KIS HÁL ozarl TRANSZFoRnaÁroRoK
Írta
T,AMOTH EMIL okl. mérnök
2.
JAViloTT, BlvÍlETT rctnoÁs
MÚszAKI KÖNYvKtÁDÓ, BUDAPEST
1964
TARTALOMJEGYZEK Á
szöveget ellenőr.izte:
I-ENDVAY BÉLA okl. mérnök
Elősző
1.5.
2.
i,
621.318.42: 621.31t.62
9 9 10
.t
Copr. Lamoth Emil j964
ETO : 621.314.21
?
]' Az elektroffios ííram .1. Az áram hőhatása 1.2. Az átam mágneses hatása 1.3. Az egyenáram 1.4. A váltakozó áraln .
A
t1 11
hálőzati átam a gyatortatban
.
Á fuilózati
trans4ormdtor hálózati transzlormátor jellerllző részei transzlornlátor elvi működése
1!. A :.:. A *ug s7erepe a transztormáiá'oá"' . ?.1. 4 A gyakorlati transzfolmátor :.1. A magveszteségek-. ?r. A huzalveszteségek :.9. 2.7. A gerjesztőáram". . veszteségek ?P. A szórási kapacitív veszteiégek ?.?: * 2.1o' Az összveszteség .
.
MŰ 437-b-6467
A trans{ormtÍÍor méretezése. 3.Í. Általános szempontok 3^.?. A transzlormátor terltelése 1.1. A valós terhelés. Az egyenirányító ter.helés til . . +1 Az J.). egyeniránvítók 3,
Felelős kiadó: Solt Sándor Felelős szefkesztő: Magyari Béla M.úszaki szerkesztő ] Flornyánszky Józse| Ázonossági szám: 40 77l * Ívterjedelem: 3,75 (A5)
Ábrák száma: 85 - Példányszám; 4700 64.1,032.1 Atföldi Nyomda, Debrecen
1.9.
Izzókátódós
íá"k;;-.gy;'lrá"vi,b
Gáztöltésíi izzőkatődőí
3.
1
0. Szilícium-egyenirányító
21 22 23 25
28 28
3l
32
32 JJ
34 37 37
40
' '
41, .
41.
.
44 45
4t
1r, 3.B. Félvezető egyeniianyito "gv*íJ'vito
3.9. Szelén-egyeníianvito
.
20
45
47 48
3.
l
l.
Gel'rnániurl-egyenir'ányitó
2. Az egyenirányító-típtrsok összehasonlítása 3.I3. A ]táLőzatbol jövó lbszúitségliikÓse]< 3. l
3.14. Az egyenirárryító terhelós (2) 3.15. F]itlőzati ttansztortnátor 3.1 6' Atrtotranszforrll1rtol' lléretezésc
5l
53 5ó 64 77
4. Lentezntagos .fojlóÍekert': 5. A Íranszfornótor és a.íb.ittittkercs kivitelezése 5.1. A nrag 5.2. A tekcrcs.
97 o7 t01
u Ío.iíótekercs ellctiír:é:;e
109
6' A
Íranszftlrtlttil,lt' t't
ELŐsZo
50
B7
Ez a könyvecske ltz előző kr'aclásokl-roz hasonló célt követ. Kisebb háIózati transzform/ttorok és fojtótekelcsek rrléretezéséhezl<íván egyszerű natematikai eszközökkel könnyen kezellrető módszert adni.
A-z e|őző kiadásokka1 kapcsolatos
tapasztalatok
figyeler'rrbevételévela teljesen átdolgozott negyedik kiaclás az egycnirányítókkal részletesebben lbglalkozó és a fé[_ vezetőkre is kitérő, Úd feiezettel bővüIt' Az átdolgozásban elsősorban a foga1rrrak tisztázása és az anyag következetes
csopot'tosítása volt a cél, egyrészt az en-r1ékezettel való rr-rásr'észt a sab]onostól eltérő fe]adat esetén sziikséges jobb logikai készségfejlesztése cé1jából. Az általános törekvéssel összltangban az ttj kiaclás az MKSA nrór'tÓl
jobb kapcsolódás,
Br.rdapcsi' l964 ar.rguszltts lró
A
SZEF.Z,ő
I. AZ ELEKTROMoS ÁRAM
'"{,
.A
vezetékben keringő elektromos áram két hatását
ismerjük' Ezek:
a) a
A
mágneses hatás és,
b) a hőhatás.
transzformátor működése az átam rnágneses hatá-
sával'kapcsolalo-s, ugya_nakkor hőhatás a"veszteségek következményeként lép fel.
l.1. Az Ánana HőI{ATÁSA Az
ismert- anyagok nem tökéletesen vezetik az
áranot"
az átam áthaladásávaI szemben ellenállást feitenek ki.
Az ennek legyőzéséh:ez szükséges ener.gia irove autuI
at"
a v-ezeték felmelegszik. Az ellenállásí n uettivet iitzlt<. Az ellenállás- mértékegységeaz ohtn [szokásoi .ieie: u (omega)]; ekkora arezisztenciája (ellenállása) egy olyan ellenállásnak, ame1ynek sarkain' l v fesztiltség[ííonusag mérhető, lra l A erősségíi áram balad' át njta| Á-iezeték rezlsztencláJa (R) egyertesen arányos a lrosszal' fordítva aiányos a keresztrnetszettel, és függvénye * u"vug *jat_ s.
ságának' Képletben leírva:
ahol p jelzi'az
Á:s+ If}]' q
(1)
sajátságot' amit egységelÍenállrisI a vczeÍék
'anyagi naK neveznek (pl. vörösrézre q:0,017.); hossza m-ben; q a keresztrneÍszcle'
Az.e.llenállás legyiizésóhez szükséges reljesítmény mely hővé alakul _ arányos az eilénáilás"nugvsaíavol és a rajta átlolyó áramer<;iseg negvzetével-:
P: I2I?.
(2)
P-t W-ban kapjuk, ha I-t A-ban és R-t O-ban fejezzük ki' Mivel 12 mindig pozitív, az óram hőhatása független az óram irdnydtól'
l.2.
^z,1,nau
MÁGNflsEs }IATÁSA
Az áramtő| áljárt vezeÍő erőterct, mógneses erőteret létesítmaga körül (1. ábra). A mágneses erőtérnek bárme1y pontban nagystíga és iránya van.
aránvos. A; dram irdnyának változ':Ístival a irrinya is megvaltozik. 'erőér Á" a.u"í ü"r.apcíolásakor a mágneses erőtér
mógneses _ger..iesztó-
sei'e" sií[sog"s inergiát az átamforrásnak kell szolgál' iáinlu. É"aiáramkört megszakítjuk, a mágneses.erőtér
*.gáne..to. a ri':
felhasznált energia (a Veszte9.ég€ktől
uó1 felszabadrrl.
A transzformátor nriiködése
"riJr.lr:rw.j áram rnágneses hatásán alapszik. az -_-Az
elektroirros áramot két csoportra osztjuk: egyen_ áratnra és váltakozo árarnra.
L.3.
^z
EGYENÁRAM
Egyenáramnak nevezik azt
i'í"iá Áinoie
az
áramot, amelynek
gyanaz. Egyenáramot szolgáltat' az.akku_
" éJáz egyenáramú vjlágítási'háló_ Á;,Éior, a siárá2elem
ill
van a transzformátornál, rnégpec1ig az egyenirá' nyítással kapcsolatban.
lr
zat. Enáek az árarnnemnek legfeljebb csak másocllagos
;;;;-il
1
1.4. A VÁLTAKOZÓ ÁRAM 1. dbra. Áramló7 átiárt vezető mágneses tere
2' {ibra. Az irrdukció je1ensége
Erősségét számszerűen a feiületegységen átfolyó mág_ neses áramlássűrííséggel jellemezzük. A mágneses erőtórben rej1ó energia munka végzésérealkalmas. H.a. vezetéket mozgatunk benne, akkor annak végpontjaíra kapcsolt e1lenál1áson (terhelésen) munkát végző áram fogfolyni (2.ábra)' Általánosságban : ha valameiy vezető erőtérben mozog' végpontjain fesziiltségkülönbség lép fe1. Ezt a jelenséget tndikcitjnak nevezzük. Az indukált feszültség nagysága arányos az időegység alatt megtett úthosszal. A hőhatás_ sal siemben lényeges külrinbség, hogy a mágneses erőtér nagysága nem az áram nagy ság óval, hamem annak v óltozditival, a vá|tozás sebességével (annak első lratványával) 10
az iránya 'isnétlőclóen vál_ _'i'pltu' az áiamfajtának Ennek tepvlsetoje
to"L.
iiará'ut
á.u,'''',u,
a
v
áILakazóáramú _világítási
unl.Iy.n á tesziiltség időb-eli'.|clolyása
színuszfüggvény törvén5'szer|iségét köv_eti (3' á'bra)'
il.;ií'#?z"' " ismétlőáő,
a
I
,l
A szt'
ún. periodiktts -fiiggvény' A
ril lll
,1,
1l
t' ábrq"
}jrárőtat] váltakozó áram vál|ozása az időben
l1
váltakoz9.áram jellemzó rr-rennyiségei a függvény grafikrrs képén tekinthetők át.
A
szinuszfÍiggvény grafikus képéta kör kerületén egyenJeles sebességgel mozgó pont velÜlcte íria le (4. ába pa pi rsza lagot l meiyre leképeznek"- a-mozgás 1x),.l'" mero]eges $KJaIa irányban' egyenletes sebességgel húz_ zuK' a pont veÍütete szabályos szinuszvonalat ír t,e' A papirszalag elmozdulása u" id.i -i'usáu"í ái?"v."'Ái."t ismételt köriiljárásávala vetület i' loáu.í;li;i;" ismétlődik. A vonal pontjainak -távolsága' seg (aramerÓsség) pillanatnyi értékeivei arányos. "'T"oi'lirt_ A Iegnagyobb vetületet -- a' tengelytől mérve amplit tidónak v agy c s úc sért ékn, k neíez2ii' ngv i iaiurrat"
s az
egyes összetevők amplitÚtdója
a frekvenciávai for-
dított aránybarr csökken. Ha az .íram időbeli lefolytisa
eltér a szinusztól, ez azt ielenti, hogy nem egyetlen frek' ,tlencióról, hanem az alaktól függően kisebb, nagyobb szélességíÍfl'ekvenciasóvról van s zó. EgyenárarnÚl körben a feszültség és áramerősség egyér_
-
-
telmíí nrennyiségek. Váltakoző átam esetében mindkettő állandóan változik a nu11a- és az anrpiitúdóérték között. A gyakorlatban a váItakoző áramok és feszült_ ségek nagyságának jellernzésére három értékhasználatos : a csúcsérték,az efÍektív értékés az titlagórték (egyen_
áramnál a három azonos).
",
6. óbrq.
A fítrésztezgés
7. óbra. A csúcs-' effektív és átlilgos értékszinuszos
áram
4. úbra, L szinuszfüggvérrv
grafikus ábrázolás-a
5. rílra. Nern szinusz alakú periodikus átamy á|Lozás
nevezzik azt a vonatrsza'kaszt, amelyet a vetület a pont
egy s z er i
körúlj.árásával
(360"-os szögforgássa1)
leír. Ézalatt
Ketszer VáItozak a ve(ület lrtozgási irán,va, kétszer éri el a csúcsértéke1.'A másod perc'en t<ént isfu et töoeiér< . tierjes korulJarások-) számát per iódu ss zeimna vagy frc k vincidnak-nevezzijk. Mértékegysége a hertz (Hz). Általába'n a vá1takozó áram időbeli lefolyása nemcsak szinusz alakú lehet' Hangfrekvenciás a.uÁóÉ"ái'u r"i"".' alak csak kivétetesen lordul elő. Bárrrrilyen alakú. oeri(5'. ábra) különböio g_-{]_ku. á tiér.""']"'l".i u,
i
k
iuT."4.ttozás szlnusz aiakú összetevőkre bontható. pl. a e' abiáÁ látl:ató l3n. fúrészrezgésvégtelen száinú szinuszos ósr"eb.ontható,. amelyeknek rezgésszámariÁv úszo"v|;yőkre rlK egymashoz, mlnt az egész számok (l,2, 3,'. . stb.), t2
A
nál
eseté8
csúcs_, az effektív és az átla'gérték bárrnilyen áramIét-ezik és mérhető. Egymáshoz való arányuk széles
határok között változhat' Szinoszos lefolyású yáItakoző áram eseiében az, a|ábbi összefüggés ál1 fenn közöttük (/. abra):
I"f|:0,7a7 .
I,',,i", és 11,11-0,9
'
I"11
(3)
A teljesitmény rrregállapításakor (pl. ha azt keressük, l-rogy a transzformátortekercs huzalának ellenál1ása mekkora te1jesítményt enrészt) az. eÍfekvív értékkelkell számolni. A transzformátortekercs szükséges huzalvastagságát is az effektív áramerősség aiapján kell méretezni' Ha a tekercs rezisztenciája 'R és az átfolyó áram I, akkol a teziszÍenciája áltatr íelemésztett teljesítmény:
P:
I2R,
(4)
t3
általánosságban pedig
egyenirányító áran-rköreiben a csúcsértékaz elfektiv
:
P: UnyIun,
(5)
ahol Uux' aZ ellenállás végpontjain mérhető effektív
és I"y a rajta áthaladó áram effektív erőssége" Mérőműszereinken másképpen nincsen megaclva - haáltalában ipari adatokban az effektív értékeket -ésaz fel' ill' ad.iák meg. tüntetik A transzformáíorszigetelós méreÍezésekorazonban a csticsértéketkellalaprú venni. ,dz áttragos értékaz áÍaÍÍ7 kémiai hatását fejezi ki' Az átlagos értékglafikusan annak a téglalapnak a magassága, anrelynek területe azonos a szinuszgörbe és avizszintes tengely által bezárt tertilettel (8. ábra)' Transzformátor méretezésekor az átlagos értékrenincsen szükség. feszültség
8. dbra. Az áram átlagos értékénekgrafikus ábrázolása
Nemszinuszos lefolyású áraa csúcs_ és effektív
moknál
értékeknagyobb különbözhetnek.
mértékben Tápegységek
eííeka...5-szörösét is eléri. Egyutas egyenirányítóban folyó áram tipikus időbeli lefolyását az effektív érték feltüntetésével a 9. ábra mutatja. Ha egy vezetőben yáItakoző áram folyik, az áItala 'ger' jesztett mágneses erőtér is az áramhoz hasonlóan "-_
-
változtat1a nagyságát és irányát. Ilyen változó mágneveietőben akkor is indukál áramot,ha az a mozgás szerepét a_ gerjesztőáram nyugalomban van rilm"usában vétltozó mágnesei erőtér .yeszi át. A transzíormátor lényegében vá!íakozó dratntól' ótjárt vezetőből ses erőtér más
-
(primer tekercsből) ál1 és annak mágneses erőterében
/t
Szekunder
elhelye2g\| mósilc vezetőből (szekunder tekercsből) (10. ábra).
A
változó mágneses erő_ térnek más hatása is van. A tekercsen
átfolyó áram által
keltett mágneses erőtér rnagának
a
gerjesztőtekercsnek
is metszi. Az így keletkezó önindukciós feszültség a gerjesztőáram meneteit
,,,,,
er
]o. ábre.
A
transzformátor
elvi milkódése
leszültségével e1|enkező irányú, és arra fékező hatást réjt m. az öninctukcitj hatás(ira a primer tekercsben kísebb áram folyik, mint amennyi annak rezisztenciájából következne (mint amennyi egyenáram esetén foly_ rra). A jelenség olyan, mintha a tekercs rezisztenciája
(elienállása) megnőtt volna. A növekedés számszeru értéke az induktív ellenállás;
-
Ra:2nfL lCIl,
9. ribra. F'gyltas egyenirányitóban
folyó áram és Í-esztiltség
időbe|i lefolvása
t4
(6)
r:3,Í4, és L
az alrol /'a önindukciós tényezőt jelenti H-ben. A 2n f tényezőt s zög' sebességnek neiezziJk. Szokásos jele: o (kis omega). l a tJkercs adataiból és geometriai méreteitől függő tényező. Az önindukció a menetszám négyzetével arányos' kétszeres rrrenetszámhoz rrégyszeres önindukció tarto-
válÍakozó áramfrekvenciája,
15
nhol g, (giir'ilg fi) a l'eszültség_ és áramváltozás közötti
zik. Mind az indukció, mind pedig az önindukció. ielerL].. sége. nem-az rjram nagystigával, hanem annak időbe,'i
,
kapcsolatos. Az induktív ellenáilást a reá1is ellenállástól (a rezisl'' tenciától) való megkülönböztetésül induktancitinak nevt' lef oly ó vdlto zás ár,a/
jkí)liittlt'l'igt't jclzi. Ezt .fázisszögnek ne.''ezik, és a 13.
5ra sucl irtl órtclllezendő.
'özötti
zik. Váltakozóáramú körben a feszü1tség- és áramváltozás nem sziikségképpen egyidejií. }Ia az egyidejűség rrinosen meg
(1
'''
1. ábta), ftÍziskülönbségről beszéIúnk.
Az ilyen áramot
\í4J
nevezzük.
úl)ril. A Íiizisszög órtclnlczése
mágneses erőtér kétszer keletkezik, és kétszer szutikmeg, azaz kétszer szabaclítja Í-el a gerjesztéshez kölcsönvett energiát.
90'-os fáziskülönbsóg tíszta induktanciát tar.talmazó áramkör_ ben lóp fel. Ilyerrkor az átamváItozás időben negyed fordulattal késik a feszültség mögött.
1Ur{eszu/lség
Hasonlóképpen: ha a válta_ kozóáramú árarnkör csak lapacitást tartalnraz, ugyancsait .'''r1dőárar.rr folyik a kondenzátoron át,ha a szigetelós és b:. ibru,
1.
12. dbra. Fáziskül
Fáziskülörrbség minden esetben fellép' ha az átamkii,'' nem tisztátt reziszÍív (vagyis nemcsak eilenállást tartall rrraz). FIa. az ára-mk'öt {rezisztiv mellett induktívossz;l'. tevőt tartalmaz, az áram késik a feszültséghez képesti l1' kapacitív összete\iőt tartalrnaz, az áram siet a feszü1tsé.:.'
lrez képest il2. ábra). Fáziskülönbségnél
a teljesítmény mindig kiseb' mint rezisztív ellenállás esetén. A tényleges teljesítmény a szögben kifejezett fáziskülönbség függvénye; számszerűen". P: UI
cosE,
(r)"
meddőáramnak
A rneddőáram folyása
jelent,,fogyasztást'', mert az áramhaÍására keletkező mágtreses erőtér energiátja az áram irányának változásakor újból felszabadul, és visszatáplálódik a háIőzatba. Egy pel'ióduson belül rrerrr
uÍk-Y-' 1
a feszültség és áramerősség
körben ío1yik áram (14' ábta).
q=[rr=+s" I
Ha
lázissziig 90' (egy negyed körfordlIat a 4. ábrán), akkor cos 90':0 - mivel - a teljesítinény is 0' bár az áram-
A
meddőáÍam
egyéb veszteségektől eltekintilrrk, mert a kondenzátor '".ram batására elektromos erőteret létesíta fegyvert. 'ek között és a benne lekötött energia az áram irán,áaak.változásakor * a háIózat javára _ újból fels:.-$6du|. Kapacitást tarta\maző áiamkörben áz áramv.,'|:zás a feszültség változásához képest időben 90'_ka1 (r:'-.;i n"*n"4 körfordulattal) előbb foiyik le.
'
,tl:1'1yenúrantli
a be_ és kikapcsolás rövid ak reális ellenállás_(rezisztencia) induktancia (tekercs) úgy hat, mint a tiramkörben
időszak1rtó l cltckintve,
batékony.
l'
Az
cs
i.,ídzcir,lt kapacitancia (kondenzátor) pedig, mintl-ra az
2'is
hiil
t7
áramkör megszakadt volna. Az áram és feszültség között időktilönbség nincsen' a fázisszög p minclig 0 (cos q: 1)' a fe.lemésztett teljesítnrény a feszültség és áramerősség szorzatáből adódik, és hővé alakul.
Yáltakozőáramtt ktjrben
a
rezisztiv ellenálláson túl
induktív és kapacitív eltenállások is szerephez jutnak. A re_
tiriszc(cv(tl< f/rzisszöge I
iililn llsóge.
l(czisztcnciából,
induktanciábó1
l
Y J
ReziszÍiv'
P:,l2Rcos q. társitással az R cos
9 szorzatot
(8)
vektormennyíségként
tekinthetjük' an-relynek nagysógánkivuI iránya is -van.
Az
coi p kifejezés a fázisszög egyszerű és szerrrléltető érzékeltetéséreis alkalmas. 'R
Váltakozóáramú körben az elienállásokat
v
Rez is
z
Íiv
\-)
RezlszÍlv és indukÍiv
ektor ítílisan
kell összegezni, nagystig és ircitty szeÍint. F{a a
(B)
egyenlet figyelembevételévelarezisztív ellenállá-st nagy_
sá!ávat arányos l-rosszúságú vízszintes egyenessel, az irrduktív ellenáliást íüggőlegesen fe]felé irányuló (90")' a kapacitív el1enál1ást pedig függőtegesen lefelé (-90") iriínyuló egyenessel ábrázoljuk, akkor a váItakozóáramú ellenattasoii összegezése egyszerú geornetriai műveletté válik. Sorbakötótt Íezisztiv e1lenállások eredője - egyen_ az összetevők es valta-t(ozoaramu aíamKórben egyaránt algebrai összege. (valamint rezisztív és induktív és rezisztív Sorbakötött kapacitív) ellenáliás eredőjét a 15. ábra szerint szerkeszttretjiit< még. A háromszög záróoldaltinak iránya (a yiz-szintesiel bezárt szóga) megadja az eredő ellendlitisnak, az impedanciának a.ftiiiss zasé t.Yáltakozóáranlú ellenállások er'edője mindig kisebb , mint az algebrai összeg. Fázisa az 18
Reziszliv ás kopoci/l v
cos p
kifejezést az alábbi formában írjuk:
E
és kapacitanciából nagy -
az imp e dancia lrj vír| tak ozóáramú ellenállás sii gir ós í lizisa nagymértékben frekvenciafüggő. li
zisztív és induktív (kapacitív) ellenállásokból á1ló vegyes eilenállást impedancíának nevezik. A fázisszcig az tíram- és fesziiltségvaltoztis időkülönb' sésétjelzi.Tervezéshezcélszerűbb a fázisszöget az ellenálláshoz kapcsolni. E'zt elérjük, lra a
P: UI
közé esik. Eredó nagyságát jelen_
li'ltel|}on befolyásolja az összetevők fázisszögének
l'5. rjllra. Sorbakötiitt
váltaltozó áramit ellenállások eredője
A lrrilózati tlanszformátor álta] lrépviselt eredő ellenrezisztív és indwklilllrs -- az impedancia - Aelsősorban kapacitív összetevőnek csak liv iisszetevőket tartalmaz. b frekverrciáknál van szerepe' hálőza ti transzfor' lrrátornáI renclszerint elhanyagoiható.
szi r po riib
l.5. A HÁLÓZATI ÁRAM A GYAKORLATBAN Á szinuszfüggvénnyel jellemezhetó, két vezetéken továbit v ák ako zó ár arnnak ttcvezik. Világításra, háztartások áran-rellátására csak_ llÍLlrató váltak ozó áratnoí egyÍózis rlclnr kizárólag ezt hasz'nálják.
