Transformatoro

Transformatoro (aŭ transformilo) estas aparato, kiu transformas alternan kurenton kaj tension sen perdo de povumo (en idealaj kondiĉoj) per elektromagneta indukto. Ĝi havas kelkajn dratajn buklarojn (volvaĵojn, bobenojn). La volvaĵoj kovras kernon ĝenerale el maldikaj feromagnetaj ladoj.

3D-desegno de transformatoro. La interna volvaĵo konektendas al la elektra reto (la proviza tensio) - rekonebla per la granda nombro da turnoj de maldika drato; la eliga malalta tensio estas prenita el la ekstera volvaĵo - rekonebla per ĝia pli dika drato.

En la praktiko, transformatoroj utilas por efikece transporti elektran energion de elektrejoj al domoj, produktejoj kaj aliaj konsumejoj. La kvanto da energio perdata laŭ la vojo ju pli malgrandiĝas, des pli grandas la elektra tensio (pro la leĝo de Joule). Per transformatoroj eblas altigi la dissendatan tension ĉe elektrejoj, kaj malaltigi ĝin ĉe konsumejoj, tiel minimumigante la malŝparon de energio ĉe la kabloj. Pro tio oni kutimas dissendi elektran energion per alterna kaj ne per kontinua kurento.

Bazaj principoj

La transformatoro baziĝas je du principoj: unue, elektra kurento povas krei magnetan kampon kaj, due, varianta magneta kampo trapasanta elektran bobenon induktas tension inter la ekstremoj de tiu bobeno. Do, kiam oni varias la kurenton de la unua bobeno, tiam oni varias ankaŭ la intensecon de ties magneta kampo; ĉar la dua bobeno estas volvinta la saman magnetan cirkviton (kernon), tiel tensio estas induktata en ĝi.

Se la dua bobeno estus konektita al iu konsumanto, kiu ebligus kurentofluon, elektra povumo estus transmisiata de la unua cirkvito al la dua cirkvito.

Ideala transformatoro

Ideala transformilo estas unu, kiu ne havas perdojn t.e., ĝiaj ventoj havas neniun reziston, ne ekzistas magneta fugaĵo kaj tial ne havas perdojn de fero kaj kupro. Ideale, la transformatoro estas perfekte efika (sen perdo de energio): kiom da energio eniras, tiom eliras ($P_{\mathrm {en} }=P_{\mathrm {el} }$) . En tiaj kondiĉoj, se $N_{U}$ kaj $N_{D}$ estas respektive la volvonombroj de la primara (unua) kaj sekundara (dua) bobenoj, la jena ekvacio validas:

$P_{\mathrm {en} }=I_{U}\cdot V_{U}=P_{\mathrm {el} }=I_{D}\cdot V_{D}\;,$

kio kondukas al la ekvacio de la ideala transformatoro

${\frac {V_{D}}{V_{U}}}={\frac {N_{D}}{N_{U}}}={\frac {I_{U}}{I_{D}}}\;.$

Do, se la tensio pliiĝas ( V_D > V_U ), tiel la kurento malpliiĝas ( I_D < I_U ) per la sama faktoro. Praktike, la plejmulto el la realaj transformatoroj estas tre efikaj, tial tiu formulo estas sufiĉe preciza ĝenerale.

Per disvolviĝo de tiu ekvacio, oni konstatas, ke la efiko de impedanco tra la transformilo varias laŭ la dua potenco de la volvo-faktoro. Ekzemple, se impedanco Z_D konektiĝas al la bornoj de la dua bobeno, ĝi ŝajniĝas al la unua flanko kiel

$Z_{D}'=Z_{D}\!\left(\!{\tfrac {N_{U}}{N_{D}}}\!\right)^{2}\!\!\;.$

Kaj tiu interrilato estas reciproka, tio estas, se oni dezirus scii kiel ŝajnas impedanco Z_U de la unua flanko, rigardata de la dua flanko, tiel oni aplikus:

$Z_{U}'=Z_{U}\!\left(\!{\tfrac {N_{D}}{N_{U}}}\!\right)^{2}\!\!\;.$

Tipoj de transformatoroj

Unufaza transformatoro estas transformilo provizita de unufaza elektra reto, kun kadroforma aŭ ringoforma magneta cirkvito.

Trifaza transformatoro estas transformilo provizita de trifaza elektra reto; ĝi havas tri magnetajn kolonojn kun primara kaj sekundara volvaĵoj ĉirkaŭ ĉiu.

Aŭtotransformatoro estas transformilo, en kiu parto de la volvaĵo estas komuna al la primara kaj sekundara cirkvitoj.

Vidu ankaŭ

• Elektromagneto
• Leĝo de Lenz-Faraday
• Tesla transformatoro

Bibliografio

• (1955) Industrial Power Systems Handbook. McGraw-Hill.

