V elektrotechnice je často potřeba mnohem menší napětí než je 220 V. Zejména elektronická zařízení bývají obvykle napájena napětím do 20 nebo maximálně do 40 V.
Ke zmenšení střídavého napětí se používá transformátor.
Jak vypadá?
Představte si čtvercové jádro.-Jádro složené ze 4 stejných kvádrů.-Jsou spojeny do čtverce. Každý kvádr tak tvoří 1 stranu čtverce. Na protihlehlých stranách jsou navlečeny na každé 1 cívka.
Takto jsou na společném jádře navlečeny 2 cívky. Cívka, která se připojuje ke zdroji střídavého napětí (zpravidla el. zásuvka) se nazývá primární a cívka, ke které se připojuje spotřebič se nazývá sekundární.
Odkaz na zdroj obrázku
Celý transformátor funguje na principu elektromagnetu. Pokud byste připojili primární cívku ke stejnosměrnému napětí 230 V stálé velikosti, z jádra by se stal magnet na dobu, dokavad byste primární cívku od stejnosměrného zdroje 230 V neodpojili. Ten by indukoval do sekundární cívky na okamžik napětí. Až byste primární cívku od stejnosměrného zdroje 230 V zase odpojili, v sekundární cívce by opět vzniklo napětí stejné velikosti, ovšem s opačnou polaritou.
Jelikož napětí v el. síti během zlomků vteřin mění svou velikost a polaritu, tak se během zlomků vteřin indukuje napětí v sekundární cívce. Nejprve se mění elektřina na magnetické pole a potom zase zpět. Jádrem proud neprochází. K tomu nesmí dojít!!! Cívky musí být natřeny materiálem, který nevede el. proud.
Transformátor je třeba napájet střídavým napětím. Kdybyste připojili stejnosměrné, dělo by se to, co je popsáno výše.
Nedoporučuji vyrábět transformátor, pokud to neumíte! Mohlo by dojít ke zkratu, požáru, úrazu elektrickým proudem nebo zničení zařízení, které by bylo přes transformátor napájené.
Jaké napětí bude na sekundární cívce, závisí nejen na tom, jaké napětí pustíte na primární cívku, ale také na poměru závitů sekundární ku primární cívce.
počet závitů se značí někdy N a někdy Z
U transformátoru platí tzv. transformační poměr (značka p): U2/U1 = N2/N1 = I1/I2
Co má v dolním indexu 1 se týká primární cívky, co tam má 2, to se týká sekundární cívky.
Pozor.: U proudů jsou 1 a 2 obráceně než u napětí a u závitů.
pokud p < 1, tak U2 < U1.
pokud p > 1, tak U2 > U1.
pokud p = 1, tak U2 = U1 …Někoho může napadnout, že takovýto transformátor je k ničemu…Ale není. Někdy se používá jako oddělovací. Na výstupu je také 230 V, ale 230 V je pouze mezi 2ma elektrodama tohoto transformátoru. Mezi jednou z elektrod a zemí není žádné napětí. Tzn. Pokud se dotknete jen 1 elektrody a stojíte na zemi, nemůže se vám nic stát.
Transformační poměr platí přesně jen za podmínky, že je k transformátoru (k sekundární cívce) připojena zátěž. Pokud není připojena zátěž, tak je na sekundární cívce o něco vyšší napětí než pokud je připojena a poměr závitů se nerovná přesně poměru napětí a říká se tomu transformátor naprázdno.
Zde je obrázek jako schéma.: (P. S. Je tam kromě voltmetru a ampérmetru i wattmetr na měření výkonu.)
Odkaz na zdroj obrázku
Př.: Transformátor je připojen ke střídavému napětí 220 V, primární cívka má 1100 závitů, kolik závitů musí mít sekundární cívka, aby bylo na sekundární cívce napětí 20 V při zátíženém transformátoru?
U1 = 220 V
U2 = 20 V
N1 = 1100
N2 = ?
20/220 = N2/1100
1100/220 = 5 N2 = 5*20 N2 = 100
Sekundární cívka musí mít 100 závitů
Pokud je primární cívka připojena ke střídavému napětí a vy místo zátěže zkratujete sekundární cívku, tak se tomu říká transformátor nakrátko. Zkrat se přetransformuje na druhou stranu a, i když se to většinou v tomto případě nestává, může spadnout jistič.
Totiž N2/N1 je u jednoho transformátoru pořád stejný, dokavad nezasáhnete do jeho konstrukce. A N2/N1 = I1/I2.
A pokud zkratujete sekundární cívku, tak zvýšíte výrazně proud, který teče skrz ní, tzn. I2. A když je zvýšen I2, tak, aby byl zachován p, musí se zvýšit i I1, což je proud primární cívkou. Tím se začne (obvykle z elektrické zásuvky) odebírat vyšší proud a elektrická síť je více zatížena.
Zde je opět obrázek jako schéma.:
Odkaz na zdroj obrázku