19
Ipari célokra' n]otorok hajtásíra előrryósebb és gazdaságosabb egymáshoz I(épest időben elto1t * váltakozó áramot hasz_ nálni. -Ilyenkor az egyrnáshoz képest fiiggetlen áramok száma szerint beszéliirrk két-, háron- Vagy többfázisú áramról. Leggyakrab_
z. A ILÁI'aZAT'I TR.ANSZFORMÁToR
több
fózis
ban a h(itomJazisi árilln haszná_ |ílos, ameIyet három ragy négy vezetéken lehet továbbítani. A három áram 1/3 fordulatnyi időkülönbséggel követi egynást, fázisban egymáshoz képest 120'_kal vannak eltolva (16. ábra). A háromfázisú hálőzat bfumely Íízisa külön is basználható mint egytfizisú árarrr.
A ltiilózati transziormátor yáltakozóáramű áranrkörök r'lviilasztására szolgál. Kisfesziiltségű áramokat nagy_ l'csz.tiltsógű, kisebb erősségíi áramokká és fordítva _ t)l()Zgó a'lkatfész nélkül, jó hatásfokkal -alakít át. Rádió_ Vclvőkésztilékek há1ozati transzformátora pl. a hálózati
A hálózati áram liekven-
16' dbra. A háromfázisú há!ó_ aati áram egyes fázisai 120'+al vannak egymásiroz képest
€ltoh'a
ciája Európában csakneÍl kizáróIas 50 Hz, Ainerikában 60 }Tz. Ipari célokra előfordul 33 1l"
}trz is.
onálló, zátt egységekben repülősépgn, haión' vonaton stb. * sú1ycsökkentés céljából 400-1500 Hz-s hálózatokat is lrasználna]s' A házta'tásokban használatos egyfázisú váltakozó áram feszültségél az egész világon tr10 és 240 v között szabványosítottík. Általános tiiÍekvésmutatkozik a 22a v_os feszú]tség kizárólagos beyezetésére. Háromfázisú hálózaÍesetén L 3 x2z0 V, vagy 3 x 3B0 valeggyakoÍib'b. Nagyobb világítási hálózatok átama a szinusz-töryéflys za rííségetnggy-
Íi'sziiltséget alakítja át a készülékben szükséges (fíítő., ltt'l
lr {
mértékbenmegközelíti.
o
17. úbra. A tlálőzati transzforrnátoÍ jeilemző részei
]B. dbra.
20
A
transzforil]altormag három tipikus alakja
21
2"1'
H^LDZATI TRANSZFoI{MÁToR JELLB'l.laő RÉSZEI ^
A transzformátor fő részei a szilícium_ötvözetű transz_ formátorlemezbőLkészú1t mag (l7 . ábra), és a szigetelt réz-
huzalból készilt tekercs (tekerisek). A tekercset rend_ szer'int külön tekercstartó hordozza. A mag három Íbrmában
mint Ínagtípus, köpenytípus és gyíÍríis
(18. ábra). Leginkább a köpenymagclt nag ltasznáIatos
alkalmazzák. A gyűrűs mag költségesebb és etrsősorban műszerekben l-rasználják. Azt a tekercset' amelybe a hálőzati áramot betáplál_ ják primer tekercsnek, azt, arrrelyből az áramot elvezetik, szekuncter tekercsnek nevezik' Ha az áramkörök szét_ választása nem szükséges' maga a primer tekercs (vagy annak egy része) is szolgálhat szekunder tekercsként' Ebben ái esetben autotranszJbrmátorról beszélünk' Transzformátoros és autotransztbrmátoros táplálást együttesen -kisebb is taiálunk. transzfofmátorokat a gyakrabbarr előÍbrduló hálózati feszültségekre átkapcsolhatóan szokás készí_
magyaí szabvány öt feszültséget javasol: 110' Y-ot. Á hálózati transzformátor szokásos jeli;léséta 19. ábta mutatja' A magot -ielkópezó vastag vonal egyik
teni.
A
125, |50,220 és 240
oldalán a piimer, a máiikonaszekunder tekercsek vannak feltiintetvé. A szekunder tekercseknél a szolgáltatott feszü1tséget és áramerősséget, a primer oldalon csak a
dffi 19' cibta.
L
bálózati
transzformátor jelölése
j[Í ábra.
Az autotransz-
formátor jelölése
amelyre a transzformátor használhato
ltszültséget
--
- Hasónló az autotranszforrnátor jelölése j5rtli''i.
''".iJ-20' ábra). Á Lí"í"ro.-átor beépítésicélokra szabad tekercskiveze,e'át k.i-uoev forrcsúcsokkal (szorító csavarokkal)' eset_ i;";;;".űí, kivitelben készüt. Ha az tizenrbiztonság ro".t.l'ény, impregnált, légmetltesetl zárt és "líoÁ"áii kivezeiésekí
e
hároln tipi
ku s kivite1é t
muÍatja a 21' ábr a
ffiffiffi
21- ábra.
A
koÍszerú transzfornátol
háron tipikus kivltole
A TRANSZFoRMÁToR ELVI MLjKoDÉsB A transzforinátor múködése az áram mágnteses hatá' san_ aiápszit és lényegébenváLtakoző áramtő1 átjárt nii*"i tót"'.'ből és annak mágneses erőterében elhelye_ 2.2.
teker:cs böl á1l (22. ábt aj. Szekunder tekercs több is lehet. Szekunder Az egyes transzforrnátor_ tekercsek végpontiain mér_ hető feszültségek elvileg úgy
l.ti.".t.,'nae'
viszonylanak
egymásboz,
mint a menetszámok. Szám-
szeríien kifejezve ha rn1és m' a rnenetszámok
és U'
és U2
a hozzá tartoző feszii1tségek,
akkor:
U" -i-:-U1
m,
ml
.
Primer (9)
22, ábra.
A
trenszformirtoÍ
elvi m(Lködése
23
22
Ez azt jelenti, Itogy egy voithoz szükséges menetszám adott transzformátornál elvileg minden tékercsre nézve azonos. Ez a transzformátor szerkesztésének egyik alapszabáIya.
Ha a primer tekercs mágneses erőterében elhelyezett szekunder tekercs áramköÉt ztirjuk (pl. ellenáíiásor:r keresztül; 23. ábra), akkor a meginduló izekunder áranr
Rz:;I *3
(10)
&
Itra a menetszámok viszonyát nr'/nr', vagyis az t|ttételÍ viszanyt d-val jelöljiik, akkor az e\őző képlet úgy is írhatÓ, hogy:
I
R,:-.,R".
(1 1)
a szekrtnder terhelés a primer oldalra kapcsolt R' nagyságú eIlenállással helyet-
azaz ttikéletes transzformátornál
Szekunder
23. dbrg.
A
ellenkező irányti mtignases lerel !étesít.anrely gyengiti a pilmer áram mágneses ter"et' A gyengébb erőterhez tartozó kisebb önindukciós feszültség miatt a primer oldal lótszólagos ellentÍlldsar csökken és az áramerősség növeksztk. Ez már nem meddőáram; a primer teljö_-
sítménynek ke1l fedeznie
A
a
szekundér oldal fogyasz_
primer oldnl látszölagos ellencílltiscl a szeúinder terheléstől Jiigg. A fázisszög a primer áram és a szekunder ÍLram között 180' a két áram el1enkező itányu (24. ábra). A sze- terhelés kunder hatására a primer áranr és feszültség között a fázisszög csökken' Tökétretes transzformátornál az egyes tekercsek Iátszólagos eilenál1ása Úrgy viszonylilc egymáshoz, mint a hozzá tartozó tekercsmenetsámok négyzetc' Szárnszerüen tását.
1 A transzformátortekeÍcsek látszólagos elienállásán a tekercsre kapcsolt váltatozó feszültség és az ennek hatására íolyó árámerősség hányadosát éÍtjük.
-Á a1
24. dbra.,A. primer és szekunderáram iránya elíenkező
szekuncler terhelés
tesíthető. Ez a törvónyszerűség nerlcsak a prinrer_ és szekunder tekercsek között á1l fenn, hanem több szekunder tekercs esetén azakra nézve külön is érvényes. Ellenállással teÍhe1t ideális transzforrnátor primer tekercsében kétJéleáram foiyik: a mágneses eÍőtér geljesztéséhez sziikséges meddődrapn (fázisszög, 9: 90') és a szekuncler fogyasztásnak megfelelő tényleges- (p:0) primer óram, Jól méretezett hálózati transzformátornál az előbbi az egész primer áramnak csak kis rószét (kb. lo'%-áI) teszi ki.
2.3. A MAG SZEREPE ATRANSZFoRMÁTORBAI{
Az aL
induktív eiIenállás (az induktancia) függvénye menetszámnak és az áram frekvenciájának. Minéi szaporább az átam frekvenciája, annál kisebb a mágnesezési áram körülrrrényeket fél- egyébkéntváItozatIan tételezve. Rádiófrekverrciás árarnoknál 000 }Iz
a
-100
25
i
-);/
íelett -- két mag nélküli tekelcs egymásba vagy egymás me1ié helyezésóvel gyakorlatiiag kis mágnesezési áramú
transzformátor készíthető. Gyérebb frekvenciákon kis
mágnesezési áram biztosításáÍloz a menetszámot növelni
kell. Llangírekvenciáknál' különtisen az
a1ső határfrek' venciáknál' a mag nélküli tekercsekhez szükséges nagy menetszárnok gyakorlatilag már nem vaiósíthatók meg. Ezen a nehózségen segít a mágneses körben elhelyezett mag, Arlágnesei erőtér ,,mágneses áramkört'' alkot. A
erőssége annál nagyobb, minél kisebb áramkör,,mágneses ellenállása''. Minél kisebb a má-gneses e1lenál1ás, annál kisebb gerjesztőáIam szük_
,,-?g''"'esá'um''
á mágneses
séges.
R ni1onbo"ő anyagok
gyobb a levégő- permeabilitásánál.
Ha valanrely anyag
inágoeses egységvezetése p, ez aZt '. jeleBti. .hogy mágneses körbe helyezve, a nágneses eroter p-szor na' gyrbb lesz ugyanakkora mágnesező áramnál, vagy iigyanakkora mágneses erőtér gerjesztéséhez p'_ször
R=ttlJ D_/'Ln
"g{',
2540
n-rágneses vezetőképességétmág-
neses egy ségveze té ssál vagy p ermeabilitdssal fqezzúk ki' A külöÁ_bö'ő anyagok permeabilitását a vákum mágneses egységvezetéséhezszokás hasonlítani (gyakorlatilag ez uáb''ö* o levegő mágneses egységvezetésével).A levegő egységvezetéséi l-nek véve' p-vel ( görög mű) jelöljük aZí aizámat, anrely megmondja, hogy a kérdéses anyag mágneses egységvezetése (permeabilitása) hányszor rra-
t
jele mágneses áramltissiiriiségnek nevezzúk'. Szokásos B, mértékegységea tesla (T). A vasmágneses permeabilitása(p) neu állandó.' lranem füspvénvca-téreroiségnek. Változását a térerősség l|igg_ i'é;'"ébé"szokásos minőségií' melegen hengerelt, 4'l"_os szilícium-tartalnlú transzforr-trátorlenrez esetében a 26' ;br; ; vonala mutatja ' A B_ pÉ1összefüggés grafikus iéiét-asr"'"zési gaibének nevezzük \26. ábra ó vonala)' Megkö"zelitően így tekinthető, hogy a há1ózatt transznrágneses erőtér a magbarr halad r.in'aioi"ar u,
2 000
$ l
B
{ 500
b)
1000
mint levegőben, vagyis mag nélküi'
Legnagyobb permeabilitása a
vasnak, ill. a vas kÜlönbözó ötvözeLeinek
van.
Ha a tekercsbep
Permea-
bilitású, zárt vasmagot helye_ zunk (25. ábra), akkor az erőtér B: pH lesz, ahol H a mag
nélkül fel1épő mágneses térerősséget jelentl (ennek nagysága a 25' úbra, A lemezmagos tekercs
26
tekercs geometriai alakjától és a rajta átfolyó árarrr nagyságától függ). A magban keletkezó
p_ször nagyobb
térerősséget
H---> 'l T
='l0agouss 26. dbra.
A
rnágrresezési görbe
21
és azon beiüi egyenletesen clsz1ik el.
A
teijes térerőt (mág-
neses áramlást) (o) (görög nagy íi) a vasindukció, a rnágneses áramlássűrűség és a nragkeresztmetszet Szoizata adja:
@: Bq
(1 2)
Mértékegysége a Vs, ill. weber (Wb). Megfe1e1ő mag alkaimazásával aránylag kis menetszámmal a lehető leggyérebb frekvencián is készíthető olyan transzformátor, amelyen a mágnesezőáranr a hasznos áramnak csak kis részétteszi ki.
*
2.4.
vencia, a mágneses áranrsűriíség, valarnint a leÍnezvastag_ ság második hatványával nő.
A
rrrágneses erőtér
mint nrár errőtr szó volt
a vál-
takozó áram periódtrsának kétszeresével másodpercen_ kint változtatja irányát" Az átrnágnesezés súrlódással, felmelegedéssel jár. Ezt a jelenséget llis zt eré zi sne k, a vete
1ári
veszteségeket hiszterézis-veszÍeségeknek nevezik.
-
A GYAKORI'AT{ TRÁ'NszF,oRN{ÁToR
Egy elvileg tökéletes transzforrnátoron átlraladó áranr
alaki változást nem szenved és a prinrer oldal
álta1
felvett teljesítnrérry azonos a szekunder oldalon leadott tel.iesítménnyel. A valóságban azonban a transzformá_ tor nagyobb teljesítménytvesz fel a hálózattőI, és így a menetszámnral arányos feszültség, valamint az áttételt viszony négyzetÍrcI arányos illesztőellenállások szabálya helyesbítésre szorul. A tökéletes transzformátortól va1Ó eltérésekokai a veszteségelc.
2.5.
A MÁ.GVESZTESEGIJK
A nrag iizem közben Jblnelegszik * ezétt l-rasználata vesztesóggel jár. A rnagveszteség két részre bontható: a folyton váltakaző mágneses erőtér magában a nragban is (a 27 . ábrán jelzett irányban) áramot indukál. Az ebből
adódó vesztesé geket ö r v ény tir am ú v e s z t e s ég e kne k nev ezA rövidzárlat iellegű örvérryáramok csökkentésére a magot lemezeIni kell (2B. ábra). Minél sríríibbek az elválasztó rótegek, annál kisebb az öwényátan-lú vesz-
zük.
teség.
Csökken a veszteség a" maganyag elelctroruos vezetésének csökkentésével is. E'bből a szempontból előnyös a szi1icir"lnr ötvözetíí transzforinátorlemez. Az örvény-
árarnú veszteség a lemezmag minőségén túlmenően a frek-
27. tibtq.
A
28. úbta. A nlag lemezelése
lernezm:rgban
indukált árarn
Nagysága függ a rrrag rrrinőségétői, és a frekvenciával, a mágneses áramlás síírlíségévelnő. A hiszterézis nemlineáris torzítást is okoz, háLózati transzfor_ rrrátor esetében azonban ez eihanyagolhatő. Az örvényárarrrú és hiszterézisveszteségeket egyllttesen magvesz-
valamint
teségnek mevezzúk"
A
magveszteség hővé
alakuló teljesítményt von el a
azazmaga]kairtazásakor a prirner áramhoz még egy harmadik összetevő is járul: a magveszteséget .fedező óran. háLózattőL,
A
kereskedelenrben az örvényáramÚl ós hiszterézis_ veszteségeket együtt adják meg az egységveszteséggel. A egységveszteség 1 kg transzformátorlemez összes veszteségét adja meg W-ban ha 50 Hz-es áramma1 1 testara (T) [:10 000 gauss (G)] (csúcsérték)van felgerjesztve. Az egységve5zteségből megközelítően rnás mág-
p'
-
neses árantsiirtíségnélfellépő magveszteségre is követ-
29
keztethetiink. IIa p, az egységveszteség, akkor B mágneses áramlássíírűség esetében a veszteség (p) kielégítő pontos_ sággal MKSA mértékrendszerber-r:
p:
pBz
Szavatolt
r"....i^.,.e* lmegjelöJésc
tvA/kpl,
i
(ll)
lw/kel.
'D--pr'' 10000: ---
neI Eio
Ell Et2
áramsiÍrűséggel azonban rohamosan nő. A gyakorlati kir'itelnól a hővé alaktrló magveszteség, az ennek következtében fdlépó melegedés szab batárt,a mágneses áramsűrűség megengedhető értékének.Minél kisebb a rnag egységvesztesége,annál nagyobb lelret a mágneses
3,4 32 j.0
I
I
2.1
I
I
I
i i
o,3s
I
I
1- lrÍ!1!ózat
TfáEszÍorilátcÍok mágncscs körcibe! használt öt'özött acóllemezt'l< (MSZ 42 szcrht)
nrlássü rűség.
A
kereskedelemben trarrszformátoilernez 0,35
0,5 rnm vastagságban és 1,0-3,0 W/kg közötti
és
egység_
veszteséggel kapható. Az ezekketr gyakoriatilag elérhetó tényleges mágneses áranrsűrűtség a kivitel és a környez-eli viszonyoktól íüggően 0'8-1'25 T között filozog a szokásos 50 Hz-es hálózatokban. Magyarországon a kereskedelmi forgaiomban levő MsZ-42 szabványban minőségil eg meghatár azott transzÍbrnrátorlemez-tí_ pusok műszak:i tula.jdonságáit az 1. táblázat tünteti fel.
*
-
-
Hidegen hengeieit' irónysze rkezeÍf szilícium-ötvözetű lemezekkel és tekercselt maggal nagyobb, 1,4-l,5 "f mágneses áramlássiírűség is rrregengedhető, s ezáltal a
transzformátor méretei nagymértékberr csökkennek. A magveszteség a frekvencia függvérrye. Ezért szaporább frekvenciájl,l hálőzatokhoz a vasmagban megengedhető mágneses áramlássűrííség lényegesenkisebb. Szaporább frekvenciájú hálőzatokhozesetenként számí_ 30
I
EZ E3 E4 E5 E6 E7 E8
Ebből a tlanszformátor összes veszteségétrnegkapjuk, lla p-t szorozztlk a vasmag kg-ban mért sÚÍyával. A mágneses áramsűr',íség növekedésével a tekercshez sziikséges rézhuzal mennyisége csölrken. Minél nagyobb nrágneses árarnlássűrűséget alkalrnazrtnk' annál kisebb, olcsóbb .lóhet a transzíormátor. A veszteség a mágneses
á ra
t_.. I t\ev leses I uastagiág I trr'rl I
Vr u [w/kg]
tw/kel
mie CGS renclszerben számolva: D'
magveszteség
tással (a hűlési szernpontol< figyelembevételével) kell a megengedhető mágneses árairrsíírűsóget meghatározni.
2.6.
A
A WUzAr'vEszTESÉGEK
primer és szekunder tekercs lrrualja a rajta átfolyó
árarn lratására felmelegszik"
A
nelegedés arálryos a
tekercs rezisztenciájával (R) és a raita átfoiyó áram (1) négyzetével.Számszerűen
:
P: Rr2
iwl.
(14)
A melegedés miatti veszteség a frekvenciától' valamint az átam és feszültség közötti Íáziskülönbségtől független, azaz nleddőáramnál is fe11ép. Huzalveszteség minden tekercsben keletkezik, és a transzformátor akkor leggazdaságosabb, ba az egyes tekercsek vesztesége a
-
tekercs által szolgáltatott teijesítrnény százaÍékábatl _ azonos. A' tekercshrrzal melegedésének határa az a ihí3f. kn amelyet a transzformátor anyagi sérülés nélkül hossz:' ,b időn keresztül is kibír. a vesztd::i;g 'A felmelegedésfügg. nagyságán kívül a hűlési körülmónyektől Kis"'1l6 háIőzati transzformátor összes huzaiveszteségEáek nagysága a irasznos teljesítmóny 3-12)(-a közötivan. 2.7.
kunder tekercset nem érintő erótérnek teljesítményátl l,el szempontjábóI nincs jelentősége. Ezt a"jelenséeét szr\i-;7isnak, a szórt erőlér összess égétszórt mtigneses í.rnek nevezik. t-.szót'ás úgy hat, mint a szekunder terhelés elé kap_
erő;
csog2 induktív ellenállás. Az ezen fellépő feszültségesés me...ggé alakuló veszteséget nem okoz' de csökkenti a
szekunder oldalon kivehetó teljesítnenyt. A szórás
tehát növeli a transzformátor be]ső ellenáliását. Ttá|izatl transzformátornál (50 Hz_en) a szótás teljesítraény_ veszteség szempontiából elhanyagotrható, a környezet .irvarása szempontjából azonban csökkentése kíván-atos.
A GERJESZTŐÁRA_VÍ
'A mágneses erőtér gerjesztéséhez szükséges rneddóáram, fel]esitnrényt nem,,fogyaszt''" A veszteség közietve, a pi,.
szó1á;'gasysága
elsősorban a tekercsek méretétől,
bá,ózati transzlormátoroknál nagysága 0,5Y^ [örüt van.
Í-ormátorokná| a gerjesztéshez szükséges áram tnegközclitöen 10)(-kal rröveli a primer áramoi.
A KAPACITÍV VESZ.IESÉGEK
2.9.
