunder oldalon fesz√ľlts√©get induk√°l. Amennyiben a szekunder oldalra villamos terhel√©st kapcsolunk, ott megindul a szekunder √°ram, √≠gy val√≥sul meg az energia√°tvitel. A primer oldali v√°ltakoz√≥√°ram√ļ t√°pl√°l√°s fontos alapfelt√©tele a transzform√°tor mŇĪk√∂d√©s√©nek, hiszen ha nincs v√°lt√≥√°ram, akkor a szekunder oldalon sem fog fesz√ľlts√©g keletkezni.

A k√©t √°ramk√∂rben a frekvencia azonos, √©s a fesz√ľlts√©g megegyezik a tekercsek menetsz√°m√°val.

A transzform√°tor egyenletei

A transzform√°tor egyenletei

Jel√∂lj√ľk U1-el √©s U2-vel a transzform√°tor k√©t-k√©t oldal√°n levŇĎ fesz√ľlts√©get, valamint N1-el √©s N2-vel a primer √©s szekunder tekercs menetsz√°m√°t. Ekkor az al√°bbi √∂sszef√ľgg√©sek lesznek √©rv√©nyesek:

Primer √©s szekunder fesz√ľlts√©g kapcsolata

Mivel a fluxus ugyanaz a primer tekercsen is, ezért

Fluxus egyenlet

Amennyiben a k√©t egyenletet elosztjuk egym√°ssal, azonnal ad√≥dik a legfontosabb √∂sszef√ľgg√©s a transzform√°torokra vonatkoz√≥an. Az egyenlet alapj√°n egy√©rtelmŇĪen kijelenthetŇĎ, hogy a menetsz√°m n√∂vel√©s√©vel a fesz√ľlts√©g is n√∂vekszik, √©s ford√≠tva. Feltranszform√°l√°sr√≥l akkor besz√©l√ľnk, ha a fesz√ľlts√©g megnŇĎ, √©s letranszform√°l√°sr√≥l akkor, ha a fesz√ľlts√©g cs√∂kken. A gyakorlatban ennek hatalmas jelentŇĎs√©ge van ‚Äď 220 V-n√°l magasabb fesz√ľlts√©g l√©trehoz√°sakor besz√©l√ľnk feltranszform√°l√°sr√≥l, egy√©bk√©nt pedig letranszform√°l√°sr√≥l. Amikor bizonyos h√°ztart√°si berendez√©seinknek a h√°l√≥zati fesz√ľlts√©g t√ļl magas, akkor van sz√ľks√©g letranszform√°l√°sra, egy√©bk√©nt pedig feltranszform√°l√°sra.

Két egyenlet elosztva egymással

A primer √©s szekunder oldal teljes√≠tm√©nye ide√°lis esetben megegyezik. Mivel a transzform√°tor hat√°sfoka a P = U * I egyenlettel hat√°rozhat√≥ meg, ez√©rt az al√°bbi √∂sszef√ľgg√©s √©rv√©nyes egy ide√°lis, vesztes√©gmentes transzform√°tor eset√©n:

Veszteségmentes transzformátor

Mekkora az ide√°lis transzform√°tor √°ram√°tt√©tele? Milyen √∂sszef√ľgg√©s lelhetŇĎ fel a menetsz√°mok, √©s az √°ramerŇĎss√©gek k√∂z√∂tt? Ez Maxwell I. egyenlet√©bŇĎl vezethetŇĎ le. A levezet√©s mellŇĎz√©se n√©lk√ľl az egyenlet, mely egy√©rtelmŇĪ kapcsolatot teremt az √°ramerŇĎss√©gek √©s menetsz√°mok k√∂z√∂tt:

Ideális áttétel

Fontos megjegyezni, hogy a val√≥s√°gban egy transzform√°tornak t√∂bb primer √©s szekunder tekercse is lehet. Ez nagyon v√°ltozatoss√°gra ad lehetŇĎs√©get a kivezetett fesz√ľlts√©gek, illetve bet√°pl√°lt fesz√ľlts√©gek sz√°m√°t illetŇĎen.

A transzform√°tor hat√°sfoka

A transzform√°tor feladata, hogy ez min√©l jobb hat√°sfokkal val√≥suljon meg az energia√°tvitel - hat√°sfoka k√∂zel 100%. Az egyik legjobb hat√°sfok√ļ villamos g√©p, nagyon minim√°lis energiavesztes√©g l√©p fel a mŇĪk√∂d√©se sor√°n.

Ha valaki arra lenne kíváncsi, hogy pontosan mégis milyen veszteségekkel lehet számolni, akkor az alábbiakat lehetne megemlíteni:

  • Dielektromos vesztes√©g
  • R√∂vidrez√°r√°si vesztes√©g
  • √úresj√°r√°si vesztes√©g (vasvesztes√©g)
  • HŇĎvesztes√©g

Az energiamegmarad√°s a transzform√°torokn√°l √ļgy √©rtelmezhetŇĎ, hogy a primer √©s szekunder tekercsben azonos idŇĎ alatt l√©trej√∂vŇĎ elektromos energiav√°ltoz√°sok nagys√°ga egyenlŇĎ.

