Transformatorul şi alternatorul.

în cea de a 12-a lecție de curent

alternativ vom discuta despre transformator

și despre mașinile de curent alternativ

transformatorul este un aparat

electric format din două bobine

Care este folosit pentru variera

tensiunii între un circuit alternativ

vedeți aici o schemă la simplificată

sau principală a unui transformator

și după cum am spus si el este

format dintr o bobină numită bobina

primară cea din partea stângă a

desenului Care este conectată la

o sursă de tensiune alternativă

notată cu 1 și o bobină secundară

cea din dreapta desenului Care

este conectată la un circuit sau

rețea de curent alternativ care

conține varii consumatori cele

două bobine sunt legate printrun

Miez de fier pătrat desenat în

alb prin care se propagă fluxul

magnetic Deci Haide să discutăm

despre funcționarea gplay de funcționare

al transformatorului după cum am

spus în bobina primară avem un

curent alternativ și o la bornele

a o tensiune alternativă notate

cu Ion respectivul 1 și în concluzie

atunci prin această bobină se va

induce un flux magnetic De ce avem

un flux magnetic variabil în timp

în miezul de fier acesta Alb Alb

în concluzie Avem două fenomene

în primul rând avem un fenomen

de inducție electromagnetică în

bobina secundară Deci vom avea

o tensiune electromotoare indusă

notată cu i2 în bobina secundară

dar de asemeni bineînțeles vom

avea o tensiune Ektro motoare indusă

notat cu A1 și în bobina primar

aceasta va fi defazată în urma

tensiunii inductoare cu 180 de

grade sau radiani în cazul ideal

și anume bobinei ideale adică în

care nu are loc o disipare prea

mare de căldură prin efect Joule

și flux magnetic doar prin miez

în principiu avem o intensitate

a fluxului magnetic generat și

în afara miezului de fier dar presupunem

și în general Este adevărat că

marea majoritate a fluxului magnetic

Windows acest filete este prin

miezul de fier Deci în acest în

aceste cazuri de ale în care în

acest caz ideal în care aceste

efecte secundare sunt minime putem

scriu următoarele ecuații tensiunea

electromotoare indusă în bobina

primară datorită legii fara de

poate fi scrisă ca egală cu variația

fluxului în unitatea de timp înmulțită

cu numărul de spire sau numărul

de înfășurări ale bobinei primare

iar după cum am spus tensiunea

electromotoare indusă e unu este

egală cu tensiunea inductoare 1

dar de semn opus aceasta datorită

de fază același lucru poate fi

scris și pentru bobina secundară

e 2 este egal cu variația aceluiași

flux Care este comun prin miezul

de fier înmulțită cu numărul de

spire în doi ale bobinei secundare

și egală cu tensiunea curentului

alternativ din secundar dar cu

semnul minus avem același de fază

aceste Două ecuații observăm că

avem un factor comun acest Delta

fidelitate Deci rezultă că unul

pe n-1 este egal cu doi pe doi

și egal amândouă cu Delta si pedal

tate de aici rezultă că putem scriu

următoarea ecuație 1 pe 2 este

egal cu 1 pe m2 și acest raport

se notează cu ca se numește raportul

de transformare al transformatorului

acesta acest această ecuație ne

furnizează principiul de funcționare

al transformatorului și anume alegând

un anumit raport între numărul

de spire sau de înfășurări între

două bobine putem stabili raportul

dintre tensiunile curentului alternativ

de la bornele secundarului și primarului

următorul Factor pe care trebuie

să luăm în considerare este randamentul

acestui aparat electric transformatorului

și vom justifica că el este foarte

aproape de sută la sută de jenă

mentul este unul înainte de a justifica

acest fapt Haideți să vedem ce

implicații are Deci vom demonstra

imediat că randamentul transformatorului

este foarte aproape de 1 asta implică

că puterea curentului alternativ

din prima este aproximativ egală

cu puterea curentului alternativ

din secundar CC după cum am demonstrat

în lecția trecută implică că unul

cosinus de 1 iunie cosinus de fi