A transzformátor
A SZORÁsr vnszrnsÉGEK
tekercsei, a mag, sőt az egyes mene-
tek is úgy tekinthetők, mint egy-egy kondeniátor fegyye;.16ete. Ez az onkapácitás úgy hat, mint az egyes tekéi9.et \özötti' valamint a tekercsek végponliai közé ka1'csolt kondenzátorok (30. ábra). }Jálóz;ri tianszfor_ mátornáI az önkapacitás a legtöbb esetben elhanyagol_
A prin-rer tekercs áital gerjesztett erőtér kis rés'; elkerüli a magot (29. ábra), rnásrészt a magon áthalaésl. erőtér serrr rnetszi az összes szekunder meietet. A sz.!'-
lla'- ),
Szár Í erőÍer
o
r--ll--r
j.)tíj.rs+-*r
#-
" T_Jlt l_ 30. ábtq.
A kapacitíV veszteségek
Szekunder 29. dbra'
A
-
''{.,ilyezésetől, aiakjától és menetszámától függ. e|l Értékét | .l;'imer induktivi tás százalékában szokás meg-adni. Kis
mer tekercs rézveszteség-növekedésébén mutaiko;i?]. MinéI nagyobb a primer'tek?'-cs ölindukgiója, ann],i kisebb a veszteségnövekedés. Kisebb inákózaíi' tÍansz-
2.8.
-
transzfornátor szórása 3 Kis hálóZati transzformátorok
1
l:t.
2.lo.
A
zük
Az ÖsszVE'szTEsÉG
transzformátol összveszteségét a hattísfokkal fejez-
ki' A
hatásfok százalékban a'szekunder oldalon leadott teljesítmény osztva a primer oldalon felvett te1jesítménnyelés szorozva t0O-zal. Szokásos jele: 17
(görög
éta). Számszerúen:
,:
s-::o pp,
ng
A rajta átfo1yó áram meddö, de mivel a nrimer áramot növeli, ezért a primer tekercs huzalátmóiőjét nagyobbra kel] venni. Á magveszteség reáiis jellegű' a primer áramot. ;;ó;;ák"öveli -K;;;ű;;;
induktivitás.
(t5)
í%1.
,4 veszteségek részben frekvenciafüggők, ezért a
hatásfok is függvénye a frekvenciának. Az egyes veszte-
ségek frel
"
i'
íiriitt't (R,,o*)
az ] lá2' R,,"L nagyságú (orilner oldalra redukált) ellenállás képviseli. Több sze-
ii''á.i t.ri.i"- esetén ezék ereclőjének 7fti2'gzerese hat a orimcr oldalon. ' A szekunder tethelés előtt, azzaI sorban hat a szekun_ a.itt""t".*-ie""ji"'áiiaií"t_T1j''ű"rrs" és a szórási,]
Jrr""ária'l'"gv'' ;;;oia'iila*t iiuita, és a szögsebesség ;;;;;i;;' o,Tí. lttl isnré't a primer induktivitáJt jelenti; u' a szórási tényező' Értékekistranszformátoroknál
]
]
ó,oostoitiiiio,iY).Ás,orasmiattatranszformátorbe1ső
eílenállása (a székúnder oldalról nézve) frekvenciafüggő' a szaporább frekvenciák felé növekszik. A primer tekcrcs hr.rzalellenállása
oldalon.
közvetlen értékévelszerepel
a prinrer
A mágnescs erőterct képviselő gerjeszLőellená|las' a magvesiteség és a szörási ellenáliás lrekvenciaíiJggők' A fre*kvencia izaporodásával értéküknövekedik (hatá-
]
l
:
s.rk csát ken). 50 iIz-es transiformátor esetében a szőrás, , szaporább fíekvenciákon (1500 Í{z feiett) a gerjesztő_ magveszteségi ellenállás elhanyagollrató' Az ezek!ek'megfele]ő egysáűsített lrelyettesítő kapcsolást a 32. és 33. ábra mtrtatja. háIóz;ú transzformátor összveszteségét elsősorbarr veszteségeket le-y tqt| mgs-ál!; i ;rí;;rrté; ^
és
i;rlii;;;'Á
^ pítanif hogy az izem közbeni hőmérsék]et kb' 35
C"
31. dbra- .A irálózati transzforrnátor helyettesítő kapcsolása
transzformátor. Hálóza't-i transzfornrátor helyettesitő k
apcso1ásán rczisztenclák, incluktivitá'sok és kapacitások
helyettesítik a veszteségeket és a lrasznos terhelést (31. átrra).
A primer áramhárom összetevőjét (a gerjesztőáranrot, a magveszteséget, és a szekunder terheiést) 1rárom pár_ huzanrosan kapcsoit eilenáilás kópviseli.
cilltÍs induktiv je1legíí, nagysága
i4
aL,
A
gerj esztiíellena prin-rer
ahol
I
3
2. ábra. Egyszerílsített helyette" sitő kapcsolírs 50 FIz körüli frekvencián
1t
33. ábra' Egyszerűsített helyet_
tesítő kapcso1ás nagyobb frekvenciákon
35
i
'
túJmeleg- alatt rrraradjon, névleges hálőzati fesz|iitség és teljes terhelés esetén. 20 C'környezeti hőmérsékleten ez
55 C"-ot jelent.
A
3,
A
TR,4,NSZFORMÁToR" MERETEZESE
veszteségek egyrnáshoz va7ő aránya nem közömbös.
Hálózati transzfortnátornál a veszteség összege akkor a leskisebb' ha a mag_ ós huzalveszteségek aránya kb" 50-
5.al. A'valőságban kis hálózati trarrszformátoinál a mag_ és huzalveszteség aránya 65-35,% körüli. A primer és szekunder huzalveszteség legkedvezőbb esetben egymás_
3.1.,{LTALÁNOS sZEMPoNToK
oldalra redukátrt két értékegynrással ázonos. nréretek növekedésóvel a transzformátor felülete lassabban nő, mint a köbtartalom, i11. a hasznos teljesítmény. Erniatt nagyobb transzlormátor esetében a ózab-
Adott feladatnak legjobban megfelelő transzformátor készítésenagyszámú tényező összhangját követeli meg' A teijesítrnény (fesziiltség' áramerősség) ismerete még nem hatátozza meg egyértelmííena feladatot, mert a felhasználás célja és számos he1yi körülmény is hatással
sal egyenlő. Fz a helyettesítő kapcsolásban azt jólenti, l-rogy az egy
A
ványbp előírt meleghatár betartása az
összveszteség
százaIékos csökkentését kívánja. A méretek növekedésével a hatásfok errrelkedik. Szánrszerű értékekisebb hálózati transzfonnátornáI (20 és 300 w között)
50-95)|-ig változik.
van a szerkesztésre.
Általános kovetelmény, hogy a transzformátor olcsó
legyen. Néha kis méret vagy a kis súly fontos követelmény. A legkisebb és legolcsóbb transzformátor között nagyobb kíviteli eltérések is lehetnek. A költségre befo1yással van a n-rag és huzal
árának viszonya is. Az anyagok, alkatrészek
lépcsőzetes méretváltozása (p1. lruzalátrnérőnél yagy lemezidomnál) gyakran mega1kuvásra kényszerítia szerkesztot.
Szerepük van a kiviteli sajátosságoknak is. Ezeket csak statisztikai alapon- lehet számszerííen figyelembe
venni' Ilyen pl. a tekercselési keresztmetszet kihasznáiási foka' a kitöltési tényező értéke. Nagysága üzerrrenként és transzloI'mátorlípusonként is változik. Mindezeknek a tényezőknek elózetes figyelembevétele lrosszadalmas és pontatlan. A nehézségelsősorban a kiinduláskor mutatkozik, amikor a szükséges mag a1akját rls nagyságát úgy kell rnegállapítani, hogy a transzfelrmátor a kívánt teljesítményt felesleges anyagfelhasználás
nélkíilszolgá1tassa.
Gyorsabban jtrtrrnk eredményhez, l-ra a kiinduláshoz
szükséges
adatokat egyszerű tapasztalati összefüggések
rrlapján határozzukmeg tipikus alkatrészek feltételezésével. A kapott és a kívánt eredmény közötti esetleges eltérés számítással végzett utólagos ellenőrzéssel és helyes_ [rítésselküszöböllrető ki.
-
-
37
Adott
teljesítményr.itranszformátor sokféle maggal
készíthető el.
Az
alkalmazható maximális
mágrreses
áramlássűrííségeta hű1ési körülrrrények, az iizerneltetési sajátságok (szakaszos vagy ál1andó üzem),-és a magként alkalmazott lemez minősége határozzák meg. A kovetkező fejezetekben megadott méretezési .kép1e_ tek a magyai szabvány szerinti E_8 típusÚt transzformátorlemez_re vonatkoznak. Ennek vastagsága 0,5 mm, Lényegesen jobb lenrez hasznáatá so Hz-es hálózati transzformátor esetében nem a kis mágneses sok előnnyel jár. Permalloy-lernez kevésbé alkalmas. telítésihatár miatt
egységvesztesége 1,3
Wkg.
-
-
letek olyan magkeresztnretszetle vonatkoznak' nrelynél á magasság és úélességaránya |,4 és 2 között változik (35. ábra). Négyzet keresztmetszetnél nagyobb a srilyila a magásság ?s széIességaránya 2-né1nagyobb, emel_ Csupaszon
1000 m
lmml
tkel
a
0,05 o,06 0.07 0,08 0,09 o,10 0,11 o,12
0,0175
0,14 0,15 0,16 o,18 0,20 o,22 o,25 0,28 0,30 o,32 0,35 0,38 0,40 o,42 0,45
o,1372
n
l*l
i
r.iJ
ti,'i
i:
0
ill 34. ábra.
A transzfor'
mátorlemez alakja
35. dbra,
A
magkereszt-
metszet célszerít alal
és a tekercselési lrely aránylagos nasvsása is befolyásolia a sziikséges magkeresztmetszetet'
A lemezcsomag alakja
Ha-á tJkercse]ésihelykicsi, kevesebb huzal, de nagyobb mag sziikséges, és a transzformátor súlya nagyobb'lesz' Áttálaban, ha adott mágneses áramlási sűrííségmellett a magkeresztnetszetet növeijük, a huzalveszteségek és a szóiás csökken, viszont növekszil< a primer gerjesztőfordítva. áram és á magveszteség - és A méretezésiképletek a 34. ábrához hasonló lemez alakra támaszkodnák. Ez a forrrra kis szórású és arány' lag kis méretű transzfonrrátorokat efedményez' A kép_ J8
sú1ya
11
0,s0
o,55 0,60 0,65 0,70 0,80 0,90 1,00
1,10 1,20 1,50 1,80
o,025?
0,0343 0,0448 0,0567 0,0700 0,0847 0,1 008 o,1 183
0,1575
o,1792 o,2268 o,2800 0,3388
0,437s o,5488 0,6300
o,7 168
o,8575 1,0110 1,1200 1,2348
1,4t75
1,7s00 2,11'10 2,5200 3,4300 4,4800 s,6700 7,0000 8,4700 10,0800 15,7500 22,6800
Ellenállás
méteÍenként te)1
8,8775
6,1,484 4,51,95
3,4592 2,7358 2,2165 L,8316 1,5384 1,3323 1,1470 0,9971 0,8761
o,6916 0,ss95 o,4620 o,3602 o,2867 o,2495 0,2191 0,1 829 0,1559 0,1406 o,1274 0,1 109
0,0900
o,o744 o.0624 0,0531 o,0457 0,0350 o,o?7'1
o,oz24
0,0184 0,0155 0,01Q0 0,0070
I
I
Zonánco"vu
la I
tnml 0,0560 0,0670 0,0780 0,0890 0,1000
i00 o,tz20 0,1
330 0,1440 0,1550 0,1 6s5 0,1760
0,1
o,19',1s
o,2190 o,2405 o,2734 0,3050 o,3260 0,3415 0,3790 0,4115 o,4330 0,4540 0,4860
0,s400
0,5920 0,6445 0,6970 o;1490 0,8553 0,9570 1,0605 1,1635 1,2660
1,571 5
1,8760
2. ráblázat vairösréz huzalok átrnéróie, sú!ya, ellenál|ása és szigctelt átrnérője 39
kedik.a huzalveszteség. Egyedi daraboknál az optimáIis keresztmetszettől való eitéréslényeges hibát nem jelent.
A
tárgyalás általában 50 periódusú, 110-240 V-os primer feszültségír transzformátoroki:a korlátozódik. de kitér azokra a korrekciókra is, amelyek egyes tényéJ zők ímagidom alakja, periódus stb.) ettérése eióten s"tit<-
sógesck. A szárrtitott huzalellená|Iások p:0,0l7 ecységellenál]ású tézhuzalra vonatkoznak. A tierest
A
transzformátor számítása után el]enőrizni kell,
hogy a tekercselés elfér-e, ill. nen-r marad-e felesleges hely a magon függően nagyobb, ili. - és az erednrénytől kisebb vasmaggalmeg keli ismételni a méretezés1'. Célszerú a melegedést is ellenőrizni. Ha a szabad felületet mindeu négyzetcentiméterjére eső veszteség (mag. és huzalyeszte99s) 0'03 W alatt marad, túlzott melegédésnormális használati körülmények közöl't, ncm valósiinű. IIűlés szempontjából a szabadon ruaradó tekercs és Vasmag felülete mérvadó.
3.2.
A TRANSZF.oRMÁT0I{ TERI{ELESE
A transzfornrátor méretezéséhez minden szekunder tekercsre vonatkozólag háronr adatra van szükségiink: a tekercs feszültségére, atekercsen átfolyó tjran efÍektív értékóre és a teker_cs álta1 szolgáltatand,ó rcljesítlnényre. A terlrelés fajtájától függően ézek nagyobb rnértékben eltérhetnek az Ohm-törvény alapján vaia,atő értékektől' $..qL lehetséges eset közül kót gyakori, tipikus ter_ heiési fajtát a rczisztív terlrolést áó-a szokásos egyenirán;vító terhelést részletesebbetr is nregvizsgálunf .
-
'
-
-
-
A VALÓS TERI{ELES Valós terhelés p1. a viilanyvasaló, az 3.3"
elektroncsó
fútősza1a stb. Ilyenkor a teljesítmény a feszüliség és áramerősség szorzataként aclódik, és a szekunder tekercs feszült-
sége és árama (a veszteségektőI eltekintve) azorros a fogyaszió név1eges feszirltségével, i11. áramával.
3.4. Ftra a
Az EGYENíRÁNYÍTo TERHELÉS
transzformátornak egyen irányítón kereszttii egyon_
áramot ke1l szolgáltatnia, akkor rendszerint adott a
szükséges egyenfeszültség és egyenáram. Tekintettel az egyerrirányítóban feilépő vesztesógre, a szükséges váita-
kozóátamu teljesítménynagyobb' mint az egyentelje-
sítmény. Másrészt' tnivel az egyenirányítón keresztül az folyik áram, a tekercsben folyó áram eflektív értékejóval nagyobb {ehet az egyenárarnnál. Vógül a tekercs váltakozó feszültsége a korülményektől függően kisebb vagy nagyobb is lehet időegységnek csak törtrésze alatt
az egyenleszüItségnél. A három adat pontos számítása nehézkes' értékük
nagymértékben Meghatározásuk
többnyire
figg az alkaimazott
egyenirányítótól.
transzformátor méretezésekor - aegyenirányitó az egyes típusokra jellemző
empirikus összefüggések alapján lehetséges.
A leggyakrabban Iraszrrálatos egyenirányító_fajtákat és az ezekkel kapcsolatos tapasztalati összefüggéseket a következő fejezetek isrrrertetik.
3.5. Az, EGYENIRÁNYÍTÓK
A váltakazó átam átalakjtását' egyenáranrra egyenirányító végzi' A jelenleg 1eginkább 1raszná1t egyenirányítók kisebb teljesítmérryre: ízzókatódos vákumegyenirányitó csövek (elektron_ csövek);
izzókat'ódc:s gáztölÍés{t egyenirányító csövek (ion-
csövek);
41
,l
Slelét t-egyeIli rÍ ny ító k
;
germánium-egyenirányítók ; szilícium-egyenirányítók. A három utolsót gyiíjtőhéven Íélvezető egyenirárlyító_ nak is hívják.
teljesítményre és fesztiltségre készülnek. A félvezető diódák fokozatosan kiszo_ Íitják az izzókatódos típrrsokat. A jeleniegi árakat véve
Mindezek a Íajták különböző
íránvítós) tnér'öműszerek áitalában átlagos értéket viszont egyenirányitó körben folyó áramokértékjölentősen kiilönbözh't az'átlagostól' naíá" n'" "rr"ttiués átlagos áranrérték viszonyát formaténye'
;;;;;k1
zőnekneyezzik. -"Á"irór.ú"
i"g.gvi""rűbb egyenirányitó k-apcsolás1 a .37a ábra n'uiui:ru_-Éev"nirányitoként áz elobb fe]soroltak bár_
alapul, kb. 50 W teljesítményig a szelén_, ezen fe1ül a szilícium-egyenirányító gazdaságosabb. Germániumdiódákat tápegységben ritkábban aikalmaznak. Bármilyen
0) PukÍ/ó
eggenorom U+
wi/Íotozó-
óromú
risszelevó
,fl[
,
b) touenoronu
ih ft
'rjsiielevő
36. óbra.
Az egyenirányított áran
K,71uc'Íir 37. cibra. Egyszerú egyenirányító kapcsolás
összetétele
tipusú is az egyenhányitó, időben periodikusan vá|tozo nágyságú, puloíló egyenáramot ad (36a ábra). A -pulza|a aÁm iiszta egyen- ésváltakozőáramú összetevőkre
bontható (36b ábra)' Az ilyen áramot mégis egyen4ramnak nevezzllk, mert a váLtakozőátamit összetevők az egyenáramnál kisebbek, vagyis negatív _érték(áramiiányváltozás) még rövid időre sem lép fel. A pulzáló áram szűretlenségétszámszeruen a váltakozóáramú összetevó efíektív értékénekés az egyenárarrrnak a viszonyával szokás jellemezni. Minél jobban van szűrve a
,-!!l!1,{,,,
rnelvike szolgálhat. Az egyenáramú olda1on fellépó nuliáló áram idobeli lefolyása nagymértekben lugg a i"it'.te* ielleeétőt. A 3'1b ábra rczisztiv, induktív es (nalerlrelésen (ez a leggyakoribb) mutalja
'íáoüiÉ."áőitív áieeYénirányitottáranrtipikus _'Á1vár.-tátban
idóbeti
lefolyását' .
.
bbnyire többutas egyenirrínyító. kaphasználnak. Égyenirányítók megfelelő kom_ "'ór'iió[át a váltakozó feszültségnéljelentékenyel naul"aia*auul tö
is
nuo6u-
juthatunk' Feszültségsokszo-
pitzaJó áram, annál kisebb a váltakozóáramú ossze-
"sv.nr.szültséghez kisfeszültségű (és olcsó) íranyta! iá;ó k;il;ói;isat _egyenfeszültségeket lehet elő_ iiu"*"ro'irratorral nagy
Mérésalkalmával pontatlanságoi okozhat az akörtllmény, hogy a leginkább használt (lengőtekercses-egyen_
donságai
tevő.
4l
állítani. -_e
túto"oo'ő
a
típusÚr egyenirányítók jellegzetes tulaj'
következők'
43
élettartamnak. Az izzószálas egyenirányító élettartamára előnyös, ha az anódfeszültséget csak a katód /e/_
3.6.IZzoKATÓDos
VÁK{JN{_EGranNlnÁxyÍrÓ
A _vákum-egyenirányító (elektron) cső .ban' e]ektromos áramnral hevített (izzitott)
aztkörülvevő fémlemezbőlkészültanódbóí
kizarőlagazizzókatődból
melegedése utrin kapcso1ják rá.
léghíjas burá-
taaábil á11.
es az
kilépő és az anód felé haladó elektronáramlás közvetíti, ha iz anód, pozitív és a katód
neg.atív jellegű. Ellenkező irányban árarn nem folyik. . A vezetőirámyú ellenállás árarlrfüggő" értókét az egyen-
áramú csókarakterisztikával szokás mógadni a feszíítség üggvényében'Zát óir ányu ellenállása g]yakorlatilag vég] telen. Az anódfeszültség emelkedéséveT vezető]ránv- neyezzik ban az áram állandó értékfelé tart: ezt teÍítési óramnak. Ilyenkor a katódból kilépő összes elektronok r'észt vesznek az anódáram fenntartásában. A telítési áram nagysága a katód elektronkibocsátó képessógétől, az _emissziótól ftigg. Tápegységben mindig telítési áram . a]atti áramszolgáltatássai-'haíználiák a'vákurn_ egyenirányítót. Az izzókatőd'os egyenirányító cső készüI egy- és kétanódos kívitelben. .4 katódot közvetlenül vagy közvetve lehet izzíÍaní.Közvetlen fiÍtéSesetében az izzószáI egyben a katóc1 is. 1\nyaga volfrám vagy nikkel, báriumoxicl bevonattal' Bemelegedési icteje 3-5 másodperc. Valamivel köttségesebb a ktjzvetett 'Ííitésíi csó.I|yenkor az izzőszálés a kaúd szét van yálasztva. Az izzaszál többnyire volÍrámból készül. arlreJy a tulaidonképpeni katódban *a.báriumoxid bevonatú nikkelcsőben e]. Felfíítéséhez kb. - Alrelyezkedik 30 másodperc szükséges. közvetlen fűtésű itzzókatódos vákttm-egyenirányíÍó csó belső ellenállása aránylag nagy' ezért eisősorban akkor használ'|ák, amikor a köze_ pes árarnfogyasztás állandó nagyságú. Közvetett fíitésíí csőrrél a nagyobb merevségű t
44
3
Az árarnót
"7. G^z"rÓLT,ÉsíJ lzzor"ATÓDos
EGlmNIRÁNYÍTÓ
A gáztöltésű, izzókatódos egyenirányító csőben vákurn
helyett rréhány rnm nyomású higanygőz vagy más gáz van a burában. Bizonyos anódfeszliltsógen túl ívkisülés kör'etkezik be, és az anód katód közötti áramot a katódból kilépő elektlonokon- tul az ir:rrrizált gáz is vezeti. Az ívkisü]ésenfellópő feszültségesés (kb. 13 V) csaknem
függetien az áram nagyságától. Erniatt a gáztöItésú egyenirányító cső be1ső ellenállása lényegesen kisebb, mint a vákumcsöveké, és alkalmas olyan fogyasztótri tápláÍására is, ar-rrelyeknél az áratnerősség időben változik, ingadozik (pl. B osztályú erősítő). 3"s. F'ELVEZETŐ EGYENIR'{NYÍTo
A
fólvezető egyenirányító egynásra lreIyezett fémá1l (38' íbra). Általábarr á fémek sok
és fólvezetőrétegből
38.
