T R A N S F O R M Á T O R

Transformátor je netočivý elektrický stroj, ktorý pracuje na základe zákona elektromagnetickej indukcie. Mení privedené striedavé napätie a prúd na iné hodnoty napätia a prúdu bez zmeny frekvencie. Pri transformácii ostáva výkon nezmenený, ak neuvažujeme celkom malú spotrebu činného výkonu v samotnom

transformátore. Transformátor možno použiť k transformácii jednofázového alebo viacfázového napätia a prúdu. Najčastejšie sa v praxi používajú jednofázové a trojfázové transformátory, ktorými sa budeme podrobnejšie zaoberať pri meraní. Základné zapojenie jednofázového transformátora je na obr. 1.

Náhradná schéma transformátora sa kreslí vždy pre jednu fázu aj u trojfázových transformátorov, ak predpokladáme jeho súmernosť. Obvykle sa používa tzv. T-článok, v ktorom sú prvky náhradnej schémy usporiadané v pozdĺžnej a priečnej vetve (obr. 2).

Z merania naprázdno určujeme prvky a prúdy v priečnej vetve: I₀ - prúd naprázdno, I_m – magnetizačný prúd, I_Fe - prúd v železe, R_Fe – odpor strát v železe, X_m - magnetizačná reaktancia, pričom platí vzťah

resp. (1)

Z merania nakrátko určujeme prvky pozdĺžnej vetvy: R₁ - činný odpor primárneho vinutia, R’₂ - činný odpor sekundárneho vinutia prepočítaný na primárnu stranu, X_s1 - rozptylová reaktancia primárneho vinutia, X’_s2 - rozptylová reaktancia sekundárneho vinutia prepočítaná na primárnu stranu.

Aby sme mohli transformátor správne uviesť do prevádzky a prevádzkovať ho, musíme meraním určiť jeho momentálny technický stav a zistiť niektoré jeho charakteristické údaje.

Medzi základné merania na transformátoroch patria:

· meranie izolačného odporu (k overeniu stavu izolácie stroja, jej opotrebovanie alebo navlhnutie),

· meranie činných odporov jednotlivých vinutí (ku kontrole rovnosti všetkých fáz, či nie je prerušený obvod alebo kontakt, k výpočtu strát vo vinutí a strát prídavných),

· meranie prevodu (ku kontrole dôležitého údaju charakterizujúceho transformátor),

· meranie naprázdno (k zisteniu strát v železnom jadre, prúdu a účinníka naprázdno. Taktiež je možné určiť prvky a prúdy v priečnej vetve),

· meranie nakrátko (k zisteniu strát nakrátko, pomerného napätia nakrátko, účinníka nakrátko a k určeniu prvkov pozdĺžnej vetvy),

· kontrola spojenia vinutia (k overeniu štítkového údaja pre možný správny chod paralelných transformátorov – musia mať totožný hodinový uhol),

· skúšky elektrickej pevnosti

Stav transformátora naprázdno a nakrátko sú dva krajné stavy práce transformátora.

Stav naprázdno je taký, pri ktorom sa transformátor napája harmonickým napätím a jeho sekundárne svorky sú rozpojené. Z transformátora sa neodoberá žiaden výkon, pretože sekundárnym vinutím nemôže tiecť prúd. Primárnym vinutím transformátora tak tečie tzv. prúd naprázdno I₀ (obr. 2), ktorého jalová zložka magnetizuje železo a činná zložka sa spotrebuje na krytie strát v železe a minimálne vo vstupnom vinutí. Transformátor preto odoberá z činnej zložky napájacieho prúdu tzv. činný príkon naprázdno P₀, ktorý je potrebný na krytie strát v železe DP_Fe a strát vo vstupnom vinutí DP_j1.

Závislosti jednotlivých veličín charakterizujúce stav naprázdno transformátora od vstupného napätia sú uvedené na obr. 3.

V stave nakrátko je transformátor pripojený na zdroj napätia a jeho sekundárne svorky sú skratované bezodporovou spojkou. Zaťažujúca impedancia je nulová. Stav transformátora nakrátko nie je žiadúci, pretože pri menovitom napätí na vstupe transformátora tečú oboma vinutiami omnoho väčšie prúdy dosahujúce až 50 – násobok nominálnych prúdov.

Vplyvom týchto prúdov sa vinutia rýchlo otepľujú a celý transformátor by sa tepelne poškodil. Pri experimentálnom stanovení vlastností transformátora v stave nakrátko napájame transformátor zníženým napätím tak, aby jeho vinutiami tiekli menovité prúdy. Takému napätiu, ktoré pri stanovenom sekundárnom vinutí pretlačí vinutiami menovité prúdy hovoríme napätie nakrátko.

Závislosti jednotlivých veličín charakterizujúce stav nakrátko transformátora od napájacieho prúdu sú uvedené na obr. 4.