1 este egal cu doi i 2 cosinus

de phi doi Dar cei doi factori

de putere din primar și secundar

sunt egali avem același defazaj

și Deci unui unui este aproximativ

egale cu doi doi combinând această

ecuație cu ecuația aceasta pe care

le monstră tu putem scriem ecuația

finală care descrie comportarea

transformatorului și anume că raportul

de transformare care prin definiție

este raportul dintre tensiunile

primarului și secundarului este

egal cu raportul numerelor numerelor

de spire ale celor două bobine

și egal cu raportul invers al curenților

din secundar și primar să revenim

acum la randamentul transformatorului

prin definiție randamentul în Transformatorii

este raportul dintre puterea din

secundar și puterea din primar

pentru că noi furnizăm energie

în primar și o consumăm în secunda

acest această ecuație centrala

port mai poate fi scris ca puterea

din secundar împărțită la puterea

din secundar plus pierderile dintre

secundar și primar deci diferența

dintre puterile din primar și secundar

este constituită de aceste pierderi

numite pierderi și pierderi în

cupru pe care le vom discuta imediat

din această discuție vom vedea

că între adevărată mentul este

aproape pe 1 adică în anumite situații

Tehnologic putem realiza faptul

că pierderile din fier și din cupru

sunt în neglijabilă se numește

pierdere în fier pierderea pierdut

În miezul de fier prin două tipuri

de fenomene primul fiind histerezis

histerezisul și anume magnetizarea

și demagnetizare alternativă a

fierului fierul fiind supus o perioadă

îndelungată unor curenți unul câmpuri

magnetice el însuși se magnetizează

căpătând proprietăți magnetice

care alternează în timp Iar acest

lucru duce la reducerea Câmpului

magnetic indus un al doilea tip

de pierdere În miezul de fier sunt

așa Numiți curenți turbionari Numiți

și curenți foucault care iau naștere

În miezul de fier acest tip de

pierdere poate fi redus prin Următorul

tip de tehnologie se înlocuiește

miezul de fier cu un miez de tole

subțiri din fier și siliciu izolate

între ele adică în loc să avem

o bară groasă sub forma sub această

formă de pătrat sau dreptunghi

vom avea foarte multe foarte multe

plane foarte subțiri puse una lângă

alta și izolate între ele în felul

acesta curenți turbionari dispar

iar prin alegerea unui material

care reduce fenomenul de magnetizare

al miezului se obține o pierdere

În miezul de fier foarte mic de

aceea întotdeauna veți vedea în

transformatoare miezul de fier

fiind format de fapt din foarte

multe astfel de puști de tot se

numesc cele subțiri paralele și

separate între ele de izolatoare

pierderea în cupru este pierderea

prin căldură în firele bobinelor

de ce este efectul Joule și ia

Poate fi redusă folosind conductoare

subțiri și folosind în general

anumite proprietăți ale conductorului

din care sunt făcute bobinele deci

în felul acesta Tehnologic se poate

construi un transformator și bineînțeles

că atunci se și construiește în

care aceste tipuri de pierderi

sunt minime și atunci randamentul

este foarte aproape de 1 un transformator

uzual are randamente de 95 97%

în el poate fi ridicat până la

99 în cazuri deosebite o aplicație

a transformatoarelor este următoarea

curentul electric pe care noi folosim

în casă este produs de centrale

electrice în centrale electrice

tensiunea curentului alternativ

generat este de ordinul zecilor

de kilovolți din motive Ce au de

a face cu reducerea pierderilor

pe liniile de transport am discutat

despre acest lucru când am discutat

despre randamentul curentului alternativ

și anume pierderile pe liniile

de transport ale curentului alternativ

și modalitățile de a reduce Deci

din din motive legate de reducerea

pierderilor avem nevoie să creștem

tensiunea curentul alternativ în

linie de transport de la aproximativ

10 KW la aproximativ 40 de kW avem

nevoie de tensiuni mari și curenți

mici în linie de transport pentru