szabaclelektront tattalmaznak,
a
szigetelőanyagok rrem a félvezetőkben kb. minden 1000 eiektronra egy-egy szabad elektron esik. Ez a kiilönbség okozza, hogy a fének jó elektronros vezetők, a Íélvezetők csak kismértékben vezetők, és a szigetelőanyagok elektromosságot nem vezetnek.
tartalmaznak szabadelektronokat;
45
Nasvorr erős elektrornos téi'rel szabadelektronok
siigetetóanyagba, anrely ilycn ^körülmények felszabaditása
"ih.;áli-; váiik. t&oil^'á'-1oíe
Szabaclelektronok e1ektro^mos..teret hides elektródból -rti".^io 10? V/cm nagyságú eg1eniányitóbán l0 V-1vi .feszültsési.i"ái. nagy_ l
nni"a a fél"vezetőben a szabadelektronok száma nagy_ .a*.""á"ir."Ltisebb, mint a szemben fekvő jó vezetőben fárnból a iie?""vágüá',l, "*'7-u' a
féIvezető felé lraladó elekt_
sokszorosan nagyobb, -mint ellenl
io-r-rót
iránvban-vagyis egyenirányító
az összes
3.9' SZELÉN'EGYENII{ÁNYÍTo EsV-esV szelén_ce]la sarkai között megengedlretőA ,";íi_';fií'i"-iiíi.éekúto"bsi'g 20-40 V körli|.'van' Vezeto lrany-
belsó cllenálláse ,'.lén-esv.nirányitók "[r";"-'"-;ú;i;áí t
A záróil'ányban l-olyó veszl.eségi áranl -'''"Él.a.'nó'' ""ii""j!'-r.". Szokásos körÜlnrények iiiJaiar",ji át ny iá'rar{' i, a, airányÚr-vesztc gi telj esí n - Io "Á' i"''i ti- -'"'""etaira"vir vesiteséÉnek' 40 V feszültségtr
s é
é
5
lriíá"u.eö r"i"íi i iaraira"vt veszteségi áram rohanrosan
io.á"''""re'*.öi"*ia'vito- kb' 2000 Ft z-ig- h aszná1lrató' N;.1ák;;"Gzetben ilülón véde]rnet kíván' Az egyen_
Íef,vezető egYenirá_
Érr.rn. ó á tútieszliltsóeck iranti nagy érzók.enység' [eszüllsóget ""itáro Á gvaiío .i"áig niégadja aát a maximális sérülés nélu-ótvót az egyenirányító
i"aiám)iirt.ág"ii az r.iti.. En-noÍ-tt. 4}-50'Á-ka1 magasabban vanidófiií 'iii,i^iíi"tt".
iÁnik túllépése,akárcsak nélrány {'l's egyenirányíto pr:sztulását okozz-a' Ezért ? féIvezető egyenirányítók (kiilönösen.g .9e1T1n'".T- "s jövö túlfesziiltség_
;;;;;;;;;;
.iiili,iüi" aiB"aaÚ
i
taphabzatvól
fi[a;.il'"iiá"-'_i"ná'""'int külön védelmet kívánnak' Erről egy későbbi íejezetben lesz szó' *'i""áBti:"rl"gzetessége
t;ldfi;éií' ímé r
a
fétrvezető egyenirányíÍóknak
:.a'kötny ezeti hőmér"Jeiiiéi_!Á"rÉ"désével a térüéthetóseg a gyártmánytól_ fiissően ielentékenyen csökkenhet' ' -i''";;*.bü;; is mert téj veze tő egyen i rá ny i ó .a r ó zo x i' s é
kíe t i Íii s s é's e
n) Ko.'szerii
-ffi tsj
Kis
te
llesiImangii kirite/
c) Reg:bli
t
t
t\uil-eíyíniranyító. Jclenleg elsósorba.n lengótekercses haszrráljái, mint rnéröegyenirányitót -é.bí'ír'"iű"n mérésére.Tápegységben ma'már csak kivé_
;;lilk;;ii'ffi a.szet.én'' iJ;; f.fu;í eio. ntonyojebb tápegyseghez u'-n"irnaniu'_ és a szilícium-félvezető egyenirányító'a i ?iil.i;;;eyenirányító fokozatosan kiszorítja többit. 46
j'r'l:'i
39' {ibrcr.
Tipikus
k lvi
re/
szgléi1-egyonirányítóI{
ség van. Szere]éskor célszerű toljes hosszúságba'n meg_ l-ragyni, de összehajtható. ]. nagyobb típusr:k a 4Í. á-bta szerintí kivitelííek' Ezek_ egyenirányított teljesítménynéll híltő1emezekkel hatl:i.novelhető' A. hűtőlemezek nrérete (kivitele) ós a
irányítók soros, ill" párhuzamos kapcsolásával tetszés sze_ rinti feszültségííés erősségii áramok egyenirányitásála használbató. Vigyázni kell azonban arra, hogy csl'.k azonos jellemzőkkel bíró egységek kerüljenek csoport'.;s kapcsolásba" Tipikus szelé.n-egyenirányítókat a 39. á6ra
az
mutat.
3.10. SZILÍCIUM_EGYENIRÁIqyÍTÓ Lényegesen nagyobb, 50-1000 V közötti
a
A
zárófeszúlt-
40-5a/.-ka1 nagyobl-r gyáti isrnertetőkben megadott zárófesziiltségnél
ségre késziil. .i\z átütési fesziiltség
,' -* f=--
feszültségesés áteresztő irányban (a szelénhez viszc. nyítva) kb. egytizedrésznyi' a visszáram is lényegesell
kisebb; egy ezrelék alatt marad. A szilíciurrregyer'.' irányítő 20 000 Hz_ig használható, maximális üzemi
hőrnérséklete 100
tételezve, súlya kb. súlyának.
A
40. tíbra, l]Jéivezeíő egyenirányító
kisebb
C'körül
van. Flasonló teliesítményt fe! ' századrésze a szelén-egyenirán.vitíl
szilícium-egyenirálryitó nedvcsség
ellen
4]' tíbta' Félvezető
"''"li;1,.i*Ífuli.*J.'n
teljesítményközötti összefüggést a gyárak meg szokták adni' A névleges ter_hellretősóg (rnaxinrátris egyenáram) 5f 'C' környezeti hőilélsékletre, állancló terlrelésre és nr,rmá]is hűrlési köriilményekre vol]atkozik. Nagy magas* sallban (a ritkább levegő kisebb hűtőhatása miatt) a ter_ trrihetőség jelentékenyen csökker,, ill" fokozott hűtés szükséges. Lényegesen csökkenti a terhelhetőséget a környezeti hőrnérséklet emelkedése" 'Szakaszos üzemben vagy jbkozott híítéssela szilíciunregyenirányító a név'leges értékenfelül is terheihetií. Jeienté1enyen túlterhelhető az ótfolyó óran Í.ekintetében is. A határ a túlterhelési idő fiegvénye, és a névleges értélc tbbbszorösét teheti ki. A 42. ábra a néVleges terhelés többszörösében mutatja a tÚúterhellretőséget az idő
védett
kiviteli:en keriil f,orgalomba. Nagyobb feszültségeker;
több egyenirányító elem sorbakapcsolhatő. Az egyenle.J tes feszültségeloszlás biztosítása céljából ajánlatos a:i egyes cellákkal párhuzamosan ellenállásokat kötnr. Ezek cé1szerű nagysága olyan, hogy rajtuk a névlege$ maxirnális terhe]és 7)|-a 'foLyjal. Sorbakötött egyen:
irányítókrrái aZ egyes cellákra jutó feszültség a katalógrrs_ érték90"Á-át ne haladja meg. Nagyobb áramerősségek egyenirányításához szilícium-cellák párhtrzamosan köthetők. Ilyen esetben az egyes diódák terhelése a névleges_ nek 80)(-áig engedlrető meg. Szilícirim_egyenirányítókat 50 mA és néhány száz Á,
közötti terhelésre készítenek. Az dteresztő irrjnvban folyó ciramot a melegec!és 'korlátozza. A homérséklet emelkedése az egyenirányító nagyságától és a híítéstő'
függvényében' Ha
az állandó terhelés a
nér'legesnéi
kisebb, még enné1 is nagyobb túlterhelésengedhető meg" \ szilícium-dióda jeilegzetessége, hogy a maxin-rális zárófeszü'ltség környékén a feszültséggörbe nreredeken esik (Zener-jelen.ség). Ez a tulajdonság a visszáram határain beltil feszültségstatrilizálásra használható fetr 4 és 20 V kozötti feszü1tségeken.
függ. 0'5 A-ig (kb.
1 W veszteségi teijesítnrényig) többnyire' huzalvéges (beforrasztható) kivitelben késziil (40. ábra). Ezek külön hiítést nem kívánnak, de a gyári huzalvéghosszúságokra a jobb lrőelr'ezetés érdekében szük-
-
teljesitrTényle
-
48
4 Kis !ljlózati lranszformítorok
I
l"
49
3.t2.
o o q
Az
EGYENIR.ÁI\rYÍrÓ-rÍpusor
össznrrasoNI'ÍTÁsA
A
közvetlen fűtésű vákum-egyenirányító hatásíoka a a legkisebb. Méretei aránylag nagyok' és nenr minden helyzetben üzerneltethető az izzószá| behajlása miatt. Bekapcsolás után 3-5 rr-rásodperccetr már üzenrképes, emiatt (p1. erősítőben) a szűrőkondenzátoÍok a többi cső bemelegedési ideie alatt nagyobb feszüitségnek vannak kitéve. Előá11ítási költsége aránylag kicsi, i'izeme megbízhatő, rövidzár és a maximális feszültséghatár ttillépéseirónt kevésbéérzékeny. ' A kozvetett fűtésű vákum-egyenirányító belsőellenállása kisebb. ,{ kis belsőellenállás jobb hatásfokkal' kevesebb hőtenneléssel (kisebb mérefekkel) jár' de éppen emiatt rővidzár ellen kevésbéellerrálló, és az olvadóbiztosítékok pontosabb méretezésétköveteli meg. csúcsáram túl_ c1e még megengedett A maximális
nagyobb belső el1enáliás miatt
o
d E o
-o E
lépésénekmegakadáiyozására
100 200 300
xf4 -->' 4
2. óbra. Megengedhető áramtúlterhelés az impulzus_időtartam íüggvényében, szilícium-diódánál:
a' vonal által jelzett értékek kritikusak, és azokat túllépni nern szabad
3.11. GERMÁNIUM_EGYENIRÁNYÍTÓ .Teljesítményszempontjából a szelén-ésszilícium-egyen_ irányító közé esik. Ellenállása vezetőirányban a sziliciuménál is kisebb, de kisebb a zárófeszültsége is' és visszárama nagyobb. Legnagyobb hátránya hőérzékenysége: a hőmérséklet emelkedésével teljesítménye gyorsan esik; 65 C"-on a maximálisan megengedhető feszültség és teljesítmény kb. 3o7"-ára csökken. Méretei hasonlóak a szilícium-diódákéhoz. Nedvesség ellen védett kivitelben hozzák forgalomba. Jelentősége típegységben kicsi. 50
az egyenirányító
kör
valós ellenál|ása egy bízonyos batfu a1á nem csökkenhet" Ha a szekunder oldalraredukáit transzformátor össz_réz_ ellenáilása ennél kisebb, az előirt értékreki kell egészíteni. Ezt a minimális értéketa csőgyárak a töltőkondenzátor nagyságának függvényében meg szokták adni. Fojtó_
tekercsre vagy ellenállásra dolgozó egyenirányítónátr csúcsáram túllépésénekveszélye nem á11 fenn. A köz_
vetett fűtésű egyenirányító cső minden helyzetben üzemel'
tethetó. Hosszabb bemelegedési ideje következtében bekapcsoláskor a szűrőkondenzátorok jobban vannak védve túlfeszültség ellen. Előnye a közvetett fűtésű
egyenirányitó csilnek, hogy ahálózatból kevesebb zaVart enged át. Jelentékeny feszültségtúllépéstbír el sérülés nélkül. A gáztöltésű egyenirányító cső belső ellenállása lényegesen kisebb. Rövídzár esetén gyorsan használlratatlanná
válik. Gondoskodni kell arÍól' hogy az anódfeszültség
csak akkor legyen lratékony, ha az izzószál üzemi hőmér_ gáztöltésű egyenirányító üzemeltetését sékleten van. gyakran kíséri nagyfrekvenciás zavar, arnelynek elfojtása
A
kiilön szÍirőelemeket kíván.
A
ító gyártrrrárryok rn{]iszaki adatai (teljesítmény, hőmérsékleti függós" lrűtés' csúcsáran-t stb.) között jelentékeny különbsógek tapasztallratók.
Tervezéskor mindenkor figyelenrbe keli venni az e|őálliÍő előírásait. A szelérr_egyenirárryító kisebb tcijesítlnényre (kb. 50 W-ig) előnytis' }víéreÍeiéshőkapacitásakisebb a vákum_ egyenirárryító csövekénél. Röviclzár esetón gyorsabban sértil a biztosíték ponl.os méretozésefokozottan szükséges.- F{a a sziíröjánc kaoacitással kezdődik' a kisebtl belsőetrlená1lás következtóberr. csetleg fel1épő káros nagyságÚr csúcsáramok elkerülésére az egyenirányító árarn_
körben áramkorlátozó ellenállást kell beiktatni. Nagy_ sídgát a transzíornrátor huzatre1lenáIlása és a töltőlr'orr_ denzátor nagysága szabja meg. A gyártó
n-reg
szokta aclni
az egyenirányító kör minimátris rnegengedhetó ellenállá-
sát az első szűrőkondenzátor nagyságának függvényében. germánium- és szilícium_egyerrirányító kis rnérete és belsőellerrállása előnyös hatásfok és helyfoglalás, de hátrányos a túlterhelhetőség szemporrtiából. A kis hőka-
A
pacitás és a fé|vezető anyag kis hol'ezetése rniatt az áram növekedése a zá,rőtétegnek a biztonsági batáron
tűlmenó rnelegedésétokozlratja. Tápegységekben bekapcsoláskor, a töltőkondenzátor fejtö]tésekor n;rgy áramlökések léphetnek iel. Az előálljtó az ebbőtr eredő tÚllterhelések ' elkerülésére a félvezető egyenirányítóra is elQftja a mininrális áramköri eilenállást a töltőkon-
denzátor kapacitásállak függvényében. A kis hőkapacitás miatt a germánium- és szilíciunr_
egyenirányító a róvidzárlaltal szemben fokozottan érzékeny. Csak porrtosan beállított és gyorsan íeagáió (kis hőkapacitású) oivadóbiztosítéklral számítlratunl<
tényleges védeiemre.
tápiált egyenirányítóná'| számos le1retőség 'H4lózatEó1 aclódik túIfesziiltségiinpulzusok fellépésére.A fé1vezető egyenirányítók eue különöserr érzókenyek. Minden_ képpen elkerülendő, hogy implrxzusszerű túlfeszültség a félvezető egyenirányító záróirán5,u átiitőfeszültségét akárcsak rövid iclőre is vagy tÚúlépje. AIeggya- elér.ie koribtr feszültségimpulzusok : 52
'
fé lvezető egyenírdny
3"13'
A I{ÁLoZATBÓL JOvŐ
FESZÜí,TSEGI,ÖKESEK
Viliánrcsapások, nagyobb elektfomos gépek ki_ és bekapcsolásákor feilépő indukciós lökések esetében,
valamint fázisjavító kondenzátortelepek bekapcsoiásakor íeszűltségné1rány pls időtartarnú 15 kV nagyságú - l'el. A. rns_tartományban- is 1300 V lökések létrtretnel< nagyságÚr feszüiltséglökéseket észleltek.
Itró!ózati transzformtitorok bekaptsoÍásakor
is
fellép-
hetnek feszültséélökések. Gyengérr terhelt hálózati transzformátorok belcclpcsolrisakor (pl' e1ektroncsöves
erősítő bekapcsolásakor', mikor a lassabban rnelegedő
erősítőcsövei< anódáramot még nem fog;lasztanak) jetrentékeny áram- és feszüliségiökésck léphetrrek fel. A feszült_ sésiökések nagysága a háIózaii íeszültség bekapcsolá_ saÉor fennáiió pillanatnyi értéktől függ. Í{a a bekap_ csolás éppen a feszi-iltségmaximum piiianatábarr- követt
a bekapcsolási lökés akkor, ha a'kapcsolás nullfesziiltség pillanatában megy
stacioneí értéket. tr'egnagyobb végbe.
A
bekapcsoÍási feszültséglökés veszéIye kismér:etűr
y róz'e7\enállásÚi trailszformátor esetében xagyóbb transzformátornál a szekuncler oldalon a stacionei_ értéknól 30-_40/,'l
aránylag'na"
t
egyenirtinyítókkai, a_bekapcsolás alkatrmával
siétunaei tekercsek közötti
a
pri rner és
kapacitáson át irnpulzus_
szeríi tÚll feszültségek léplretrrek fei (43. ábra)'
T
lyen szekun_ 53
der oldali túlfeszültségek a két tekercs közötti
föIdelt árnyékolcíssal kerüllretók ei. Az elektroncsöves egyenirtÍnyítók a nagyobb belsőellená11ás és a nagyobb átütési biztonság miatt, a szelén' egyenirányittik a nagyobb hőkapacitás miatt impulzusszeríí túlterlrelések iránt kevésbéérzékenyek.
.l!^.
lr
"ll#
-{ttl
Legegyszerűbb
c:zao:. Un
impulzus-feszültség-
csúcsok elleni védekezés : a stacioner fesziltségnéI nagyobb z ór ófe s zült ség íi egyenirányítókat használni (sorbakötéssel is emelhető a zárófeszültség).
54
,,l5,
(17) ^
oldalon alkálmazott, előbb említett védokondenzátoro_ kon és ellenállásokon túl célszerű a diódák zárófeszült_
ségéta stacioner követelményeken túlmenően nagyobbra mint pl' vijasztani. Ez különösen akkor szükséges, ha a terhelés a billentyűzésnek rnegfeletávíró tizemben
-
ugrásszerűen
változik. Nagyon. hatasos^ módszer lően itvenkoi impulzusszerű túlfeszültségek ellen feszültség_ kárlátozó kodfénylámpát (stabilizátort) használni a ÍéIvezető dióda védelmére.
Közvetlenül a hlálőzatra kapcsolt egyutas egyenirányí-
tóknál (amilyet tv-készülékekben általánosan használ-
,'át) a" Jgye''lrányítót közvetlenül érlreti ahÍiózatből titlfesztittség],'a hpásztalat azt Í|^IlJtatJa, hogy i1yen esetben
80k
44. ábra. Túlfeszültség elleni védelem kondenzátorral
(16)
P a kimenő teljesítmény; tJ7 ahálózati feszültség V-ban; C a kapacitás p'F-ban és R az ellenállás Q-ban' Fojt'ótekercs-bem"netű szűrőláncnál az impulzusok okozia túlfeszültségveszélymind a be-, mind- pedig a kikapcsolás alkalmával nagyobb, különösen akkor, ha [is iésztiltségről van szó. Ilyenkor a primer és szekuncler
egyenirányítónál a transz-
és legbiztosabb
:
ahol
formátor nagyfeszültségű szekunder tekercsével párhuzamosan kapcsolt 20--50 nF-os kondenzátorok (44. ábra) rendszerint kielégítően védenek a háIózatbó|
jövti túlfeszültségek ellen.
nagy sétga az a|ábbi képletekkel száÍúth ató
R:--200 C
43. cjbra. Túlfeszirltségek egyenirányítóban letIanszformáláskor
Kétutas, töltőkondenzátoros
Kikapcsolási lökések hatékonyságát- csökkenti a nrimer oldatrlal párhuzamosan kapcsolt kondenzátoröíÉ"aira' tanc (45. ábra). A kondenzátor, ill. ellenállás
'illl
80k
dbra' Védelem kikap-
cso1ási íeszültséglökések
ellen
46, dbrq. Kapcso|ásí elemek túlfeszúltség(tv-kéSzülék) védelméhez
55
az egyenirányító átiitőfesztiltségének 1250 v felett kell lennie. Ez az átútésibiztonság kisebb feszültségű diódák sorbakapcsolásáva1 is biztosítható. A bekapcsolási áramlökések korlátozása cé1jábÓtr használt soros el1ená1lás (46. ábra) és a C kondenzátor a rövid feszültséglökéseket gyengíti.
3.1,&.
Az
EGVEN{R.Á|,]YíTÜ TERi{E[-És
tla a tyá1őzati trarrszíormátoit egyenirányító követi. a transzformátor méretezésélrezadott egyenfeszültség és
egyenáram esetén rnog keil határozrri
a) a transzformátor által szolgáltatandó váltakozó-
áranrú teIjesítményt; óJ a tr'anszfoltnátortekercsben foiyó effektív áramot és c) a szü1
I{a az egyenirárryító után kondenzátor v4n (s ez a leggya-koribb eset), akkor a peliót1usidőnek csak kis szakaszárl folyik áram az egyenirányítóban, csak akkor, amikor a váltakozó feszültség pillanatnyi értékenagyolrb az egyenfeszültségnél. Egyutas egyenirárryításnál a periódusidő k.b.2a/.-ában (47. ábra), kétrrtasnál az idő kb. 4a'l-ában tblyik árarn az egyeni'tányítóbar-r. E rövid idő alatt csak úgy fedezlrető a teljes periódusidő atratt folyő egyenárarn' ha a transzformátortekercsben lolyÓ árarn rragyobb az ogyenáramnál. A csúcsértók a valóságban az egyenáram 4-5-szörösét is e1éri. A.z anódtekercs melegedésére mérvadó eÍ'tbktívértékaz egyenárall !,2-2,4-szerese között v áltesztk, az egyenlrányító ellen_ áltrásátói ós kapcsolásától függően. Minél kisebb az egyenirárlyítá.si Írt ellenállása, annál nagyoblr a csúcsáram, és annái joLl'o a hatásfok. ,Az egyenirányítáSi út ellená-trlása az egyenirányiió saját ellerrállásából (ezt az elóállító grafikr-rs forn-rában szokta rrregadni) és a transzformátor ellenátlásából adóclik. .A fellépíi maximális csítcsáram azonban nem léphet túl egy megadott határértéket. Az előállító meg szokta adrri a transzlormátoí legkisebb megengedhető ellenállását. A transzforrrrátor eilenáltrása
:
R.:!'511;
t I
{t'
ahcll r"' az
ányitót táiiláló transzlormátortekercs a primer tekercs lruzalollenállása és eze|kbez taftoző menetszám (áttételi)
egy enir
rézel]enállása:
á.:lnrfm,, az
vtszony.
