Princip činnosti snižovacího transformátoru napětí a jeho zařízení

Většina elektrického nářadí, spotřebičů a zařízení pracuje se střídavým síťovým napětím 220 V. Ale pro nízkonapěťové elektrické spotřebiče – halogenová osvětlovací zařízení, nízkonapěťové ohřívače, LED lampy a další – je jeho hodnota snížena na určitou hodnotu. K vyřešení tohoto problému se používají zařízení bez pohyblivých součástek – step-down transformátory, které snižují napětí na požadovanou hodnotu, přičemž frekvence zůstává nezměněna. Různé modely těchto zařízení lze využít v energetice, průmyslu a také v každodenním životě pro získání hodnoty napětí, která je pro uživatele bezpečná.

Konstrukce a princip činnosti snižovacího transformátoru

Součástí zařízení je feromagnetické jádro se dvěma vinutími – primárním a sekundárním. Na vinutí jsou navinuty vodiče, jejichž každá vrstva je izolována kabelovým papírem. Průřez vodiče může být kulatý nebo obdélníkový (přípojnice).

Primární a sekundární vinutí nejsou v elektrickém kontaktu. Absence elektrického kontaktu je zajištěna izolačními těsněními z elektrokartonu nebo jiných izolantů. Většina zařízení se všemi součástmi je umístěna v ochranném krytu.

• Primární vinutí, které má ve srovnání se sekundárním větší počet závitů, přijímá síťový proud. Vytváří magnetické pole, které prochází sekundárním vinutím.
• V sekundárním vinutí je generováno EMF, pod jehož vlivem je generováno výstupní napětí s hodnotou potřebnou pro napájení elektronických zařízení. Poměr vstupního (vysoké, VN) napětí k výstupnímu (nízké, NN) napětí je roven poměru počtu závitů primárního vinutí k počtu závitů sekundárního. Konstrukce snižovacího transformátoru může zajistit současné připojení několika nízkonapěťových spotřebičů.
• Při transformaci dochází ke ztrátám výkonu přibližně 3 %.

Snižovací transformátory nemění frekvenci proudu. Pro jeho změnu, včetně získání stejnosměrného proudu, jsou v obvodu zahrnuty usměrňovače. Nejčastěji jsou to diodové můstky. Moderní zařízení lze doplnit o další polovodičové a integrované obvody, které zlepšují výkonnostní charakteristiky zařízení.

Chcete-li určit, který transformátor je snižovací nebo zvyšující transformátor, musíte se podívat na označení vinutí. U snižovacího zařízení je primární vinutí vysokého napětí, které je označeno písmenem „H“, sekundární je vinutí nízkého napětí, označené písmenem „X“. V posilovacím zařízení je primární nízkonapěťové vinutí „X“, sekundární je vysokonapěťové vinutí „H“.

Typy snižovacích transformátorů

V závislosti na konstrukčních prvcích a principu činnosti se rozlišují následující typy zařízení:

• Tyč. Tyto modely, ve kterých jsou vinutí umístěna kolem magnetických jader, mají střední až vysoký výkon. Tyčové step-down transformátory mají jednoduchou konstrukci, jejich vinutí se snadno izolují, udržují a opravují. Jejich rozmanitostí jsou obrněná vozidla, ve kterých vinutí „brnění“ pokrývá magnetický obvod. Jedná se o jednoduché a levné zařízení, které je však náročné na údržbu a opravy.
• Toroidní. Jádro v takových zařízeních má tvar torusu. Toroidní modely se používají v nízkoenergetických radioelektronických zařízeních. Jsou lehké, mají malé rozměry a umožňují dosažení vysokých proudových hustot. Magnetizační proud je minimální. Zařízení vydrží poměrně vysoké teploty.
• Vícenásobné vinutí. Mají dvě nebo více sekundárních vinutí. Umožňují získat několik hodnot výstupního napětí, to znamená, že poskytují energii několika spotřebitelům.

Podle typu proudu, se kterým transformátory pracují, se dělí na:

• Jednofázové. Nejběžnější typ s profesionálním i domácím použitím. Fázový a nulový vodič elektrického vedení jsou připojeny k primárnímu vinutí.
• Třífázový. Jsou žádané v energetice, ve výrobních podnicích a méně často v domácích podmínkách. Slouží k transformaci třífázového napětí.

Proč potřebujete snižovací transformátor?

Rozmanitost provedení dostupných na trhu vám umožňuje vybrat si optimální model pro konkrétní aplikaci:

• Energetický průmysl používá vysoce výkonná snižovací zařízení – až 1000 MVA. Vyráběné modely: 765/220 kV, 410/220 kV, 220/110 kV.
• Pro přizpůsobení vysokého napětí parametrům domácí elektrické sítě se používají malé distribuční transformátory, jejichž výkon dosahuje 1-5 MVA. Na straně vysokého napětí mohou být poskytovány hodnoty 10, 20, 35 kV, na straně nízkého napětí – 400 nebo 230 V.
• Pro domácí spotřebiče se obvykle používají transformátory, které mění napětí z 220-230 V na 42, 36, 12 V. Konkrétní hodnota Uout je určena požadavky spotřebitele.

Při výběru optimálních zařízení se bere v úvahu celkový výkon spotřebičů, napětí na vstupu a výstupu, potřeba (nebo jeho nedostatek) změn frekvence, rozměry a hmotnost.