Mit érdemes tudni a vasmagról?

Egy transzform√°torban a z√°rt vasmag szerepe, hogy a v√°ltoz√≥ m√°gneses mezŇĎt lehetŇĎleg vesztes√©gmentesen √°tvezesse a primer oldalr√≥l a szekunder oldalra. Amikor az indukci√≥ jelens√©ge fell√©p, a fell√©pŇĎ indukci√≥ a vasmagban is √°ramot induk√°l. Ez az √°ram az √ļgynevezett √∂rv√©ny√°ram. A t√∂m√∂r testek eset√©n ez az √∂rv√©ny√°ram rengeteg vesztes√©get termel. A hatalmas vesztes√©gek miatt nem t√∂m√∂r vasb√≥l k√©sz√≠tik a vasmagot, hanem v√©kony, szigetelŇĎ r√©teggel ell√°tott lemezekbŇĎl. √ćgy a vesztes√©g minimaliz√°lhat√≥. A vasmag megfelelŇĎ gy√°rt√°s√°l √©s elŇĎ√°ll√≠t√°s√°val ak√°r 97-98%-os hat√°sfok is k√∂nnyed√©n el√©rhetŇĎ.

Mi√©rt haszn√°lj√°k a villamos energia nagy t√°vols√°gokra t√∂rt√©nŇĎ tov√°bb√≠t√°s√°ra?

Ha nagyon egyszerŇĪen szeretn√©nk v√°laszt adni erre a k√©rd√©sre, akkor azt mondhatn√°nk, hogy az√©rt, mert hihetetlen√ľl gazdas√°gos. A transzform√°tor remek√ľl felhaszn√°lhat√≥ a nagyteljes√≠tm√©nyŇĪ h√°l√≥zatok fesz√ľlts√©gszintj√©nek megv√°ltoztat√°s√°ra. Hiszen, ha azonos teljes√≠tm√©nyt szeretn√©nk √°tvinni, akkor magasabb fesz√ľlts√©g mellett kisebb √°ramerŇĎss√©g sz√ľks√©ges, ezzel az Ohmos vesztes√©g jelentŇĎsen cs√∂kkenthetŇĎ.

A transzformátor feltalálói

Ki a transzform√°tor feltal√°l√≥ja? Hab√°r Michael Faraday 1831-ben m√°r kor√°bban megalkotta az elektrom√°gneses indukci√≥ t√∂rv√©ny√©t, a transzform√°tor szabadalm√°ra m√©g k√∂zel 50 √©vet kellett v√°rni. Bl√°thy Ott√≥, D√©ri Miksa √©s Zipernowsky K√°roly 1885-ben ny√ļjtott√°k be k√∂z√∂s szabadalmunkat a transzform√°torra. Az √°ltaluk szabadalmaztatott transzform√°tort nev√ľk kezdŇĎbetŇĪi alapj√°n ZBD-transzform√°tornak nevezik.

Egy kis √©rdekess√©g: a h√°romf√°zis√ļ transzform√°torokr√≥l

Kor√°bban m√°r eml√≠tett√ľk, hogy a transzform√°toroknak a villamos energia nagy t√°vra t√∂rt√©nŇĎ tov√°bb√≠t√°s√°n√°l vagy nagy jelentŇĎs√©ge, szerepe. Mindez h√°romf√°zis√ļ rendszerben lehets√©ges, ez√©rt haszn√°lnak a c√©lra h√°romf√°zis√ļ transzform√°torokat. Egy szimmetrikus h√°romf√°zis√ļ h√°l√≥zatban minden pillanatban a f√°zis√°ramok √∂sszege nulla.

Teszteld a tud√°sod!

Szeretn√©d tesztelni, hogy mennyire ismered a transzform√°torok fogalm√°t? √ćme, n√©h√°ny tesztk√©rd√©s, √©s gyakorl√≥ feladat, amin lem√©rheted, hogy mennyire vagy otthon a t√©m√°ban! A cikk v√©g√©n tal√°lod a megold√°sokat!


I. feladat

Mi a transzform√°tor?


A,

Egy villamos g√©p, mellyel k√©t ellen√°ll√°s k√∂z√∂tt elektromos energi√°t k√∂zvet√≠thet√ľnk.


B, OK

Egy villamos g√©p, mellyel k√©t √°ramk√∂r k√∂z√∂tt elektromos energi√°t k√∂zvet√≠thet√ľnk.


C,

Egy √°ramk√∂ri elem, mellyel k√©t ellen√°ll√°s k√∂z√∂tt elektromos energi√°t k√∂zvet√≠thet√ľnk.


II. feladat

Mik a transzformátor részei?


A, OK

Primer tekercs, szekunder tekercs, vasmag.


B

Primer ellen√°ll√°s, szekunder ellen√°ll√°s, vasmag.