a avea pierderi minime și în final

când curentul ajunge alternativ

ajunge la dumneavoastră în casă

Deci pentru consumul casnic avem

o tensiune de 220 de volți Deci

după cum vedem de la producția

lui până la consumul lui tensiunea

curentului alternativ variază foarte

mult întâi crește și apoi scade

mult în consecință avem nevoie

de transformatoare ridicătoare

de tensiune pentru a transporta

curentul produs și apoi de transformatoare

coborâtoare de tensiune pentru

a furniza consumatorilor casnici

că nu le putem da curenți cu tensiuni

de ordinul zecilor de kilowați

ar fi mult prea periculos în această

imagine vedeți un transformator

ridicător de tensiune Care este

folosit pentru a furniza curent

electric rețelei de transport a

curentului electric să trecem acum

la mașini de curent alternativ

ele sunt de două feluri primul

fel de mașini de curent alternativ

se numesc generatoare electrice

în care energia mecanică este transformată

în energie electrică pe baza inducției

electromagnetice cel de al doilea

tip este motoare electrice și este

opusul generatoarelor electrice

în care energia electrică este

invers transformată în energie

mecanică folosind forța electromagnetică

forța de interacțiune dintre un

curent electric și un câmp magnetic

cel mai cunoscut tip de generator

electric este alt turnator despre

care vom sta cu Deci alternatorul

sau generatorul monofazat este

format din două componente principale

prima se numește rotor care are

un număr par de electromagneți

cu poll alterna în cel de al doilea

se numește stator care are bube

bine în care are loc inducție electromagnetică

vedeți aici schema alternatorului

și Haideți să o discutăm pe scurt

Deci în interior vedem rotorul

care e partea mobilă a alternatorului

el putând se roti în jurul axului

propriu generând astfel fluxul

magnetic prin folosirea unui număr

par de electromagneți cu Poli alternați

deci electromagneții sunt aceștia

Sud Nord Sud Nord sau Poli alternant

felul în care se ține roz acești

câmp aceste câmpuri magnetice este

prin alimentarea lor cu curent

continuu Deci acești Poli sunt

conectați la un o sursă de curent

continuu care furnizează un așa

numit curent de excitați în concluzie

ei vor genera câmpuri magnetice

dar care sunt constante pentru

că curentul de excitație este un

curent continuu felul în care produce

un flux magnetic variabil este

prin rotarea prin rotirea scuzați

prin rotirea rotorului Deci avem

un câmp magnetic constant dar în

magnitudinea lui dar roton duce

și în felul acesta producem un

flux magnetic variabil în stator

dar înainte de a ajunge la stator

Cum felul în care prin care are

loc rotația motorului este prin

folosirea unui motor pe axul rotorului

motorul este de obicei o turbină

Spre exemplu axul rotorului este

conectat la o turbină hidraulică

sau eolian sau cu aburi Deci avem

varii modalități prin care putem

genera folosind alte tipuri de

energie mecanică hidraulică io

Liana putem genera rutier rotorului

și odată ce acea energie pune în

mișcare rotorul rotorul are un

câmp magnetic constant Dar prin

rotație fluxul magnetic în stator

va fi variabil statorul este partea

fixă ce ai exterioara alternator

ului în care se induce curentul

alternativ a cărui sens ia arătat

de aceste săgeți deci practic ce

avem avem bobinaje bobine cu număr

foarte mare de spire sau de înfășurări

care sunt fix dar care sunt străbătute

de acest flux magnetic variabil

datorită rotației rotorului ele

sunt aranjate în așa fel încât

curentul alternativ din dus să

aibă același sens în tot circuitul

și în concluzie vom obține la bornele

statorului un curent alternativ

aceasta imagine va arată alternatorul

din Un automobil dacă Ridicați

capota unui automobil printre multele

piese din ale automobilului veți

vedea și un alternator după cum

vedeți aici avem o curea care pune

în rotație rotorul din interior

arc alternator