• . Inside Transformers. University of Denver (2001). Arkivita el la originalo je May 9, 2007. Alirita May 19, 2007.

• (Jan 1988) “The Transformer”, Scientific American 258 (1), p. 86–95. doi:10.1038/scientificamerican0188-86. 

• (Jan–Feb 2002) “The Transformer [Historical Overview]”, IEEE Industry Applications Magazine 8 (1), p. 8–15. doi:10.1109/2943.974352. 

• Brenner, Egon; Javid, Mansour (1959). "Chapter 18–Circuits with Magnetic Coupling". Analysis of Electric Circuits. McGraw-Hill. pp. 586–622.
• CEGB, (Central Electricity Generating Board). (1982) Modern Power Station Practice. Pergamon. ISBN 978-0-08-016436-6.

• (1958) “The Ideal Transformer”, IRE Transactions on Circuit Theory 5 (2), p. 145. doi:10.1109/TCT.1958.1086447. 

• Daniels, A. R.. (1985) Introduction to Electrical Machines. Macmillan. ISBN 978-0-333-19627-4.

• De Keulenaer, Hans; Chapman, David; Fassbinder, Stefan; McDermott, Mike (2001). The Scope for Energy Saving in the EU through the Use of Energy-Efficient Electricity Distribution Transformers (PDF). 16th International Conference and Exhibition on Electricity Distribution (CIRED 2001). Institution of Engineering and Technology. doi:10.1049/cp:20010853. Alirita la 10an de Julio 2014.
• Del Vecchio, Robert M.. (2002) Transformer Design Principles: With Applications to Core-Form Power Transformers. Boca Raton: CRC Press. ISBN 978-90-5699-703-8.

• (1978) Standard Handbook for Electrical Engineers, 11‑a eldono, McGraw Hill. ISBN 978-0-07-020974-9.

• Gottlieb, Irving. (1998) Practical Transformer Handbook: for Electronics, Radio and Communications Engineers. Elsevier. ISBN 978-0-7506-3992-7.

• (2013) “Who Invented the Transformer?”, IEEE Industrial Electronics Magazine 7 (4), p. 56–59. doi:10.1109/MIE.2013.2283834. 

• (April 1961) “Transformer Invented 75 Years Ago”, IEEE Transactions of the American Institute of Electrical Engineers 80 (3), p. 121–125. doi:10.1109/AIEEPAS.1961.4500994. 

• Hameyer, Kay. (2004) Electrical Machines I: Basics, Design, Function, Operation. RWTH Aachen University Institute of Electrical Machines.

Arkivigite je 2013-02-10 per la retarkivo Wayback Machine

• Hammond, John Winthrop. (1941) Men and Volts: The Story of General Electric. J. B. Lippincott Company, p. see es 106–107, 178, 238.

• Hughes, Thomas P.. (1993) Networks of Power: Electrification in Western Society, 1880-1930. Baltimore: The Johns Hopkins University Press. ISBN 978-0-8018-2873-7.

• Heathcote, Martin. (1998) J & P Transformer Book, 12‑a eldono, Newnes. ISBN 978-0-7506-1158-9.

• Hindmarsh, John. (1977) Electrical Machines and Their Applications, 4‑a eldono, Exeter: Pergamon. ISBN 978-0-08-030573-8.

• Kothari, D.P.. (2010) Electric Machines, 4‑a eldono, Tata McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-069967-0.

• Kulkarni, S. V.. (2004) Transformer Engineering: Design and Practice. CRC Press. ISBN 978-0-8247-5653-6.

• McLaren, Peter. (1984) Elementary Electric Power and Machines. Ellis Horwood. ISBN 978-0-470-20057-5.

• McLyman, Colonel William (2004). "Chapter 3". Transformer and Inductor Design Handbook. CRC. ISBN 0-8247-5393-3.
• Pansini, Anthony. (1999) Electrical Transformers and Power Equipment. CRC Press. ISBN 978-0-88173-311-2.

• Parker, M. R; Ula, S.; Webb, W. E. (2005). "§2.5.5 'Transformers' & §10.1.3 'The Ideal Transformer'". En Whitaker, Jerry C. (eld.). The Electronics Handbook (2a eld.). Taylor & Francis. pp. 172, 1017. ISBN 0-8493-1889-0.
• Ryan, H. M.. (2004) High Voltage Engineering and Testing. CRC Press. ISBN 978-0-85296-775-1.

Eksteraj ligiloj

• Transformatoroj: Teorio, funkciado, konstruado kaj kalkulado de parametroj (el Retarkivo 2006) kompilita far Kristály Tibor, en formo PDF.
• Pri transformatoroj, de Elerno