(1 8)
tpy,
i;"
Ha a (18) képlettel számított transzformátor-ellenállás megerrgeclettnél kisebb, az egyenirányítási út áramkörébe iktatott klilon eltrenálláSsal kell az előirt
a
értékre kiegészíteni. A szükséges tÍanszformátoÍfesziiltség nagysága- függ:
a töltőkondenzátcrr .l/. ábla. Az egyenirányítóban l-oiyó áram
i6
nagyságától;
a tl'anszformátor lruzáiellenállásától a2 egyenirányító belsőeilerrá"llásától;
;
a
dalmas. Léghíjasegyenirányító csövekre (kétutas kapcso.
lásra) a csőgyárak grafikusanszoktákmegadni azadott
kívárrt
egyenfeszüitségtől; a fogyasztón átfolyó egyenáram nagyságától.
A
szokásos méreteknél 16 p.F-os kondenzátomál nagyobb alkalmazása már nincsen hatással az egyenfeszültség nagyságára. A transzformátor huzalellen-
állásának csökkentésével - adott egyenfeszültség-értékis csökken. aszükséges transzfoÍmátorfeszültség hez csökkentésének a megengedhető maxiA huza1ellenállás má1is csúcsáram szab határt. Az egyenirányító sarkai között pillanatokra a transzformátorfeszültségné1 jóval nagyobb feszültség is fellép. A 47. ábra szerinti kapcsolásban az egyenirányító sarkain mivel az áramot fellépő pillanatnyi maximális feszültség nem vezető lázisban az áram iránya -a transzfoÍmátorés a transztekercsben e7lenkező - az egyenÍeszültség osszege. Számszerűen : formátorfeszültség csÚrcsértékének
Unor:
U*U'
transzformátorfeszültség és a szükséges egyenáramhoz tartozó egyenfeszültséget. A'leggyakoribb egyenirányítócső-típusokra a 4B", 49. és 50. ábrák mutatják az ossze_ függéit. Szeién-egyenirányító belsőeilenáiiásakisebb,ezért
/o[v]
(1e)
1,41.
Szélső esetben , ha az egyenáramú oldal nincsen terhelve, az (J egyenfeszüItség a transzíormátorfeszültség (U) 1,41,' szeresét éri el, s ekkor
u^u*:2.
1,41
.
U,
(20)
ebből pedig adott zárófesziltségtí diódához alkatmazhatő maximális transzformátorfeszültség:
U:O,35'
U,a,a.
Izzókatódos egyenirányítók ezt a követe1ményt
a
Qt)
10 70 30 [0 50 60 70
szokásos feszültségeken rendszerint biztonsággal kielégítik.
Fé|vezető egyenirányítónál azonban kritikus feszültség túllépése.
a
zárő'
Egy szilicium-clióda zárófeszültsége a (gyáÍ adatai
szerint) 540 V. MekkoÍa transzformátorfeszültségig használható ?
u:0,35 ' s40 :189 - 190 V. Ha a szükséges transzformátorfeszültség ennél nagyobb,
akkor két (vagy több) diódát kell sorbakapcsolni. Adott egyenfeszliltséghez és áramerősséghez szükséges tra'nszformátorfeszültség pontos meghatátozása hossza-
'
80- e-0 L[*A]
48, óbta' Egyen- és változófeszültség összefüggése néhány közvetett fűtés{r egyenirányító csőtípusnál'
ugyanakkora egyenfeszültséghez kb. 5){-kal kisebb transzformátorfeszüitség elegendő' Szilícium_egyenirá-
a transzformátorfeszültség kb. 10!_kal lelret kisebb, mint a közvetett fűtésű egyenirányítócsőnél. nyítónál
A
gyakorlatban négy fajta egyenirányító kapcsolás
terjedt el leginkább. F;zeket az 51. ábra tünteti
fel. Mind s9
5B
a
négy kapcsolásban bárrrrelyik egyenirányító fajta
használható.
az
időnek csak kb. 2a/"-ában íolyik. Kis hatásíoka és
egyutas' Ennél az egyeniÍányítónáI a váItakozó áranrn'ak csak egyik fólperiódusát engecli át az egyeniritnyitő. Áram az
rosszabb szűrhetősége miatt a gyakorlatban csak kisebb
u=wl
U=N]
Legegyszeríibb egyenirányító kapcsolás
áramerősségeklrez használják.
torteljesítmény P:
1,4
' 'F.
A
A
szükséges transzfor'má-
tr;tnszformátoftekercsben
l
800
I
t5t),) lJ W.-r--lo 2.,.
"k--
*ffir*rT
,Í"irn,- _\E
MÍ'/óur-
Pv'100r: fi=200 Q
l/^-\
t{-/6lr
&-l-00Q ,4i=100Q
J,?,=100Q
1i,=zoan l
R'=Z.aÜQ
]"Ál=400p
T-
i
l
AZ PVY ?OO t+
BO 1BB r=frnA,)
'il-il
200
5a. dbtu. H-'gyen- éS vált,ú
folyó árarn effektív értékeaz egyenátnnnak kb. 2'2-szerese' A töltőkonc1enzátor salkain lev'ó yáltakazóárarnú összetevő frekvenciája megyegyezik a tápárain frekvenciéúávalés nagysága:
49, cibra, EgyeÜ_ és váltakozófeszültség összcfilggése néhány köz\,gtlen fÍitésűi egyenirányító csőÍipusn.'t1
,:o ,I
tvl,
(22\
6t
sf--__í' Hl-1{H
ahol I az egyenáIam mA-ben;' C a töltőkondenzátot kapacitása ;r.l'-tan. A szükséges transzfo-rmátorfesziiltséget első rnegközeiítésben a 49. ábrából állapíthatjuk
alt
f--t-t'l
meg.
ösöves egyenirálryítóval kapcsolatban jóval gyakoribb a kétutas eeyenirányító kapcsolás. Két nagyfeszü1tségÍÍ tekercset kív?n. Kisebb belső*llenállású félvezető diódánál leginkább a G raetz'kapcsolás használatos. _Egy nagyfeszültságű tekercs szLikségei, és azonos tekercsf'eszültség_ nél a diódán íeliépőcsúcsfeszültség csak félakkora' mint az előbbi esetben..Mind a kétutas, mind pedig a Graetz-kapcíolásnál a szűrés jóval olcsóbb, mint egy-
flllllll
!|ü|-lt.| |llllll ElEl n i l:l$13l
lií
'9 ]j
.34
N.o
Gí
8v io 3q
rrtasná1.
.!x
'r
.9
x6 E rOH NO
Ét
>! .!ö I
EÉ 4Z
t
U
r*+l-r--+
+il + --*---r
E.r dB
-=
fggÚlos
F.
51, tibra' Leggyakrabban lraszoált egyenirányítró kapcsolások
.ii
A feszü1tségduplázó kapcsoláshoz egyetlen, félfeszült_ ségű tekercs szükséges. Csak kis belsőellenállású egyen_
(p1. sziÍíciurr-r-c1ióda) ad jó eredrnényt. Az ir'inyitőnál "awán feltüntetett négy egyenirányító kapcsolásnak 5t, transzformátorméretezés szempontjából jellemző ada_ tait a }, tábtrázaÍ foglaija össze'
3.15. Hi(LÓZAT{
TRANSZF0RMÁTOR
Első lépésa prinrerteijesítmény rneghatározása. Ez a hasznos s}ekunderteljesítmény és a veszteségek öss2ege-
A hasznos teljesítnrényt .az egyes szekunder teljesítmények összege adja. Ehhez a teijesítményösszeghez
hozzáadva a veszteségeket, kapjuk a primerteljesítményt.
A htrzal- ós magveszteségek pontos értékeelőre nem ismeretes. A teliesítmóny növekedésével száza(ékaránylk általában csökken. Köze1ítő értékük a hasznos telje-
sítményfiiggvényében az 52. és 53. ábrából állapítható meg' A mag meghatározásához ez a pontosság biztonsággal elegendő.
A mágnesező árarn rnedrlő, azonbarr növeli a primer áramo1 (a szükséges primer huzalátmé_ ként adóditr<. rőt).
Ha a szekunder tekercs terhelése rezisztiv (p1. az elektroncső fűtőszála), akkor a teljesítmény a feszültség és áramerősség effektív értékeinek szarzaIa. Egyenirányító o 3.14. fejezeÍ szerint lehet a terhelést terhelés "söté''A teljesítményre a mag neghatározásáhaz megállapítani. vaíszüksés, az árimnak viszont a huzalátmérő számi
tásakor van szerepe.
Vü 4É,
í0
20
I
100 200
r0
5
d
3, cjbra. Transzformátor magvesztesége a teljesítmény függvényében
Példaképpenlegyen
a
tfanszformátoÍ szekunder
oldalán kívánt teljesítnrénv: 6,3 V-on 2,5 átam az erősítő csövek fLítésére,4 V és 1
[M* 5
2.
cib
3D0
M-----p
A I
80
ra' Transzfornrátor huzalvesztesége á teljesítmény fiiggvényében
A váltakozó A az egyen-
irányítócső (kétoldalas egyenirányítás) fűtésére és 300 V egyenfesziiltségen 60 m.d egyenáram anódteljesítmény.
ehhez sztikséges transzformátorteljesítmény a 3. táblázat alapján P:t'25. 300. 0'06_22,5 W (közvetlen fűtésű egyenirányítócső kétotrda-las kapcsolásban).
Az
Az
összes szekunderteljesítmény:
I
l
rl l
64
_5
65
Kis hálózati transzíormátorok
.t,]
I
rl
ú
6,3x2,5 4'xj,
300x0,06x 1,25
15'75 w 4,00 W 22,50 W
".
összes szektrnder
telj.
4225 w
Azebheztartozó huzal-, ill. magveszteségek az 52. és 53. ábráből 7,O és lo,oft-nak adódnak' Ebből a primer
teljcsítmény:
42'25 w oldalról 7/" huza|veszteség 3'00 W 4,22 w l0/o magveszteség _+s,a1 w; a primer teljesítmény . .
kereken50W.
primer teljesítményből Íapasztalati képlettel számítható magkerésztmetszet. Átkapcsolható primer feszültségen (1 10; 125 , 150,2zo és 240 V) a szükséges teljes rnag' k e r esztme s zet cmz-ben : ^a
!
: 5-l20W
P P
primer teljesitményig
: 120-250 w primer
q:31-0,12P (24} : 1,6 ' |F Q5)
teljesítm ényig q
A szükséges magkeresztmetszetet
a teljesítmény függvényében
tyót oiro lemezidom használatakor a magkeresztmetszet arányos növelóse lehet sziikséges (hogy a t'lza|
elférjen).
a szekunder
A
Egyetlen primer feszültség esetén a (24) és (!5) képletek aiáp1a, meghatározott mágkeresztmetszet 1 5/.-ka1 csökkcnthető. Ez a kereszmeÍszet a 34. ábrán látható lemezidomra vonatkozik, ha a lemezcsomag magassága a töTzsszéles_ ség I,4-2-ízerese között van. Kisebb tekercselési hely-
számolás helyett
- is leolvashatjuk'az 54. ábrán
A'píimer teljesítményből állapítható meg a' magban megengedhető mágneses áramlássűrűség. Ettől függ a maÉ rielegedése. Á mágneses áramlássűrűség csökkenésévelenielkednek a huialveszteségek. A mag- és huzal_ veszteségek összegének minimumára kell törekedni' A teliesitm?ny növekedésével a megengeclhető mágneses
árámlássűrűség álta]ában csökken' Nyitott kivitelű transzformátoinál a magban célszerűen megengedhető mágneses áramlássűrűséget a primer teljesítmény függvé' nyé-ben az 55. ábra adja meg. Zárt fémházba szerelt a mág' iosszabb hűlés miatt tránszformátornál - a csökkenteni ke1l. neses áramlássűrűséget
[r]
b.'l
+trI
I q4Z
t
,'u
1,2
1,,
I 6
L
-soo[w]
J ?.
'1
P----->
T =404
gouss
P -----b
55. dbra. Mágneses áramlássűÍűsé|
a teljesítnényfüggr'ényében
(jbra. M.agkeÍesztmetszet a teljesítmény függvényében
66
L,5
a
.d mágneses árirmlássűrűség és nrag nréreteinek ismeretében a tényleges nragveszteség az alábbi összefüggesbo| szárlritható: P*nr: sp ,Bi IWl, ahol s a nrag súlya kg-ban; p' a haszn1llt lemez
(26) egység^
vesztesége és B n az al kalnrazott nrá'gneses árarnlássíírűség 1Ü{gauss)'ídaazígy kapott magcsÚrcsértéke T-ban (1
T:
veszteség nagyobb az 53. ábrából kapott értéknéi,cétrszerú a mágneses árarrrláss'_irűséget a magban csökkenteni. Ennek szüksígessége a lríílésalapján állapítl-rató neeg. A rrrag súlyát rnériegerr végzett mérésseivagy pedig
köbtartaionrszánrítással á11apíthatjttk meg",d köbtar' talornnak csak kLl.90l-a vas, a töbtri 1rézag és szigetelós' 'A vas egységsu|ya 7,B5 kp/dm3. A következő Lépésa voltonkéilri pri.m?l neneÍszrim meghatározása. Ha 4 jelenti a teljes rrraglreresztmetszetet,
akkor a voltonkinti primer menetszánr: Ínt :
'qB--
lnrenet/Vl,
(27',
ahol B az 55. ábta alapján kapott mágrreses áranlássíirűség Teslá-ban. [Ha CGS (gauss) egységben számolunk, akkor a (27) helyett a (27a) képletet !:ell használni" airol 'B gauss-ban értendő:
ffir:
5.105
- qb^-
{nrenet/Vl
{27
a)
A
tekintettel a voltonkénti :;zelcuntley menelszáyn nagyobb. primer és szekunder huzalveszteségekre A százalékos növekedés azonos a 52. ábrából kapott értékke1. tIa ezt y-val jeliiljük, szekuncler rirenetszám :
il::Mr Ez, az nak vehető.
[,
,
itj
akkol a
voltonkénti
[menet,iv]
(28)
értékminderr szekurrder tekercsre irézve azonos_
6B
A voltonkénti menetszámot
szarazva a tekercsfeszült_ kapjuk a primer, ill. szekunder menetszámot. A 1ruzalátméróket há\ózati transztormátornál elsősorbarr a melegeclés szabj-a meg. Ez a huzalban fellépó áram_ sírríiségfüggvénye. A]talában 2,5 Almm2-re vehetjtik" K is teljesítrrrénynél 3,5 A/rnm2_re emelhetjük. .í áranrerősségen (amperben) a sziikséges hr-rzalátmá_ rőt az alábbi képletek adják:
5ógge1,
2,5 A/mm2 árarrrsűrÍíségníl,d_8,7 y'z mnr; (29) 3,5 A/mmz árarnsűrűségnél c]:0,6 /i_mm. (30) Számolás lrelyett a iruza'Iátmérőket az 56. ábrából is Ieolvashatjuk.
Az egyes tekercsekberr folyó' a l-ruzalvastagság inegálla_ pítására mérvadó áramértékekmeghatározása a 3.74. fejezet figyelembevételével lelretséges. RezisztÍv (elien-
állásterhelésnéi) pl. csőfíítésesetében I: I,t,t. A primer tekercsben folyó áram a irrágnesező áranr miatt a primer teljesítnrényből és a prinrer fesziiltségbő1 adódó áram 1,1-szeresénekvehető. A menetszánrokból és huzalátnrérőkből adódó ellen_ állásból számíthatjuk a tényleges huzalvoszteségeket. Ha ezek nagyobbak az 52. ábrában aclott értékeknél,akkor a hű1ési feliiletek figyelemlrevételével szárnolni kell a melegedést, vagy ténylegesen meg kell mérni (erről a 6. fejezetben lesz szó). Egyedi darabokrrál, ahol a gazdaságosság nem elsőrendíí követelmény, legegyszerúbb a
-
-
huzalátmérőket növelni. R.övid időszakos transzformátor nál az árarns|irűséget jóval nagyobbra vehetjük. Ilyen esetben 5-7 A/mm2
vagy ennél is nagyobb értékekfordulnak eLő. 5 és 7
A/mm2 áramsűrűséghez ÍaÍtozó huzalátmérő is számít_ ható a (29) és (30) kópletteJ, ha 1 helyébe a fél-dramerősslgel helyettesítjük. Pl. 5 A/mmz áramsűriíséghez keres_ sük a huzalátmérőt. 5:2:2,5, és a (29) képletből
d:0'7 í2,5- 1,1
mm.
A menetszámok, huzalátrnérők és a tekercsellenállások számitását, valamint a veszteségek (számítással végzett) ellenőrzését célszerii Íáblázatosan végezni, egyrészt, 69
:i
i
az egyes tekercsekre nézve ismétlődik' másrészt táblázatos izámolásnál az ellenőrzés köny' nvebb. és a tévedésvalószíníiségekisebb. 'A siámítás gyakorlati menetét sámpéldán mutatjuk be az e\őbb megkezdett transzformátorpélda folytatásával' A jobb áttekintés céljábó1 álljon itt újból maga a_feladat, az"eddigi eredményék összefoglalásával: 110, .l25, l50, 220 és 14o Y-os siabványos hálózati feszültségről táp_ lálható transzformátor méretezése, mely 300 V' 60 mA egyenáramot és 6,3 V, 2,5 Aváltakozó áramot szolgáltat' ii egyenirányitást végzó AZ 2l tiplls{l egyenirányítócső fiítéséírezkülón 4 V, 1,0 A-es fiítőtekercs használatos' A rendelkezésre á1ló lemezmag egységvesztesége legyen 1,3 wikg, és az áramsíirűséget a tekercshuzalban 2,5 A/mmz-re választjuk. Mint már megállapítottuk' az összes primer teljesítmény 50 W, és az egyeniiányító táplálásához szükség_e_s^ anód_ vá|takozó fesiültség a 49. ábra alapján kb' 2X 300 v. A szükséges magkeresztmetszet a (24) képlet alapján: mert aszámolás
q:3
+0,12
' 50:9 cm2 ábra alapján is meghatá-
(a magkeresztmetszetet az 54' mágneses rozhatjuk).
A
áramsűrÍíség a vasban
az
55. ábra szerint:
-B:1,15 T \az 1,15 T megfelel 11500
G-nak).
Ehhez a transzformátorhoz megfelelő lemez_ idomot az 57. ábra mutat. Ebből 3,6 cm vastag csomagkiadjaa 9cmz-es
keresztmetszetet. A
56. ábra.
Összefüggés
az áramsíilűsóg
és huzalátmérő
köztitt
voltonkénti primer, ill.
szekunder menetszám a (27) és' (28) képletek alapján:
57. óbra. Lemezidom 50 W_os transzformátorhoz 7L
nl,
'qB
es
50
: _:
4-85
rnr: 1,07
o a 9^
Imenet/V]
n1:5,17
A
-E
[rnenet/V].
geometriai rnéretek alapján a mag köbtartalma 180 cnt'} és a tiszta magsúly kb. 1'25 kg (figyelernbe véve, hogy a lemez egyenetlenségek és az egyes rétegek közötti szigetelés niatt a köbtartalomban csak kb. 90!_a vas). A tényleges magveszteség a (26) képiettel:
-
P*u":
sP1Bn2
:
tt
!,25 " 1,3 ' 2,6:4,16 W.
('Bo lre1yébe a csúcsértéket,1,41
.B
Ez az értéka kezdetben alapui vett 4,2 W-taI szemben
s
megfelelő.
A további
számítást táblázatosa'n végezzük. A 4. táblázat összeállítása olyan, lrogy mincien következő oszlop tartalmát az e|őző alapján számíthatjuk. Az elvégzendő műveleteket a fejléc jelzi. latosan. Á músodik oszlopban az egyes tekercsekhez tartozó feszultségek vannak feltüntetve. Minden tekercshez külön sor tartozik. A prinrer tekercseknól (leágazásos tekercset véve alapul) a kezdetre Y onatkoztatatI összfeszailtség szeÍepel. hqrmqdik oszlop a névleges áranokat tarta7mazza. A névleges primeÍ ^ áramokat úgy kapjuk, hogy a primer teljesítményt osztjok a íeszültséggel. A neg\,cdik oszlop a huzalátmérő szempontjábói mérvadó eííbktíváramértékeket tarta|mazza L 3. tá61ázaI figyelembevé1elér el. Az ötödik oszlop a menetszánokat tünteti fel. Á. primer menetszámokat a (27), az egyes szekunder menetszámokat a (28) képlettel számítjuk. A 125' 150' 22a és 240 V-os primer teke/cseknél csak két szomszédos leágazás közötti feszúltségkailönbséghez tartozó nenetszámok szerepelnek (pl. 150 V_nál csak a l50-l25:25 v-nak megfelelő menetszám van felttintetve, mert aZ előtte levő tekercslészt felhaszná lju k).
A haÍ;d.ik'osz|opban vannak a tényleges áranerősségből a (28) képlet a1apján meghatározott huzalátmérők. A huzalátmérők általában nem kerek szánrként adódnak. A hetedik oszlop a kerekített átmérőket tüntet:i fel. Biztonságból általában felfelé kerekítünk. A nyolcadik oszlopban az egyes tekercsek kiizepes menethosszúsága van feltiintetve m-ben, az 58. ábra szerinti értelmezésben. A valóságban az általában beliil elhelyezeta primer tekercs metrethosszúsága kisebb, mint a kivül fekvő szekunder tekercsé. I(isebb tfansZfoÍmátoroá! elegendő egyetlen közepes menethosszúsággal számolni. 72
lld | 6l l r:l
tlt*
t_i N
l'
I
r_
o a
-l
"l
rl
o ^
r
Öi
n-ll; -t--t 1 o\l -^l \l *-l
' i --[I;rlT; ^l
kell helyettesíteni)'
A. t'íb|ázat első oazlopa magjt a transzÍ'oÍnátoft mutatja váz_
o
rq
N
-l
el
o\
l'l-l^'1-
I
il
*
I ol
Nl
*l
r-I
I -l -l . -l I .l -L o o d
!
