Már tanultuk, hogy az erőművekben előállított áramot "feltranszformálják", hogy nagyfeszültségű* vezetéken elszállíthassák a városokba, ahol "letranszformálják" a város szélén levő telephelyeken, majd a transzformátor állomásokon megint "letranszformálják" a lakossági fogyasztók számára a 230 V effektív (=325 V maximális) feszültségre. (https://ks-8f.blog.hu/2020/02/09/5_a_lakas_elektromos_halozata)
Mit jelentenek ezek a "letranszformálják", "feltranszformálják" kifejezések? A transzformáció átalakítást jelent ugye és a fel azt jelenti, hogy az áram feszültségét növelik, a le pedig logikusan azt, hogy a feszültséget csökkentik.
De mivel? Imával? Nos ezt a változtatást a transzformátorral végzik el. Azért szívünknek kedves ez a szerkezet, mert a "zárt vasmagos" változatát 3 magyar mérnök szabadalmaztatta 1885-ben. Szerkezetileg lényegében még ma is ezt használják szerte a világon. Ismerkedjünk meg akkor ezzel a transzformátorral!
Többször tapasztaltuk már, hogy az áramjárta vezetékek körül mágneses mező van, amelynek erőssége függ a vezetékben folyó áram erősségétől. Ha egy tekercsben váltakozó áram folyik, akkor körülötte váltakozó mágneses mező jön létre. Egy közelébe helyezett másik tekercsben ez váltakozó elektromos mezőt indukál, ami váltakozó áramot hoz létre. Ezt a hozzá kapcsolt ampermérő jelzi, mint lentebb látod.
 |
Kísérlettel megállapítható, hogy egy váltakozó áramú tekercs közelébe helyezett másik tekercsben áram indukálódik. Ebben a tekercsben erősebb lesz az indukált áram, ha a két tekercset közös vasmagra helyezzük. A transzformátor működése az elektromágneses indukció jelenségén alapszik. A transzformátornak az a tekercse, amelybe a váltakozó áramot vezetjük, a primer tekercs, a másik, ahol az indukált feszültséget vesszük ki, a szekunder tekercs. A szekunder tekercs áramforrásként használható. |
primer = elsődleges
szekunder = másodlagos
|
Ez pedig a transzformátor sematikus ábrája. Látod a transzformátor áramköri jelét. Ez két szembefordított tekercs, közöttük a közös vasmag. A lámpa pedig olyan áramkörben ég, ahol nincs 'megszokott' áramforrás. Nincs, mert az indukált feszültség jelenti az áramot, hiszen Az ábrán fontos még az Up és Usz, valamint az N1 és N2 kiemelése. Helyesebb volna az Np és Nsz alkalmazása, de így is érthető, hiszen ott van alul a primer és szekunder megjelelölés. |
|
A tankönyvben is szerepel, memorizáljátok ti is: a fentieket. Tehát a transzformátor részei:
- primer tekercs
- rajta a primer menetszámú vezeték - Np
- és a rá kapcsolt primer feszültség - Up
- szekunder tekercs
- rajta a szekunder menetszámú vezeték - Nsz
- és a benne indukálódott szekunder feszültség - Usz
Ha ezek után a tekercsek menetszámával játszadoznék az órán, akkor azt látnátok, hogy ahogy változtatom azokat, úgy változik a szekunder áramerősség és feszültség is. Azt látnátok pontosan, hogy
ha egy váltakozó áramú áramforrásra kapcsolt primer tekercs menetszámát és a feszültséget változatlanul hagyjuk, de a szekunder tekercs menetszámát változtatjuk, akkor változik a szekunder tekercs kivezetésein mérhető ún. szekunder feszültség is.
A transzformátoroknál ahányszorosa a szekunder tekercs menetszáma a primer tekercs menetszámának, annyiszorosa a szekunder feszültség a primer feszültségnek. Ez azt jelenti, hogy a transzformátoroknál a megfelelő menetszámok és feszültségek hányadosa egyenlő.
Ez formálisan a következőképpen írható fel: Nsz/Np = Usz/Up ==> Usz = Nsz/Np*Up .
MEGFIGYELÉS: A szekunder feszültség tehát a primer feszültségtől és a két tekercs menetszámának arányától függ. Usz = Up*Nsz/Np
Elektromos berendezéseink egy részét (elektromos csengő, forrasztópáka, hegesztőpisztoly, elektromos játékok stb.) a balesetveszély elkerülése végett a há-lózati feszültségnél kisebb feszültséggel működtetjük (6-42 V). Ilyenkor a menetszámok megfelelő megválasztásával a feszültséget letranszformálják. A reklámcsövek, fénycsövek, röntgenkészülékek 230 V-nál nagyobb feszültséggel működnek. Ezek használatához a feszültséget feltranszformálják.
Aki figyelmesen olvas, tanul, most már megkérdezheti: No de hol van a címben írt nyugalmi indukció? Félig-meddig ki is lehet találni, hiszen megint indukált feszültségről, áramról írtam, és szó sem volt semmilyen mágnes és tekercs mozgásáról. Hát ezért ez nyugalmi indukció.
DEFINÍCIÓ: Az a nyugalmi indukció, amikor az időben változó mágneses mező elektromos teret indukál.
Ez az indukált elektromos mező elmozdítja a szekunder vezeték szabad elektronjait, tehát ott feszültség keletkezik és zárt áramkörben áram indukálódik/keletkezik. Emlékezzetek, korábban már láttatok ilyet, házi feladatban is meg kellett írnotok: amikor azt kérdeztem, Hogyan lehet megváltoztatni egy tekercs belsejében a mágneses mezőt?
Az egyik lehetőségnek írtátok, a tekercsbe helyezett elektromágnest ki és be kell kapcsolni. Tehát nyugalmi indukciót már akkor is produkáltatok. Mert ugye bekapcsoláskor létrejött a mágneses mező, kikapcsoláskor megszűnt. Elég nagy változás.
Ebből egyenesen következik, hogy ha az elektromágnesre váltakozó feszültséget kapcsolunk, akkor a tekercsben is folytonosan váltakozó feszültség fog indukálódni.
Visszatérve a transzformátorra, az előző bekezdés figyelembe vételével leszűrhetjük a tanulságot, összefoglalhatjuk a kétféle indukciót, TEHÁT általánosíthatunk:
Az elektromágneses indukció törvénye: Ha egy tekercset változó mágneses mezőbe helyezünk, akkor a tekercsben feszültség indukálódik.
A végén térjünk vissza az elején felmerült problémára. A feltranszformál jelentése: Nsz/Np > 1, illetve Nsz>Np
A letranszformál jelentése Nsz/Np < 1, illetve Nsz<Np
Most már a transzformátort másféleképpen is meghatározhatjuk: az indukció jelensége alapján működő feszültség átalakító berendezés.
HF: Tankönyv 64. oldalának példáját nagyon érdemes először elolvasni, utána
munkafüzet 51/1,2,3,4 és 52/5.
Tiszteletből olvassátok el a munkafüzet 52/6 sárga hátterű mondatait. A 6 db. I/H-t hagyjátok ki.
* a legnagyobb nagyfeszültség értéke 750kV