C,


Primer tekercs, szekunder tekercs, Wheatstone híd.


III. feladat

Mekkora egy transzform√°tor hat√°sfoka a gyakorlatban?


A,

K√∂r√ľlbel√ľl 70%.


B,

K√∂r√ľlbel√ľl 90%.


C, OK

K√∂r√ľlbel√ľl 98%.



IV. feladat

Kik voltak a transzformátor feltalálói?


A, OK

Bláthy Ottó, Déri Miksa, Zipernowsky Károly


B,

Bláthy Ottó, Déri Miksa, Galamb József


C,

Teller Ede, Déri Miksa, Galamb József


V. feladat

Melyik √∂sszef√ľgg√©s helyes az al√°bbiak k√∂z√ľl?


A,

√Ėsszef√ľgg√©s I.


B, Ok

√Ėsszef√ľgg√©s II.


C,

√Ėsszef√ľgg√©s III.


VI. feladat

A mai transzformátorok vasmagja….


A,

tömör


B,

az energiát vezeti át a szekunder oldalról a primer oldalra.


C, OK

lemezekbŇĎl k√©sz√ľl


VII. feladat

A feltranszformálás azt jelenti, hogy…


A, OK

a fesz√ľlts√©g nagyobb a szekunder tekercsen, mint a primer tekercsen.


B,

a fesz√ľlts√©g kisebb a szekunder tekercsen, mint a primer tekercsen.


C,

a fluxus és az áram nagyobb a szekunder tekercsen, mint a primer tekercsen.


VIII. feladat

Melyik kifejezés helyes?


A,

ZBB transzform√°tor


B, OK

ZBD transzform√°tor


C,

ZDB transzform√°tor


IX. feladat

A transzform√°tor mŇĪk√∂d√©se elve a ‚Ķ alapul.


A,

newtoni fizik√°n


B, OK

elektromágneses indukció jelenségen


C,

lend√ľletmegmarad√°son


X. feladat

Az transzform√°tor ‚Ķ. mŇĪk√∂dik.


A,

csak egyen√°rammal


B, Ok

csak válóárammal


C,

egyenárammal és váltóárammal is


Megold√°sok

I. Feladat

A transzform√°tor egy villamos g√©p, mellyel k√©t √°ramk√∂r k√∂z√∂tt elektromos energi√°t k√∂zvet√≠thet√ľnk.


II. Feladat

A transzformátor részei a primer tekercs, szekunder tekercs és a vasmag.


III. Feladat

A mai transzformátorok hatásfoka elérheti a 98%-ot is.


IV. Feladat

Az elsŇĎ t√©nylegesen j√≥ hat√°sfok√ļ transzform√°tor h√°rom neves magyar tud√≥shoz kapcsol√≥dik. Bl√°thy Ott√≥, D√©ri Miksa, Zipernowsky K√°roly nev√©hez.


V. Feladat

A h√°rom √∂sszef√ľgg√©s k√∂z√ľl egyed√ľl A B opci√≥ igaz.


VI. Feladat

A transzform√°torok vasmagja szigetelŇĎ lemezekbŇĎl √©p√ľl fel, √©s nem t√∂m√∂r. Ez biztos√≠tja, hogy az √∂rv√©ny√°ram √°ltal okozott vesztes√©g minim√°lis legyen.


VII. Feladat

Feltranszform√°l√°skor a fesz√ľlts√©g nagyobb a szekunder tekercsen, mint a primer tekercsen. Ha a berendez√©snek nagyobb a fesz√ľlts√©g ig√©nye, mint a h√°l√≥zati fesz√ľlts√©g, akkor feltranszform√°l√°sra van sz√ľks√©g.


VIII. Feladat

A ZBD transzform√°tor neve a h√°rom h√≠res feltal√°l√≥ nev√©bŇĎl tevŇĎdik √∂ssze.


IX. Feladat

A transzform√°tor mŇĪk√∂d√©se elve az elektrom√°gneses indukci√≥ elv√©n alapul.


X.

A transzform√°tor csak v√°lt√≥√°rammal mŇĪk√∂dik. Egyen√°ram eset√©n nem induk√°l√≥dik fesz√ľlts√©g a szekunder oldalon.


√Ėsszefoglal√°s

A transzform√°tor fogalm√°val mindenkinek illik tiszt√°ban lennie ‚Äď ann√°l is ink√°bb, hiszen magyar szabadalom mind a h√°rom. Az √©retts√©gin, felv√©telin is nagyon sokszor j√∂nnek elŇĎ transzform√°torokkal kapcsolatos feladatok √©s p√©ld√°k.

Szeretn√©l igazi gyakorlati tud√°sra szert tenni? Akkor iratkozz be online felk√©sz√≠tŇĎ tanfolyamaink egyik√©re, melyet √°ltal√°nos iskol√°sok sz√°m√°ra, √©s gimn√°ziumi tanul√≥knak k√©sz√≠tett√ľnk!


Címkék:

Online tanul√≥fel√ľlet

Kattints!