-l
+
.
o
--llql-;--;l;[;11 o] 1l o ol 11
o
dr
' ] -] .!. el d I 6l -r-;I;l-"n É-I$-l 11 1 I s_ ol ol o I o ol
--r:T;] -T":t; l o rl d] A| l:[ I -l -l Ó
II ol o * OL
I
$l
r
o
tt! ÓlÓlo.! *! r Öl Ö tLd
É *
-Él-- | a
N
É
É B .B
oJ o Nl
G
dl_dl d dl d o -L o.l-. -L -J rl r Ó dl + * rl dl
loldldlold
-l-l-l.l.lI :1 ::: :1 ll i X _lIIll_ L"*I=L=L=U .aau4 73
a huzaltóblúzat szigetelt huzal!itmérőket kelt figyelembe ,íiii árztopatan"" megadol't -"..a"Li""inetelr kihasznáJható tekercselési hely lemezlaőmnál kihaszná]haló íÁ.ioti lemezidomnál venni. Az alkalmazott :''i;;Gí,";Ü;"i;";; ;;;;'g;k.;'- valamint a tekercstest miatt feln, íg. ábrán van feltüntetve' A hely'sziikre'a iiáuu"i)-t..ee.ittáiáJái -elöbb i számpélda folytatásával mutatjuk be :
valóban elíérnek-e. A helyfoglalás szárnításak-or
A. kiÍencedik oszLopban a nenethosszúság és a menetszám szorzata, vagyis az egyes tekercsek teljes huzalhosszúságá1 tüntetjük fel m-ben. Á tizedik- oszlop a tekercsek huzalellenállását tartalfrazza. Kjtiil' téséhez a llgzaltáb'ázatra (2. táblá7at) van szükség. A tekercs huzal' ellenállását úgy kapjuk, hogy az egyes tekercsekhez ÍarÍozó b.uzat' átmérőkhöz (7. oszÍop) megkeressük a 2' táblázatban a m-enkénti ellerrállást, és azt a huzalhosszúsággal (9. oszloP) szorozzuk.
A
"e-gi"iilaÁi
tizenegyedik oszlop csak a Pri-
ki; a megösszeprimer hatékony a mindenkori EéL,azaz ö s s z eI I e ncilló s t tatta].mazza. A. tizcnkettedik oszlop a huzalellenmer tekercseknél töltendő
elóZö tekercsek ellcnállásának
állás és a tekercsen áthrladó áramerősség szorzatát, azaz a tekercsellenálláson fellépő Jbszilltségesést (ÁU)
A kihasználható tekercselési hely
59. óbra.
ÍaImazza' V_ban ki |ejezve. végíla lízenhqrmaclik osz|op a tekercs végpontjain íellépő hasznos fe-
tar
58. ábra. Kózepes menethosszúság
szültség százalékában fejezi ki a
fe
szültségesést. A huzalátmérőket a (29) és (30) képletek alapján számítva, a
a csévetest vastagsága pii-". tekercs vasiagsága: 0,5 mm_es huzalból egy á_''iorban 55/0,54-1o1 menet, összesen 531+'12: . :603i101 -6 sorx0,54 rnm . a tekercsiesten az esves sorok között o.6 mrn szigetelőféteg, ös\zesen 5 > 0'06 ' Yl45 me55/0'38vl ó l5 Á--éit'u.utbóiegy mm_es-huzatból egv sorban 55/0,38 óljs' net' összesen l2l'l 338_] 91 _556|145'-4 sor
primer és szekunder tekercsek huzal-
vesztesége megközelítően azonos százalékú lesz, és kültjn-külön megközelíti az 52. ábra szerinti huzalveszteség felét. A szekunder-tekercsek w_ban kifejezett részvesztesége úgy oszlik meg, mint az általuk szolgáltatott teljesítmény.IIa az átlagos szekunder menet_ hosszúságot (8' oszlop) nagyobbra vesszük, akkor a szekunder tekercs huzalvesztesége is arányosan megnő. A. táb\ezú adataiból kitűnik, hogy a primer tekercs huzalvesztesége a feszültség növekedésével csökken, míg 1 l 0 V-on 3'6'%' addie22o v_on csak 2,6i/^. Ennek oka' hogy 220 v-on a primer tekeÍcs fele (a 0-tó1 1 10 V_ig terjedő'rész) vastagabb huzalból ál1. A veszteségnek l){-os csökkenése miaÍt 22o V-on a szekunder feszültség 17"_kal nagyobb lesz. Ez a különbség rendszerint elhanyagolbató. Ha kiküszö_ bölése mégis kívánatos, az össz-primermenerszám l)l-os növelésével lehetsé-ges. Tehát a számpéldábanaz össz-primermenetszárc 53l + +72+l2l+338: l060 menet, ennek lft-a kb. 1l nenet. A 220 V-os tekgrcset l l menettel megnövelve, a szekunder feszültség akkora lesz, mint 1lo v esetén. A menetszám növelésével a mágneses áram_ lásstrrűség hasonló mértékben csókken (jelen esetben 1)(-ka|\. A 220-V-on fennátló kisebb részveszteség miatti nagyobb feszült_ ség elvileg a lJaza:ráLtm&ő csökkentésével (a tekercsellenállás növe_ lésével)is kiegyentíthető. A tfanszformátor össz-melegedése még így is megfelelő vólna. A vékonyabb huzalszakaszon fellépő nagyobb helyi hómérséktet azonban veszélyezteti a szigelelés tartósságát. i{a vatametyik tekercs százalékos részvesztesége nagyobb (példánkban az 1 A_es aíítőtekercs), mint az 52' étbra szer'nti részveszteség fele, akkot azÍ a huzalátmérd növelésével helyesbítjük" és számolással ellenőrizhetjük a helyesbítés hatását. A táblázitos méretezés befeieztével a soronkénti helyszükséglet megállapításával győződjünk meg arról, hogy a számitott menetek
4
A
r'étegsor k
mm
prespán szigetelés, 0,J mm vastag . szekunder lekercsek vastagsága: 55 !0,2:275 frenet, sorban ))lv,z:. 0,18 mm-es huzalból egy sorDan
[2sorxO,2mm sorx0.2 mm '. ö_sszesen 3200/275:12 osszesen szigeLelés sor köZötti ntm öUl la l2 lolgts^v'wu Téres> 0'06 u]lrt ^u!\,!!r o-] mm-es Drespán szigetelés
.
iev sor 1,1' rnm-es huzala2t menetO 0,07mm-es tekerccsel egy sorban 0,3 mm-es prespán szigetelés
1,50 mm
3,24 mm o,30 mm 1,50 mm 0124 mm
0,30 mm 2,40 mm o,72 mú 0,30 mm 1,20 mm 0,30 mm
I I
a tekercselés teljes vastagsága; 12'00 mm
Tekintettel arra, hogy az egyes menetek nem teljesen rráihuzamosak, és papiibetétek is gyakran ráncosodnak, öaÉ;'í ;' igy' szamitott tekercsvastagságot a- biztonság érdekébenío%-tut megnöveli' vagyis példánkban a i"téii..re* ösíivastagsága kb. l4,5 mm lesz' Mivel a rnagon a tekercselési hely magassága 18 mm, a tel(ercs el -- fog férni a magon. Áli"üü"' ha a"tekercselés nem fér el az orsón, több' féleképpenjárhatunk el. 75
74
&
i
Nagyobb lernezidomot választhaturrk nagyobb trirzs-
szélességgel ezzel nagyobb lesz a tekercselési tér, de a magveszteség is negnő a silly növekedése arányában' Vastagabb lemezcsomagot (több lemezt) választhatunk, ezze1 csökken a voltonkérr1i menetszám. A magveszteség ebben az esetben is növekszik. Nem áiiandó üzemű transzformátornál nagyobb áramsűrűséget alkalrnazva, csök-kenthetjük a huzalátmérőket.
-
Altalában minél nagyobb a tekercsek száma, ill. minél több kivezetés szükséges (p1. feszültségszabátyozó transzformátornál), annál rosszabb a tekercselési hely kihaszná1ása'
Ha olyan lemezmaglapot használunk, amelynél a tekercselési hely aránylag kisebb, mint a 57. ábrán feltüntetett, akkor növelni ke1l a magkeresztmetszetet. A tekercselési hely minden fi)(-os csökkenését kb' 6)(-os mágkeresztmetszet-növeléssel lehet ellensúlyozni. A hálózatból a transzformátoron átjutó nagyfrekvenciás zuvarok, zavar.feszüItségelc csökkenthetők, ill. megszüntethetők a prirner_ és szekunder tekercs közé he1yezett fémlemez vegy cgy sor szigete1t rézhuza7-réteg (egyik végénkivezetve) közbeiktatásával.
A
huzal
vastagsága nenr kritikus (felhasználható pl. az anódtekercshez használt huzalvastagság). Fémlemez árnyékolása esetén rövidzár elkerülése céIjából ügyelni
-
-
N
ü
Primer lekercs 60. óbra. Árnyékolás a transzformátorban
6|
anódtekercs' ' óbra. AZ árnyékolás
mint
kell arra, hogy egyik alkotója lnentén Íel legyerr vágva,
átlapolva (60. ábra). Árnyékoló rétegnek né1ra magát az egyik. tekercset is Irasználhatjuk: p1. az anódtekercs első- és utolsó sorát. Ehhez leágazásos tekercs helyett két külön tekercset kell í11' szigetelten
készíteni,és a be]ső tekercs kezdetéi', valamint a kü1ső tekercs végéta negatív póluslroz kotni (61. ábra). TóbLlleágazásos plime| tekercs által okozott méret_ nézzük rneg a péictrában szerepló növekedés érzékelésére
há1őzati transzfornlátort egyetlen prirner i'eszültség (pl. 110 V) esetén: Ebben az esetben a magkeresztmetszet kb. 15/"-kal lehet kisebb, mint amit a (24) képlet ad n:reg, tehát 9 clrr'
he1.yett 7,65 cnr2. Váitozatlan mágneses árarrrlássűrűség meilett a voltonkónti inenetszám kb. 15/,-ka1, a huzalvesztesóg kb. 7,57"-kal nagyobb {tetrát 7'/, helyett kb. 1,5/.), mint az otrsó példában. A nrenothosszÍlság csökkenése nriatt a huzalveszteség növekedése kisebb mértékíi' mint a menetszámnövekedés. A nagyobb huzalveszteség rneliett 15%-ka1 kisebb a magveszteség, úgyhogy végered-
ményben az ösgzvcsztesógberr
.A 15|-os menetszámtöbblet
a változás lényegtelen. a lriányzó 11l]--240 V-os
tekercsszakasz he'lyén biztonsággal elfér'
A
transzformátortekercs kiviteiezéséről egy későbbi
3.1
6. Át]ToTRAr,{szg'onnnÁ:r'on
lejezetben Icsz szó.
naÉnnTEZESE
Ha az áranrkörök elválasztása nem szükséges, a transzformátort egyetlen leágazásos tekerccsel is készítautotranszformtilornak nevezzük. Az hetiük - ilyenkor kisebb és oicsóbb lehet, nrint az autotranszforrnátor ugyanolyan teljesítményű, kütrön primer tekerccsel el'látott transzformátor. A kisebb méretek közvetlerr oka, lrogy az egyes teker_ teljesítményen csekben folyó áramok erőssége - azonos kisebb lehet. A autoÍrariszformátor esetén lényegesen árarnerősségekhez vékonyabb huzal (kevesebb kisebb réz), kisebb tekercsélési hely és kisebb rnag elegendő.
f* Ezenkiviil a kisebb méretek miatt nagyobb áramsíírtíség ensedhető meg' mint hasonló teljesítrrrényű normál trűszformátorr]ál. Áltatában, ha a primer- és szekunder tekercs feszültségénekviszonya nagyobb 1 : 5'né|' auto_ transzlormátornak sok előnye nincsen.
A transzformátoros és arrtotranszformátoros terhelés keverve is előfordul: pl. rádióvevónél, ha súlycsökkentés végett csak a fűtésnek van külön tekercse és az anódárámpÍ maga a primer tekercs szolgáltatja' Ha az autotrarrszformítoroj terhelés csak kis részétképezi az egész' nek (p1. a \emezjátsző motor táplálása rádió-vevőkészütéknéil, es ha tobb primer feszültség szükséges, akkor néha elenyéíző méretnöveléssel lehet az autotranszformátoros többlette|jesítményt biztosítani. a megfelelő mag Méreteiéskor iómét a kiindulás a legfontosabb. A ltitszólagos teliesítmény kiválasztása iogáhának
-bevezetesével a magkeresztmetszet
rnegálla_
pítisa hasonló a normál transzformátoréhoz. ' Á látszólagos teliesítmény g-szor (görög ró) kisebb a tényleges teljesítménynél:
P1: PP,
(3 1)
ahol P, a látszólagos és P, a tényleges szekunder teljeiii."envt ietenti. o l_nél kisebb szám. Ertékéta 62' ábra áoiu u'teihelés v?gpontjain levő feszültség, valamjnt a íiiíalafeszaltsts hányadosának függvényeként' Pl' ha a'táplá|ó- (hálózati) feszültség 22o Y , a terhelés 1 10 V-on ó,a Á (o:.'at.a), akkor q:0,35 (szaggato^tt u^onal^a 62' : á6rán) és a látszóiagos teljésítnrény(Pl: 110 ' 0'8 ' 0'35 :30,8 W. ifobb p.i*". (vagy szekunder) feszültsé,g_ ese-tén a leg' kedvezőtienebb kombináció (a legnagyobb látszólagos tellesitménvt a mérvadó. A veszteségekkel megnövelt láiszólagos ieljesítrnényből a (24) és (25) ké'plettel kapj"[ a í'agt"iesztmetózetet' akárcsak normál.transzformátoi esetéuen. Vegyes terhelés esetén a kétféle,látszó_ lagos- és normá1 transzformátoros teljesítményekösszege alápján kell a veszteségeket és a magkeresztmetszetet megállapítani. Autotianszformátoros feladatoknál gyakran- rremcsak
egy méretezésilehetőség adódik, és a legkedvezőbb. méret
kíválasztása több váltózat végigszámolását teheti szük_ ségessé. - "Á
huzalátmérő meghatározásához ismerni
kell
az
egyós tekercsszakaszok6an folyó áram nagyságát' Reziszifri t"ir'óré't feltételezve, a iranszformátor primer és
g
*-----vp 62. dbra'
78
A
1átszólagos teljesítmény autotranszIormátornál
fi lr I
63. dbra. Példa az autotranszformátorra
64. tibra.
Az autotransz-
foÍmátorban folyó áram
szekunderáíama között 1B0"'os fáziskü1önbség ál1 fenn a primer és szekunder árarrr iránya ellenkező (64a áúa). Há a szekr.indeÍ t('(ercset képzeletben a primer tekercsro helyezzük 64b ábra), akkor a b-c szakaszan csak a kettő különbsége foiyik' Pl. lra a szekrincler tekercsíeszültség íele a primernek' akkor a ó-c tekercsszakaszan az árara erőssége Í'ele annyi' nrint amennyi a külön szekunder tekercsbcn folyna. Az áranrerősséget minden kombineícióban n-ieg kell
vizsgálni
_
a tr-ruzalátmérő meghat'átczásához
a legkertrve_
zőtlónebb eset a mérvadó. .Az árarnerősségek isme::_ ierr"" u huza]átrnélő és a tényleges rézr'eszÍeségekszál'r! tása hasorrló a normá1 transilormátor esetébez'
A gyakorlati számítást két tipikusnak mondlrató Az első méretezési pi1da tárgyát képezó lrálózati
példán rnutatjtrk be:
trarrszformátor prirner l'ekercséről rnint autotrarrsz-
forrrr/itorról akarunk lemeziátszó rnotort táplá1ni. A motor fogyasztása 15 W, és az egyszerűség kedvéért
tekintsiik a teihelést rezigztiv jellegíinek. A lemezjá'tszó
_..
motor rendszerint átkapcsolható 110 és 220 Y'ra. Az eiső kérdés, r'onu- u- tio".Jormátor terhelése
i sze"Ápontjából melyik a ketlvezőbb zlo* --l $| iIF o eset' Ezt kiviteli adottságok dönzz0_{Hl tik el. ,{ transzformátor mérete. 150* { fi(, .' ': zésekor''?''"ítq1 válasz_ '!y*|l'r:l\:' a kcreskedelemben kapható { il 125*-'*(f teknak megfolelően .ty.L!"}:.,rr:!:: o
'l4n
*J
n
i
| {Bl
kerekíteni. A fe!kcrckítúsből atjóctó
tartalók huzalkeresztmetszet gyak_ ran felhasználhatő az autotransz_
formátoros tel.jesÍtn-rénytöbb1et szol_
W) és autotranszformátoros (|átszólagos) teljesítmóny összege a-lapján ál|apítjuk meg. A veszteségek miatt a látszólagos tel.jesítrrrényt kb. 5){-ka1 lrreg ke1l növelni (ilyen esetben a vesztesógek alig hatnak a végeredményre). notor látszóiagos teljesítménye szempontjából a
50
A
24aln0 V-os kombináció a
ekkor p:0,33 (62.
legkeelvezőtlenebb, mert
ábta.) és így a látszÓlagos
teljesítmény:
Pt:0,33P1:0,33 . 15:4,95 W; veszteséggel együtt kb' 5,2 W a motor részéreszüksóges tt jesítrnénytöbblet a prinrer oldalon. Az összteljesítmény tenát 5Ü-l- 5,2: 55,2 w. E'bből a rnagkeÍesztmetszeia(24) kepletbői 9'6 cng-nek adódili (a növekcdés l
juk, ha a nornrál trarrszformáioros terheléshez Íartaző áramokl-roz (csak a primer áramok .'iönnek számításba) lrozzáadjuk a nrotorterhelésbő1 származó maxin-rális többletet. Ez utóbbit, amely minden lruzalszakaszon rnás, célszeríiugyancsak táblázatosan meghatározni (5' táblázat').
Az e Ís ő oszl op az 5. táblázatb an taÍ talmazza a háIőzat'i feszültségeket, ameiyekle a trailszfofm/rtor kaposoiható (jelen esctben 1].0' 125' 15a,22a és 240 V). A müsodík oszlop az ezekhez a feszültségelrhez tat' tt'lző, a motorterlrelésből származő prirurer áramokat tünteti fe1 (a lrrrzalveszteségeket
e1l-ranyago1va),
ha
a
a noirnál *ilÍi..'3i'iu'iíl,'r"#'- re-sztnretszetet teljesítmény (példárrkban
nrotort külörr (l 10 V-os) szekunder tekercsről táplálnánk. A^ Ílcrrncdik'-hetedík oszltlpok a prirner tek-ercs egyes sza'kaszaiban {bllépő (az autotranszformátoros nrotor terhelésből származő) áranrerősség-többletet tartalmazzák kiiltirrböző hálózati fesziiltségeken (a rnotor rnindig 1 10 V-ra van kapcsolva). A harmadik oszlopban a 0-i10 V'os szakaszban
80
6 I{is hálózati transzÍbr]aátolok
gá1tatásá1roz.
Vizsgáljuk meg először
a
1L0
V-os motor táplálásának esetét (65. 65. tibta.
Lenlezjátszó
ábra). Ekkor a notoÍonl5/l10: :0,137 A áram folyik. A rnagke_ tltátoros
transzfor-
8t
-l-l-lol ol
*l
tlr
ol ol
íellépő áramtöbblet van feltiirrtetve (a motoráram és a értékeinek kü1onbsége). oszlop rnásódik ^Á-ijiúáat 'oszlop tarta1mazza a qrjryer oldalon "nórrr.ál transiformátoros terhelésből szárrma:ző foívo,
ol
I
űiÁ6t ái egyos háiózati feszti1tségekné1,.'motorterhelés noiftii tu'd'ios a 4' táb]áz-at rregyedik oszlopának
J; I
-l
a
xlN a d
"l
d
értékeive1).
motórterhelésből adódó áranrtöbblet a 0-110 V-os minden hátózat| fesziiltségnél kisebb' mint a '"áru*"o'' nvóicadir. oszlopkrair láttrató csökkerrés. A 0-110 V-os .J"tu."o'. a hr_rza]átmérő növelése nem sziikséges' "_X
Á
s-l 1 I
a Öl
oszlopok a primer. tekercs többi
a
ula
o I
^t d
-l
*l
slO
rl
o
I
r
bi a
O a
N
.l=l
*
;t "l
'l .,"1
""gí"oir.-netediic fel1épő maximális áramerósség-többletet .'utá'"áitu'", iiir.t"tit fel (ez ázonos a második oszlop megíe1eló
levtj értékekkel). sorában --Á nválcaait oszlop és a negyedik-hetedik oszlopokban feitüntetett maxirrrális árarntöbbletek összege a(lJa az egyes szakaszokban fellépő maximális ^ öss.záramot; á7"y u l. sorban vannak-felírva a rnegfelelő szakasz atátt. A 8. sorban az ezekhez tartozó minimális hrrzalátmaők látlratók [(16) képlet]. Osszehasonlitás. végett a s.';ó.tá" újból fei'vannak írva a rnotorterheiés nÓlküli t''u'utat*e.tít (azonos a 4' táb|ázat hetedik oszlopával)" Látható, hogy a primer tekercs 0-125 V-os szakasza
.l-
'l'
v1t dl
_l á|
c
-:E
Áelv
I
o o
x
;i
"l I
ol
*i
z
a' oriőer hlzalmennyiség kétharmadát teszi ki)
uattó"tatas nélkül alka]mas a motof táplálására, a 125 240 V-os szakaszt azonban meg kell erősíterri'
A
-
látszólagos teljesítrnény figyelembevételével számi
tott nagyobbl 9,6 ctn2-es magkeresztmet-szften -a kisebb voltonk?nti ú"''"tsuá* rniatt a vastagabb huzal tekercsrésze is biztonsággal ellér. Mivel a huzal sz*ükséges vastagítása nem nagy mértékií, és a tekercselési hely eiedetileg sem volt teljesen kihasználva, valószínű, hógv a vastagabb ktlzal a régi tekercsmeneíszámmal ió e1féi, és a magkeresztmetszet növelésétől teljesen eltekinthettink. Ezért ilyen esetben (amikor az autoiranszformátoros terhelés az egészlrez képest kicsi), áz arltatranszforrnátoros terhe]és figyelembevétele nélkiil célszerű először kiszámítani a transzformátort' 220 V-os motorfeszültség esetén az eredmény kedve_ 83
82
zőtlenebb, a vastag és 1egtöbb rczetLartallnazó tekercs_ szakaszt (0- 110 V között) kel1 erősíteni.
Méretezendó olyan autotranszformátor,
nety
220
V_os hálózatról 110*240 V-os feszültséget tud szolgáltatni 200 W teljesítményig. F{a első megközelítésben 57^'ra vesszük á vcszteségeket, akkor az össz-prirnertélLsítménykb. 2l0 W' ['egkedvezótlenebb eset (a 1eg_ nagyobb látszólagos teljesítmóny) a 22a Y hálőzat és 11ó'V terlrelés kómbináciÓia. Az ehhez taúaző g a 62' ábra szerint 0'35, és a rnagkeresztnretszet nreg}ratározá' sá1-roz mérvadó 1átszólagos teljesíírnény:
Pt:a,35' 200-70 w. A
veszteségek
az
52' és 53.
ábrák a1apián 14i{ körüliek'
úgyhogy a-magkeresatmetszet megliatárazásita mérvadó teliesítÁény B0 W-nak ve|rető' Ebbííla r-naglreIesztrrretszet a (24) képtretből:
q:3+0,12'
.d mírgrreses á'ramlás sírrűségeés a vottonkéntj_ nenetszám haíorrlólréppen állapít1rató rrreg, nrint normál tra-nsz_ icrrmátor esetéll. Az 55. ábta alapján E:1"1 T és a vo1_ tonkéntí rneiretszám a (27) képiet alapján: .=
ítramot a teljesítménvhez "szeliÜnder viszonyítva. feszültség esetéberr .a szekuncler Nagyobb irramóökken, a primer áram pedig vá1tqzatlan ntarad. A l<özös szakaszon a kottő különbségc ugyancsak csökken. Pl. 150 V-os szekunderfesziiltség esetén a 750-2Za szaka' szafi az, áramerősség marac{: 0,95 A. A 0-150 V_os szai
a transzformá1or egyetlen, Ennek figyelembevitelével azonos .nástagságú htrzalból készítetttekercsból
80''= 12,6 crn2.
50 50 __. -_ __ - 3,6 m qB l'l'12"ó
' 2l()lz2o:o,95 Á lenne. .4 szekr"rnder' oldalon Í'olyó iil'ain nregközelitően ennek kétszerese, vagyis l'9 A. Atrtotranszformátorkónt kiképezve, ugyanebben a szal
I
Az
összmenetszárn (tekintette.l
feszi.iltségr:e)
lnrcner/Vl.
]L i
ol l
5i
J$ !ű
)jF
in .--1"
lHi
il
{ ll-L
fie---,-l
ó6. ábra' Áramok az autotranszfoÍmátofban 84
huzalátnrórők rneghatáro_ zásáhaz szüksóg van az egyes tekercsszakaszokban folyó áranlerősségre.,4. legkedvezőt^A
lenebb eset
a
2201110 V-os
Az
konrbínáeióban lóp nek alapján megá'llapított huzaLátmérő
a többi
fe1'
en_
m:3,6'240:864
a
menet.
r
N
**__'{,125 15
LI
2n
15
L-LJ
lriztonsággai elegendó. {Ja ki"ilon szelcunder tekercs
prinrer tekercsben fo1yó áranr
nraxinrális
-L-v
íeszütrtségen
volna (66. ábra), akkor
a 240 V_os
ín -Ári.n !*---o220 |
2í.ao---
á11'
rrégy ieágazással (67' ái:ra). A huzalvastagság (29) kép_ lettei: 0,7/l,o= 0,7 rnrn. d-o,71/
67. tíbra. Autotlanszíormátor tekefcse
68' cíbra. Lemezidom 200 W-os autotf anszformátorhoz
85
A12,60 cm2 magkeresztmetszet határt jelent aIemez'
idom Éiválasztásakor. Ha a 68. ábra szerinti lemez_ álakot választjuk 30 mm_es törzsszélességgel, a lemez' Áagassága valarnivel alatta marad az 7,4-szeres ".ói""g iói"*iu?r".'óg"ek] tr{a kisebb lemezidomot választunk
zs m* törzsszélességgel (mindkettő a aaral nragyar ipárbin használatos méret), akkor a lenrezcsomag máéá''agu a törzsszélesség kétszerese körüi van' A kivitel s""ápo''ijálrót a két lemezalak a tekercselési lrely nagy.ána6u" t iilo''bo"it. A nagyobbiknak 13 cmz, a kiseb_ bilinek l1,7 crn2 tekercselési helye van. Ilyen határeset_
tii.
il.
néi előíoráuhat, hogy míg a nagyobb lemeznél a teker_ cselési lrely nincs kilrasználva, a kisebbnél'.a- tekercs nehezen yágy esyáItatában nem fér el. Vizsgá1juk meg a i"["'ós*tos--he-!yfog1a1ását r:rrindkét lernezalak eseté_ ben.
A 30 rnm törzsszélességű lerrrezalaknál a hasznos teker_ cselósi hossz kb. 65 nm. Egy sorban 65/0'8=81 menet fér el (a 0,7 mm-es hr-tzal vastagsága szigeteléssel 0,8 mm -re vehető): tekercsorsó vastagsága 864 rnenet/8tr=11 sorx0,B mm 11 réteg siigetelésxO,07 mm 0'3 mri-es prespárr szigetelés összes vastagság
2O/,
A
biztollíág
2'00 rnm
9'99 *0,77 mnr
-ol9--*11,87 rnm
2,30 mm'
14,17 mm
''
tekercselési abiak hosszmérete ezzeL szemben 21 mm'
törzsszélességii lemez esetén a hasznos teket_ 25 'rl* 54 rr-lm és egy sorban 54/08 - 67 rnenet fér el' cselósi hossz
Á
összes tekercsvastagság biztonsággal, az előbbihez számítvá 17,31 rrrm_nek adódik' Ennél á lemezalaknál a tekercselési ablak hosszmérete 18 mm' í"tat tianszformátot ezeÍ\ a kisebb lenrezmagon is " A kisebb |emeza\ak elónye a kisebb mag_ elkészíthető.
Az
il*.nro *ódo''
és (a kisebb átlagos rrrenethos-szúság. miatt) '"*ii.'ec' u-tii"üri' n""uiveszteség' A siámszerií érték3. 5/. körtil van. 86
Ez a pé7da jól érzékelteti az arltotranszformátorral elerhető megtakarítást; a 210 W-os autotranszformátor alig nagyob6 az első péIdában szereplő 50 W-os transz_ formátornál.
L tényező nagysága egyenáramtól átjárt íojtóteketcs esetében azegyenáta'm nagyságátó1 fürgg. Minél nagyobb az egyenáram' annál kisebb az Z önindukciós tényező Az
4. A LEMEZMAGOS Fo,}TÓTEKER'Cs
adoti menetszámnál és kivitelnél. Ennek oka a mag mágneses egységvezetéséneka térerősségtől ftiggő vá1tozása.
Az egyenáranr előrnágnesezi a magot, ezáltal 'megszabja imunkapont helyét (69. ábra). Adott körülmények A lemezmagos fojtÓtekercset ahá|őzaii
v á|takozó
közótt a legnagyobbönindukciót egy bizonyos munkapont-beállításon kapjuk. Fojtótekercsnél a-nrunkapont irelyét a magba vágott légréssei állíthatjuk bo._,A' mére-
áram'
ból átalakított egyenáramok váltakozőáramú marad_ ványairrak kiszűrésérehasználják. Mechanikai felépí_ tése hasonló a hálőzati transzforrnátoréhoz. Lemeznrag_ ján egyetlen tokercs lreiyezkeclik el. A tekercs incluktivitása
tezés egyik Íeiaciata megállapítani azt a légrésmóretet' arnellveI legnagyobb az önindukció. A legkeclvezőbb légrésmérete a menetszámtól, az egyenáram nagysá.gától és a mlg anyagától Íügg"' Minéi nagvobb az árámer.osség, anná1 nagyobb légrésszükséges' A óiokásos kivitelekben a légrós 0,l mm és 2 mm között változik. Kis légrésekpontos beáilítása nehéz, ezért légréses fojtótekércsek önindtrkciós szőtása nagyobb; zí--qoi(-ős eltérésgk a gyakorlatban elÍbgacihatónak tekinthetők. A magtremez alakjára a hálőzati transzfolmátorra mondották itt is érvényesek. Mivel azanbar' a iégrés beállítása E{ 1emezelrnól egyszerírbb (papírbetétteitetszés szerint változtatható), másrészt fojtótekercsnél az ön_
adja a fojtótekercs lrasznos tulajdonságát. Mind a transzformátoInál, mind a fojtótekercsnél is a 1nag szerepe frekvenciafüggő. A fojtótekercs jellemző elektl"onros tulajdonságai : a,l áLtakozó ár amú e1lená1{ás ; az egyená
ramú ellenálIás
;
a megengedhetó maximális árameriísség. A fojtótekercs annál jobb, minél nagyoblr a váltakozÓ_
áramú eilenállása, rninótr kisebb az egyenáramíl ellenállása és minél nagyobb áramerősséggel terhelhető üzemszerűen.
A y áItakozóárarnú ellenállás az öninduk cióból adódik' Nagysága arányos az I önindukciós tényezővel és az.f frekvenciával, amelyen használjuk. A váltakozóáramú ellenállást az a1ábbi képlet adja rneg:
RL:6"281L [ol, ahol
/a
kapacitás és szórás renclszerint nemje1entős, továbbá az EI leúez szereiése is valamivel egyszeriibb, a gyakorlatban
ezt a Temezalakot gyakrab'oan használják. A fojtótekercs öninclukciÓja a mon€tszámtól is függ. Minél nagyobb a menetszám, annáI nagyobb az öninduk_ ció. A menetszámiaal növekszik a huzalvesztesóg és a tekercs eltrenállása is. Az egyenáramir etrlenál1ás növeli a há-
G2)
frekvencia Hz-ben és L az önindr"lkeiós'tényező
Il_ben. Ha lrálózatból egyenirányított áram szűrésére használiuk (50 Hz), akkor a fojtótekorcs iirduktív ellen_ állása, egyolda'las egyenirányítás esetén:
Rr.=374L
[Í)],
Lozati rész be1sőellenállását, ezzel csökken a táplálóberendezés stabiÍitása. E1lenütemííerősítő esetén ez a kimenőteljesítmény csöklrenését idézheti elő.
(33)
kétoldalas eg'/enirányítás esetén :
R.L:62,8L
Í()}
(J.+.1
69. ábta. h{unkapont
e1őmágnesezetl
foitótekercsnéi
89
8B
&
'#
A foitótekercs sarkain fellépő aránylag kis egyenfeszült_ ."*[tiio"t'egre való tekintéttel a tekeicseiés egyszerííen ti''"zonban fontos a tekercs és a mag közötti jó
[l?.'í"to
cm2-ben' m.d-ben: q a Iemezmag teljes keresztmetszete Áz ehhez lartozó optimális légrés:
2mI
z:_106
szigete1és.
Lésréssel ellátott lemezmagos fojtótekercs önindukoiaÁ7'ii-iiuÁierösség függvény'l-'en a 7O' ábra görbéje
'I árameros_ mutatja. "az Meghatározott önindukció közel állandó ségig értékú,azontúl csökken. Ugyaneza loitótekercs kisebb légrésselugyan-
ennek az ábrának 1/ görbéje szerinti
H?áTi.l8j;
íÍ;"txÍ; tótekercs az áranerősség íüggvényében
2-3
,d fojtótekercs méretezésévelkapcsolatos feladatok két-
féleképpenjelentkeznek : 1. adva a lemezmag, az egvenáram, és a- szükséges keiessük J menetszámot, huzalátméöninclukció rőt, légrést-és a huzalellenállást. 2. adva a lemezmag, a maximális huzalellendllás., az az önindukciót, menetszámot egyenáram hlzalátmérőt. légrést és a-keréisiik Az első esetben először a menetszámot határozztlk meg:
m:-,q alrol -L 90
a
{37)
[mm].
cmz keresztmetszetű
a
hLrzalellenállást
szerinti huzalátmérő
12,-
az alábbí képlettel
-nt2
40 000
''h"íí'í;já;;k;;;ili A
lemez_ a (37) esetén
iot.
(38)
71. dbra. Tekercselési
fentitől nagymértékben eltérő temezmie-mérei- esetén a (38) FIa képlet csak tájékoztató jclle_gű eredményt .ad' ' kiíánatos' azt a hu'altáb_se }".iji''arl7' rráiilí'ei"É célg' j g i tseeevé r á l l a p i t ha tj uk me .F' i'rroT' arái' \' i."iiul írái
i*gii",a'"'ltrl<"
a
Íuzalhosszúságot (a közepes
ám szotzaÍa) 'méÍ-erben és a szorozva' ÁIámátó ;;;íá;;;;;; -ét"'"''kéntiellenállással óltenauast. Ügyelni kellaz összes mértékü;iű;;;;;a; _egynemiiségére. Á*.ir'á_.rirJ''ag és a e
gyöe
get
-i"*araro".orség
nrer-retsz
felső hatátát a légrésen-tul a..hlzal'
n ert bj ztonság celjábóI ajánlatos at-e"á'i. iogv u (37) képlettel számitotl átmérő ra merős '""-"Jr-ar"i. ;i.I r.;:.dE;';;;".'oo-'i, iá otir . ti'.1 á-" a megado t á i<.iiat"'" iá.-
27LI
kívánt önindukció
ábra),
niágkozetitően számítlratjuk:
erősségnéi a maximá1is önindukciót.
az önindukció csökken'
l'
masnál _[éo'íct
áram-
Minél kisebb az áramerősség, annál kisebb a hozzáoptirnális légrés,és foidítva: minden légÍ'éshez egy maximális áramerősség, amelyet túllépve'
felcsévélve
d-61[=lm
""eyó6ilai Az ábnaevobb léerés a kedvezőbb. ráő'az A- v;l jetzett ponthoz tartozó áramerősséghez a lI görbéhez tar'
t"itiia iáiióilt
huzalátmérőre'_amelyből
i"rí"i' ci!,i3i".,jia'i r'"ivi r' ó'''
u
tozó légrésaz optimális; ezzil kapjuk adott
a
Szükségünk van nrég an:a
' ifi_l;;i;]l"1 meehátározott menetszámot levő 3"f,-.í ;"'#ii-k ;;-;;ó. Ha a trasznált lemezben a huzaIátmérő' (7
rnutat. Kisebb önindukció-változást áramerősségen a kisebb légrésad
;;ffiil áffi'["i't.
(36)
lmml
(3s)
ÉI-ben: J
az
egyenáram
i
t
járő
li!LT"i"ito_'"lár*"'éi- á r' i'"tju méretek -\az 9zzel határérté' i'"'Íi''r"g"il gvá]li;i.riiró'oi"tt az áranrsíirűség
ru_t
9l
két 3,5 A/mrn:-re választlratjuk' Ennek f igyeiembevételével a melegedés szempontjából szükséges huzalátrnérő,
d:0"6'
v
Í
(3e)
[mm].
1A-ben értenclő. ftra a (37) képlettel számítottl.ruzaláÍm&ő ennél nagyobb' akkor megfolelií, ha ennél kisebb, akkor melege
keil rnegáliapítani a kívánt huzaiellenállásból. Ennek kozelítő értéke:
m: 200
2ü 000
y'rt,
+ I
m 10 000 B 000 6 000 5 00CI
l'
0Ü0+
?
00&[--'
../'
3üaÚr/
./
(40)
és ebből a l"tuzalátrnétíi a {37) lrépletből számít1rató.
Níivei a (37) képl*t inkáb'o tájékoztató.jetlegi!, célszerií utólagosan ellenőíizni' lrog}' a menetszám tényleg elfér-e, ill. a huzalellenállás tényiegesen megfelel_e a megadottnalc. Á tényleges iruzaleiienáilást a lruzaihosszúságból' a iruzalt.áblázat segítségóvel állapithatjuk meg'
A fenti
rnenets zátmmak megfetreiő öni t,-=
és a iégrésa (36)
xnű
-1. 2'1t
n
drr
kció, 7
tLl
t"
(41)
képlet alapján szánrítlrató. A (36) és (al)
képletekben az I áta.merősség nrA-ben l-relyettesítendő. Az L-|eL kapcsolatos (41.) képlet glafikus ábrázolásra is alkalmas {72. abra)" Ebberr a forrrrájában gyoÍs áttekintést' ad az
L,
[, m és z rnennyiségok
közötti
összeftiggósról,
ha adottfeltételekirez a 1egkec1vezőbb megoidást keressiik" A" vastagon ker:etezett rész ábrázolja a gyakoÍlatilag előforduló fojtótekercsek síkját. Áz 'L egyenesek q :2,o cm} magkeresztmetszetre vonatkoznak. f{a 4 nagyobb, pX. 3 cnr:r, akkor a kívánt önindrrkció trrétlrarmadának megfelelő l' egyenest keil a tírblázatban alapr'rl venni. 92
g
--
0'b =?,0 cn? i'.''* Y---1'a--(aa-v
10
tc
30 /,0
'
i
rbo [ma]
í_-_-*-
2. eibra. Grafikus összefüggós fojtótekercs önindukciója, árama' Ílenetszáma és légréseközött
A '12. átlra segítségévetrgyolsan lelret fojtótekercset móretezni' Fl' adva van egy Q:4,0 ctn? keresztnretszetű mag, F:2,0 cmz nagyságú tekercselési hellyel' és ker:essük a menetszámot 60 mA egyenáramnál és Z: 6,0 H örrindukciónál. Mivel a72' ábrán az L egyenesek q: 2,0 cm2 értékhez tartoznak, 4,a cm.z magkeresztmetszetnél, azL_ 3,0 }I egyenest keil alapul venni" A vízszintes teugelyen 1:60-nálfüsgőlegest húzva és I':3 egyenes_ sel való metszéspontot kivetítve, megkapjuk a szüksé_ ges menetszámot (2250 mefiet, az ábrán a szaggatott vo_ ÁaL). A Zpantnak a légrés-egyeneshez való helyzetéből 93
interpolálással kapjuk rneg a légrést(a 72' ábrá:n ered,ményvonallal Van fel[Üntet\e). A menetszám ismeretében a huzalátmérőt a (37) képlette] számíthatjuk. Grafikus aiakjában ez a képlét
(73. ábra) egyszeríi rátekintéssel használható' Az
F:2
cmz görbével való rnetszéspontot ba1ra kivetítve' megkapjtrk ahuzaláttnérőt (0,iB rnm, a 73. ábrán a szagm
kb' satott vonal). llyen huzallal az orsót teletekercselve, Áenetszanrot kapunk. Ha ez az átmérő áramsíírííség szempontjábót kicsi, ez azt jelenti' logl u +'1agon a liuá'it o"inoukció a megadott áramerősség meilett nem rri"iá.itr-'uto a huzal túlterhelése nélkül' Ilyenkor q-t G;;;üb'"."et, vastagabb huzal)vagy F_et (vastagabb huzal) kell növelni. 60 mA egyenáramú áramkörbe 5 H_s fojtótekercset akarunk keJiiteni. A rendelkezésre áiló mag\eÍesztmet_ i:x cmz' a tekercselési l-rely F: 3,0 crn2' és legyen "Á{ á" átLg.' .""ethosszúság !: 12 cm. Ez a feladat megfelel az első esetnek. Keressük a menetszámot, a 1égrést és a huzalátmérőt'
il
A
rnenetsz/rm (35)
z'lLI 2',t'5'60 m {1 3,6
Z25U nrenei.
.A légrés(36)
_ A
Zml 2'2250'60 loff l0Ü
huzalátmérő (37)
1r F -.m
d- ó.0 "'-Yl/
A
közelítő ellenállás
n=
-
- 0'27 mtl'
r-'*
6l/ _j-= 0,22 nrnl.
l22so
(28)
m: :.'-22502 :125
l).
000 40 000 érlékea huzaltáblázatból 40
ellenőrizve: Az cllenál!ás az fuszhuzalhosszúság 2250 ' o,l2: 27a m, a buzaltábláiáttat o,zz mnr-es Éuzal ellenállása 0,46 O/m' tehát 73. cibra.
A
huzalátmérő grafikus meghatározása
R-270.0,46
:
124 o, 95
5' A TRANSZFOR.MÁToR lís A FoJToTEKER.CS KIVITELBZEST{
az egyenáramú íeszültségesés {J: 124' 0,06:7'25 \Í, A huzalvastagságot a fellépő áramsiíríiség szempr'' jáből vizsgá1va, a (.39) képlet alapján:
d
0,6{o,06-o.15
ttrnr.
ÁrarnsűrÍiség szernpcntjából a 0,22 mm-es 'huzal bizte''sággal nregfelelő. Ha a maglemez egy l-relyen van felmetszve, a légrés te1jes értékévelvalósítandó meg. oiyan lem-ez.eseté"n, útjában ké1 rés ian, a légrés-értli':' ;;iy"ái ; t ".ővona! felét ke1l beállítani. l./ason nra/:inilyen a Vizsgáljuk rrreg, hogy ugyanezen mális önindrrkció ér1rető el változatlan aranlerÓSscg ml: lett,l-ra a fojtótekercs végpontjain 20 V egyenfeszültsé5'' eséÁt engedünk nreg (ez megíelel a második esetnek)'
A
20 V-rrak rnegíelelő
ellenállás (40)
-R: 20/0"06: 333 {),
veszünk 300 O-ot. A kijzelílő
€helyett
m:200 /n--zoo
A
y'3-Ü0:3500
menetszárÍi:
menet'
(37): d:6,0/3/3soo:0,177-0,18mm.
huzalátrnérő
Az önindukeió
ij i..
(41):
L: A
;l
350C'3.6 27 'b0
: B'3
Kivitel szempontjából a hál,ózati transzfor'mátor
5.1.
--' 2 .3s00'60 J "- :0,42- mm ",: 106
I
j
rnint előbb iáttuk biztonsággal megfelel.
is
96
-
-0,15
-
-
A
öpenytípusú, a megadott képletek ilyen lemezre vonat-
.
omak.
Méret és szórás szempontiából célszeríia négyzetes '1akú ktipenylemez (34. ábra). A tekercsbe fűzés szempontjából legszokásosabb hasításokat a74. ábra mutatja.
8ffiffi
iiu
Áramsűríiségszernpontjábót, tlrivel a határa
A MAG
A mag kivitelezésekor min
Í{.
légrés(36):
és
.bjtótekercs zraglemezből és tekercsből áI1. Mindkettő sok_ léleképpenkészíthető el. Mint lényeges részt' külön meg ,lell enrtríteni a tekercstartót.
htrzalá^tmérci' alsó ": ftüI1, u_Z a fojtótekercs
a)
b)
74, úbra. Transzformátorle'nezek
Kis
hii
Iózirtj trrnszformátorok
c)
szokásos hasítása
97
Az a kivitel kisebb
légrést(nagyobb mágneses vezetőképességet)és szilárd összetartást jelent, de szerelése n"i'é"ku."bb és lassúbb. A tekercselési hely kihasználása sem a legkedvezőbb, meúa tekercset rövidebbre kell készíteni aTrhoz, hogy a magba be lehessen fűzni. Normális hálőzatitranizformátor esetében ennek a zárt lenreznek etrektrornos szempontból számottevő eiőnye nincsen' Az un' hulladékmentes sajtolásir lemezidom átrtalános a\aIqát a 7 5 ' ábta mtrtatja. HáÍrán.va az -előbbivel szemben a kisebb tekercselési tér, a rövidebÍ: tekercs, és az emiatt rosszabb töltési tényező (különösen kis transz_ forn-rátorná1). Hasorrló teljesítménytvéve alapul,-a hrrllatlékmerrteí lemezbőlkészített tlanszfolmátor súlya és méretei nagyobbak. lemezidom is. Lehet a tekercsek Szokásos a magtípusil 'szarra, a többit a másikl'a helyezni' esv részéto" .gyii.
Iiyen transzfornrátornak nagy a 'szőrása' Elektromos szemoontból iobb az összes tekercseket nreglelezni,
az egyik, a másikat a r'rrásik''1zárra heés á"'egvik "Ez feiet több mrrnÉát jelent, de nagymértékben csöklyez,ni' kenti a szórást és a zavar.felvételt.
I
76. ábta. Egyszerú
tÍanszfoÍmátormag
nagvobb munka árán
lemezekkel is célt ériink. 98
hatóság.
A
transzÍbrnrátorienrezek üzem közbeni mozgásából
szárrnazó búgás elkerülése végett a magot össze keli szorítani. Erre rendszeÍiÍlt a rnagba fr"irt lyukon keresztülmenő
csavarok használatosak. E'zeket célszerű szigetelni. Meg említeni, hogy transzfornrá'torle_ - bár a szokásos meznól a számLreli különbség nom nagy nagyon erős
kell
összeszorításból származó belsőfeszültség- következtében
a vasban mágneses minőségcsökkenés következhet be. Ugyancsak rninőségcsökkenós származlrat a lemezek sajtol1rsakor, n-regrl-runkálásakor keletkező belsőfeszültségck lratására. Minél jobb minőségű a leilez mecha_
tirnlra (l00-B00 C"-ra hevítik, maid lassan (óránkint
Az általánosan használt temezalak nem elvi szüksé_ n".'en. iiátut itását elsósorban a gyártástechnológia és iomeögvártás szempontjai irányították. Egyedi transziáiÁííó."ar -
esökkerrtí az önindlrkciót1' nagyobb mágrresező áramot és a'transzíormátortekercs erőseLrb melesedésétokozza. Nehezebben elkészítlrető, de jól használirató megoldást mutat a 77. áb'ra. {'ádacsomagoió vasszalagból annyi menetet fűrzünk át a tekeresen, hogy a kívánt rrragkeresztmetszetet raegkapjuk' E kivitetr hátránya a nehéz javít-
-40 C'l-rőmérsé]
i transzformifrtor-lemezidom
is
viil
.l
5, ábrq. Hulladékmentes sajtolású
ieszabott clzlrabok
nikai megmunkáiással szernben, anná1 érzékenyebb. A bclsílfeszültség okozta minőségromlás utólagos hő[
q I 2.0 l o l g .]
7
tr'tidacsomago!óvasszalagból
alkalmasak transzlormátormag készítéséhez(76. ábra). A méretezés elve változatlan' azonban tekilitr:ttel a rétegenkénti négy illesztési hézagra, tjsszergkóskor tbkozottabb gondosstig szükséges. Nagy illesztési lrézag
-
egyszerűbtl
r
kcn
-
99
Kis transzform átor számára megfelelő a szórócsővel Híg sellakkoldatot vagy spiritusz_ 'ar'ii"ltá"íráruréteg. lakkbt használhatunk erre a cólra' Fontos a letrrezek szélérrekegyenletessége' A sorja az Lannven okozhat rövidzárt és levegózárványt
megsért"nuú'"i iE'y;ffi;;.É to"ott, másrészt a sorjás lemez #ii;_ 6k;'*orsót. Éanem is vágja át teljesen' a sérü_
lés későbbi átütés okolója lehet.
szú, hasáb alakú csőre egyszefi:e több tekercs csévélhető' és utólagosan daraboiható. oldatíapokkal elkitott tekercstartó készítéselrosszadalnrasabb, a kész tekercs rnegjelenése azonban totsze_ tősebb és mechanikailag ellenállóbb' Egyedi transzfor_ nrátor készítésói-rezalkalrnasabb, nrint az előbbi, de annál
drágább.
Ha a transzformátort fémszárnyakkal látjuk el' a felii_
htjfoka alacsonvabb i"i;;;kJa;; ti;vettezterc" Lizemi iá.i itt. nagyobb veszteségeket engedhetünk meg'
5.2.
A
A TEKERCS
tekercsek elhelyezése a tekercstartórr kétféle-lehet'
ni ti iii'1: ii ii
el és io
r az
e
gyes tekercseket
[ölé
^egymás r."i".r'ii*. A "sszokásos lesziiltségeken (kb'-50^0 V-lg)'ez a
agyobb fes.zÜltsésekamlKoÍ az
Ii' rá".sá n haszná latoi' -ái'".''á a|kalmazzák a tárcsás tekercselést' N
hiz 's tekeÍcstest különböző reke's:eiben heltálőzati ""í".i"tái*"ta i;J"kJ;;l-";i t7B. ábra)' Kis teljesítményú jön ií"ír'r"'ii""'"; eJetén elsóiorban a réteges tekercselés
79
dbra.
A
lekercsorsó két gyakorí alakja
A tekercstartó íalvastagságát mechanikai és elektrotnos szempontak hatfuozzák meg. Kisebb 'feszültségek esetén elsősorban a mechanikai követelrnények a mérva_ dók. Szokásos vastagság kisebb transzformátoroknál 1'0 mni, nagyobbaknál 1",5-2,0 vastagságú
l"nm. Hasonló
anyagból készijlhetnek az o1dal_ ía'lak is. oldallap nólküli tekercstaltó k.észül}ret
papirbőI; annyi réte_
get tekercselünk fel, hogy a kívánt vastagságot rnegkapjuk.
77. ábra. Tekercselt transzformátormag
/ő. aDra.
Rekeszes tekefcselés
(1 9' ábta\' számításba. Kétféletekercstartó lrasználatos tekercstartó 9cy9391}j :s olcsó' TömeB_ etr^r-iá;íírp' "'atiü7la tekercstartó-élöállítása' mind qedis ;;á;l;;;;";,i;d i' t'""a r"r".evélése szempontjából előnyösebb' Hosz_
100
lihhcz
a mag
keresztmetsze-
tóvcl azonos méretű sablon
sziikséges. Biztonság céljából az
ffi 80, cibta, Tekercsorsó
mrn-rel illesztési hézaga tlltlalméreteket a "2-o'5 rrirgyobbra kell hagyni. Ha az r'r'Jílt prcspánsza1agbő| készítjük,a ragasztandó felülelclict a jobb tapadás végett üvegpapírral fel kel1 dörzsölni. A l'itgasztáslloz lehetóleg ne vízalapanyagúragasztót hasz101
náljunk. Lehet a tekercstartót egyetlen vastag prespánlemezből készíteni.Az illesztést ilyenkor legcélszerírbb valamely, a lenrezzel párhuzamos o1dal közepére helyezni (80. ábra). Az éleket kívülról be kell hasítani a jobb alakíthatóságcé1JábóL. Ahasítás mélysége ne legyen nagyobb az anyagvastagság felénél.
81, ábra. oldallapos tekercstartó néhány szeri
01da11apos tekercstest többféleképpen készíthető' Maga atekercstartóhasonló az előbbihez. A kivitelre néhány példát mutat a 81. ábra' .A csévéiésheza tekercstartót sablonra kell húzni. Az oldallapokat (ha ilyenek vannak) tekeroselés közben
meg kell tárnasztani. A tekercselést cétrszerű tekercselő szerkezeten végezni. Ennek legegyszeríibb alakja lehet: keskeny fiókra szerelt lécek (B2' ábra), melyeknek felső
82' ábra. Egyszefii tekercselési állvány
102
83. óbrq. Huzalvég kiképzéSe transzformátorhoz
nyílásán átfektetett tengelyre kell felhúzni a sablonon
levő tekercstartót. Il1'en,,te1rercse1őgép'' alkalomszerűen áttételezésnélkül is jól használható. A huzalt célszerű kesztyűs kézzeI vezeÍni. .Ajánlatos a tekercstaItót a tekercselés megkezdése előtt egy-két réteg varnispapírral (vászonnal) bevonni. A huzal kezdetét az oldalfalon fúrt lyukon keresztii1 húzzuk ki. Vékony' 0'3 mm-nél kisebb átmérőjíi huzalokat ne közvetlenül, hanem hozzáforrasztott lrajlékony kábeilel vezessük ki. A forrasztáshoz savat ne használjunk. A kihúzás megakadályozására a huzal kezdetét keresztbe fektetjük' és az eiső sort rácsévéljük arra (83' ábra). Menetet menet mel'lé csévélve,az egyes sorok közé vékony szigetelőréteget (papírt stb.) fektetünk. oldalfalas tekercstaftónáI a szigetelőréteg szélességenagyobb legyen' mint az orső hossza, széleit célszeríísűrűn bevag_ dosni,lrogyazéleknél ne szakadjon (84' ábra)' Ha a papírréteg széle éi a tekercstest fala között a hrrzai le tud csúszni alsóbb rétegbe, akkor nagyobb Í'eszüitségkiilönbségíí menettel kerüllret érintkezésbe, és az átiitési veszély növek_ szik. Az egyes tekercsek között vastagabb szigetelőréteg sztiksóges.
Vékony huzal esetén a tekercsvégek ugyacsak kábellel vezetendők ki. _Meglazulás ellen szigetelőszalaggal (vé_ kony zsineggel' erős cérnával stb') kell a huzalvégeket lekötni, esetleg utólag treragasztani' Ha sok kivezetést ke'll készíteni,pl. feszültségszabáIyozó transzformátornál
84, ribra. Transzlorrnátor rétegszigetelése
ti b r
a''I
eker csl eágazás
rézszalagb6L
103
célszerű a huzalra vékorry rézszalagot forrasztani és szigetelővászon-rétegek között
kivezetni azt (B5. ábra).
a
kisebb feszültségLemezmagos fojtótekercseknél esés miatt eltekinthetünk a rétegek közötti szigeteléstől. Csak akkor alkalmazunk szigetelöréreget, ha a tekercselési felület egyenetlenné válik. Altalában két réteg elegerrdő. Az egyes huzalsorok, valamint az egyes tekercsek közötti szigetelő-elválasztórétegek szerepe részben elektromos, részben mechanikai természetű. Elektromos szempontból javitja az áttitési szilárdságot, mechanikaílag
pedig biztosítja a tekercselési felület egyenletességét és simaságát' Elválasztóréteg nélkül néhány sor huza1 után
a felület gondos rnunka esetén is egyenetlenné válik' és a huzal mélyebbon fekvő, tehát nagyobb fesziiltségkülönbségű réteggel kerülhet érintkezésbe. A tekercselési hely jó kihasználása céljából tanácsos minéi vékonyabb szigetelést választani. A gyakorlatban a szigeteiőrétegek vastagsága az egyes huzalsorok között 0'02-0'10 mÍ), az egyes tekercsek közott 0'1-0'3 mm. Anyaga bakelizált papír vagy vászon, varnispapír vagy vászon, kondenzátorpapír vagy ktizönséges írópapír, i11. rajzpapir is lehet. Ezeknek az anyagoknak a szigetelőképessége50 Hz_es áram esetén kb.40Y századmilliméte_ renként, rigylrogy a huzalrétegek közötti szükséges vastag-
ságot elsősorban a mechanikai szempontok határozzák meg.
A
0,02 mm körüli vékony papir csak vékony huzalok-
hoz használható. Vastagabb huzalnáI könnyen gyúrQdik, a huza1 maga a1á huzza, széle a közép felé csúszik. Altalában ininél vastagabb a l:luzal, annál vastagabb papírszigetelés szükséges. A szükséges vastagság függ a papír keménységétől és a tekercselés pontosságától is' Tájékoz_ tatásul az a1ábbi papírvastagságokat lehet alapul verrni egyes huzalrétegek között : 0,2 mm huzalvastagságig 0,02-0'05 ram; 0,6 mm huzalvastagságig 0,03-0'06 mm; 0,60-0.l0 mm. 0,6 mrn huzalvastagság felett 104
Más a helyzet az egyes tekercsek között,
ahol több száz
V-nyi Í'eszültségkülönbség is eiőfc-rdulhat. Anóciíeszü1tséget szolgáltató tekercs végpontjai között 600 V feszültségkiilönbsóg nem riti
jából a belső anódtekercs vége és a külső kezdete van az egyenirányító cső két anódjához kötve' akkor kétszeres feszüitségíívégek keriilnek egymás nrellé. Az iiyenkor sziikséges szigetelőrétegn éI már az elektromos szigetelőképességet is figyelembe kell venni. Századmi1liméterenkónt 40 V feszi.-lltségkülönbséget véve aiapul, 600 V_on 0,15 mnr vastag léteg szüksóges.
valóságban ennél vastagabb hasnrálata 'd Általában 0,2-0"3 mm-es prdspán_ (vagy
szokásos.
megfelelő műanyag) réteg biztonsággal elégíti ki az elektromos és mechanikai követelményeket ís. Hasonló vastagságú réteget célszerií kiilső borításként is alkalmazni. Az eiektromos szigetelőképesség a frelrvencia növekedésével általában csökken. i500 ÍIz körtil a Í'elsorolt anyagokra megengedhető feszültségkülörrbség az 50 Hz-nél javasotrt értékek40/"-fua tehető. A közönséges írópapír áitatrában porózus és nedvszívó.
a
Különösen közönséges papírból készült szigetelőréteg akkor megíelelií, ba a pórusokba és a ráncosodás ak.oztahézagokba jól szigetelő és nem nedvszívó irnpregnáló anyag kerül. ílyen célra számos, nagyrészt bitumenes
alapanyagú anyag ismeretes' Jól használható a paraffin és viasz 50-50%_os keveréke. Nagyobb hőfokot bír ki
a bazai kereskedelemben kapható TranszÍbrmatin elnevezésiíimpregnáló anyag' Az impregnáIő anyagot használat előtt melegítésselfolyékony állapotba kell hozni. A tekercs te1ítéseirnpregnáló anyaggal legtökéletesebben vákumban végezhető. A szükséges vákum nagysága nem jelentős, i*5 torr elegendő. Nem ilyen hatékony, dea gyakorlatbanjól használható a mártással végzett impregná1ás' Fontos, hogy a tekercs hosszabb időn keresztül (legalább fél órán át) a folyóssá melegített impregnáló anyagban maradjon. Fliggetlenül attól' hogy milyen módon megy végbe az impregnálás, elsőrendű fontosságú, hogy az impregnáló anyag használata előtt a tekercs l00-l20 C"-os száraz t05
jól ki legyen szátítva. Ahhoz, hogy a nedvesség tekercs belső részeiből js eltávozzék, a szárításhoz több órai idő szükséges. Száraz állapotban a tekercs fokozottan nedvszívó, miért is az impregnálás csak közvetleniil a szátitás után .eredrnényes" Ha a tekercs nincsen eléggékiszárítva, a' kívülre rakodó irrrpregnáló
nagyobb tekercselési heiy szükséges. A számítás egyéb_ ként hasonló a rézhuzaléltoz. A megengedhető tekercsveszteségi határokat azonban csak nagyobb átmérőjíi huzallal tudjuk tartani. Az alumíniumlruzal további bátránya, hogy sokkal nehezebben forrasztllató, mint
ség elpárolgását, és ez fokozatosan rontja a tekercset. Az irnpregnálás szilárdsági szernpontból is előnyös, rnert megköti az egyes nreneteket, ővja azokat az eImaz' dulástól' és ezáltal csökkenti az utólagos rövidzár va1ószínűségét.Szokás a tekercset maggal együtt is irnpreg_ nálni' Ennek előnye, hogy a tekercseket a maghoz köti, rendszerint megsziinteti a transzformátor,,zümmögését'', és védi a lemezeket a rozsdásodástól. Nagyon neclves helyen haszná7t transzformátornái még az impregnálás sem elegendő egymagában l-rosszú élettartambiztosítására. Tlyenkor szokás a transzformátort bitumenbe ágyazni, vagy légrnentesen leforrasztott fémdobozba zárni" Ez esetben még fontosabb a legalaposabb előzetes szárítás' Bitumenbe ágyazott vagy fém_ tokba zfut transzformátolok lrííléserosszabb, rnint a szabadon áIlóké. Ezért ilyen kiviteinél a felmelegedést mérésselkell ellenőrizni. A huzal hasznos anyaga nern tölti ki teljesen a tekercselési teret. A kitöltési tényező nagysága függ a teker_
kétszeres zománc bevonat. Ez vékonyabb, jobban bírja hőrnérsékletet, és olcsóbb, mint a pamutvagy selyemszigetelés' Hátránya, hogy a zománcréteg kisebb tapadási képessége miatt a menetek könnyebben meglazulnak a kész tekercsben' Zománcszigetelésű, nagyobb átmér'ójíi huzalok éles hajlításai elkerülendők, mert a szigetelés megrepedhet' és ez növeli az átütési veszélyt. Vastagabb (nagyobb, mint 1,5 mm) huzalhoz elónyös a pamutszigeteiés. Jobban helyhez tapadó, és az esetleges impregnáló anyag is jobban megköti. Nagyon
levegőn
a
réteg megakadáIyozza
a belső rétegekben
cselés módjától, és változik
a
rekedt nedves-
hrrzal vastagságával.
Vastagabb huzal kitöltési tényező1e általában nagyobb. A leírt tekercselésimódszereketvéve figyelembe' alábbi kitöltési tényezőkke| számolhatunk (a truzalátmérőtől függően). Ha a huzalátmérő
mm között 1,6 o,2 -0,6 mm között -0,6 0,06-0,2 mnr között
van, -6o/"; van, -54/,; van, -3o/"'
A tekercseléshez legalkalmasabb a zornáncszigetelésű rézhuzal. A közölt méretezésiképletek ilyenre vonatkoznak. Használható alurníniurnhuzal is. Ennek egység' ellenáIlása nagyobb, úgyhogy azonos te1jesítményhez 106
a rézhtlzal. A huzal szigetelése legtöbb esetben egyszeres vagy
a nagyobb
nagy árarnerósségeknél (p1' hegesztőtranszformátor_ hoz) alkalmas tekercselési anya9 a varnis-vászon közé fektetetttézszalag.
T.]s
6. TRANSZFORMÁT'OR A F'oJTo_ TEKERCS ELLENőR'ZÉSE
tékétőL, a tekercsek hőfoka eisősorban az áranrsűrűség* től függ. Helyesen méretezett transzformátornál a mag és a tekercshuzalok melegedése közel azonos mértékű.
A
mag hőmérsékletétfelületének küiönböző
hőmérővel mérjük.
A kész transzformátor el]enőrzése a szekunder feszült_ ségek mérésére,a névleges terlrelés esetén fellépő melege_ dés meglratáro zásáta, v alamint az átütési vizsgáIatra terjed ki. Ezeket a vizsgálatokat mindazokra a lnálózatl' feszültségekre el kell végezni. amelyekro a tlanszformátor
kaocsolható. Üzemmeleg állapolban a szekunder feszültségek kiseb_ bek, mert a hőrnérséklet emelkedéSével a huzalellená"llás növekedik. A növekedés mértéke a megengedethető - Ha a primer és kb. l5:Á. melegedés határén belül 6'--7 )(-r a vesszük' huzalveszteséget együttes szekuncler akkor, rrrivel 6. 0'15 megközelítően 1%, mondhatjuk' lrogy a melegedés következtében a szekunder feszültség áltálában 1'/.-kal csökken. Az előzőkben ismertetett számí_ tások hideg transzformátorra vonatkoznak. A transzforrnátor fesziiltségek ellenőrzésétlegegysze_ rűbben terlre1etlen állapotban végezhetjük' Lz igy mért szekunder feszültségek az össz-huzalveszteségnek rnegfelelő százalékkal nagyobbak az iúzemi, azaz számitolt feszültségeknél. A terhelés hiánya következtében ui. a primer és szekunder tekercsek huzalel1enállásán gyakoriatilag feszültségesés nern lép fel. Kisebb transzformátorok szekunder feszültségeinek kívánt pontossága a névérték-
A jó hóátadás céljábÓl a
pontjain hőméró
higanytartóját többrétegű fémfóliával burkolva érintjiik a rnag fetiiletélrez' A huzalmelegedóst ellenállásméréssel állapitlratjukmeg legpontosabban. A lruzal ellenállása a hőmérsékIet függvénye: a hőmérséklet emelkedósével nő. Először bekapcsolás előtt, hideg állapotban mérjük a tekercsek ellenállását. A mérésthiddal, legalább l'Á-nyi pontossággal kell végezni. Bekapcsolás után, amíkor a transzformátor már elérte végleges hófokát' újból meg_ rnórjük a tekercsellenállást. Ügyelni ke1l, hogy a l":kaplehűlés elkerülése csolás és a mérésidőpontja között - a csak kis időkülönbség legyen. céliából ellenállás 11, a nrelegen mért ellenállás r* tr{a a kezdeti akkor a hőmérséklet eme'lkedése (At) az alábbi képlettel számítható: ^r
.238
(;- )
Gz)
Kisfeszültségű tekercsek század ohm nagyságrendÍí
melegedés mérésélreza transzformátort a végleges
kis ellenállás-értékeinek pontos mérése körülményes, úgyhogy a gyakorlatban ilyen tekercsek (pl. fűtőtekercsek) ellenállás-méréssel végzett eilenőrzésétől gyakran elte_ kintenek. Majdnem minden országban előirások specifikálják a bálózati transzformátorok kötelezó minőségét és az üzemi melegedés felső határát, ill. kötelező szabványok biztosítják a transzlormátor használatának biztonságát. Az előírások nagy része nem a névleges' hatrem l0)('os primer túlfeszültség esetére a kőrnyezeti hőrnérséklet állapitja- meg a megengedett maxiÍ'elett 60 C'-ban
son. A mag és tekercs melegedése, az egymásnak kölcsö_ nösen átadótt hőtől eltekintYe, független. A rnag hőfoka az egységveszteségtől és a mágneses áramsűrűség mér_
meg a kis hálőzatl transzformátorral kapcsolatos kövemelegedés, átütési szilárdság stb. szemtelmények pontjábó!. -Ez az el'oirás értelemszerűen fojtótekercsek ellenőrzésére is használható.
hez képest: *3%,.
A
használatnak megfelelő környezetben kel1 felállítani, és névleges terhelésiel annyi ideig bekapcsolva hagyni, hogy a hőmérséklete további emelkedést máf ne mutas_
108
mális hőmérsékletet. Magyarországon
az MSZ-91-62-ben
találhatók
109
