Výkon přenášený jádrem transformátoru

[PavelFF]

Hlavně jsem chtěl sdělit, že jádrem se výkon nepřenáší.

Tohle si uložím - abych ti měl co omlátit o to kulatý chlupatý, co ti vyrostlo mezi ramenama, až zase budeš mít blbý žvejky.

Zapamatuj si to! microlan má pravdu. Výkon transformátoru nezávisí na průřezu jádra. V krajním případě je možno navrhnout transformátor bez jádra pro libovolný výkon. Je to ovšem tak křiklavě neekonomické, že se to nedělá. Uvedený vzoreček je odvozen pro cenově technicky optimální řešení s EI plechy.

[pajosek2]

To:PavelFF nezlob se na mne,ale to je jako by jsi napsal,že elektrický proud se vodičem nevede a v krajním případě se dá vést i izolantem,ale je to neekonomické. Moc jsem nepochopil co tím chceš říct.

[elektrosvit]

Pokud by Tvá teorie byla pravdivá,tak by znamenalo,že pokud bych si poskládal trafo jinak i se stejným průřezem středního sloupku,ale jiné okénko pro vinutí mohl bych přenášet jiný výkon? To asi nebude pravda.

Teď se přiznám, že ti moc nerozumím. Jako že bys měl sloupek s rozměrem a a okno by místo rozměrů 0,5a a 1,5a mělo rozměry nějaké jiné, větší? Teoreticky bys do něj pak mohl nacpat vinutí s větším průřezem a přenášet větší výkon. Jenže zároveň bys natáhnul střední délku siločáry, což by vedlo k poklesu primární indukčnosti a nárůstu magnetizačního proudu. A to nechceš. Abys magnetizační proud snížil, musel bys indukčnost zvýšit přidáním dalších závitů. Aby se vešly, musel bys použít drát s menším průřezem, což opět vede na pokles přenášeného výkonu. Zároveň s přidáním závitů klesne sycení = máš neoptimálně navržený transformátor, zbytečně velký. Minimální objem trafa pro daný přenášený výkon prostě bude za podmínky S_okna ∿ S_jádra. A to platí jak pro síťové transformátory s železným jádrem, tak i pro impulsní transformátory s feritovým jádrem do měničů. Dokonce to platí i u tlumivek s feromagnetickým jádrem. (U nich se tedy neřeší výkon, ale proud, kdy špičkové hodnotě proudu odpovídá špičková hodnota magnetické indukce a s ní souvisí plocha jádra a počet závitů. S efektivní hodnotou proudu souvisí přes proudovou hustotu (a tedy Jouleovy ztráty) průřez vodičů a s jejich průřezem a počtem zase plocha okna. Minimální objem bude mít tlumivka opět za stejného předpokladu jako u trafa.)

Si představ ,že se primár se sekundářem nepřekrývají myslím rozptylové trafo. Nebo i toroid. Na jedné straně primár na druhé sekundár a celý výkon je přenášen přes jádro.

Takové trafo bude ale na houby, protože bude mít špatnou magnetickou vazbu a požadovaný výkon stejně nepřenese kvůli velkému úbytku napětí na rozptylové indukčnosti. Pokud tedy špatná vazba není úmyslná.

EDIT: Koukám, že než jsem to nadatlil, PavelFF byl rychlejší.
EDIT II: Mluvím o transformátoru na EI jádře a×a.

[pajosek2]

Pokud to takhle rozvedeš tak to dává smysl. Myslím,že nejlíp to zdůvodnil Otkundes i s výpočtem. Já to chápu tak,že samozřejmě vzájemná indukčnost funguje i bez železného jádra,ale to jádro funguje jako vodič mag. pole a tím má své limity. Mne zajímalo jak dojdu právě k těmto limitům až do momentu,kdy se jádro přetíží a v podstatě se jeho význam začne ztrácet Zajímalo mne jak se dojde k tomu výpočtu průřez jádra na druhou. Začíná mi to dávat smysl.
Děkuji

[PavelFF]

to pajosek2: Nejsem vybaven dostatečnými znalostmi, takže na vysvětlení bude vhodnější někdo jiný.
Laicky řečeno výkon se přenáší z primáru do sekundáru za pomocí magnetického toku. A magnetický tok existuje i bez přítomnosti železa.

Jsou i jiná překvapení. Víš například to, že energie naprouděné tlumivky se vzduchovou mezerou je uložená právě v té mezeře kde to železo chybí?

Nebo že el. energie se nešíří vodiči ale prostorem kolem nich?

[pajosek2]

To: Pavel FF Tak jak jsem napsal těsně před Tebou začíná mi to docvakávat. No tak energie v mezeře asi bude největší jádro k ní ten magnetismus přivede a v mezeře se hromadí. Zase to chápu tak jako když je někde zařazen odpor. Je na něm největší ztracený výkon jen tady se nedá znovu využít opomenu li teplo na něm vzniklé.

[EKKAR]

Samozřejmě že výkon induktivní vazbou se přenáší PROSTŘEDÍM - a bude jedno, jakou látku v něm budeme mít, NĚJAKÝ MNOŽSTVÍ ENERGIE SE VŽDYCKY PŘENESE. Viz bezdrátový komunikace pomocí elektromagnetickýho vlnění - to je v podstatě taky transformace energie pomocí střídavýho elmag. pole z vodiče sloužícího jako zářič antény do vodiče sloužícího jako přijímací prvek. Jde ale o výkony nepředstavitelně nepatrný, vhodný po zesílení právě jen tak k těm komunikačním účelům - velkej výkon přenášet dálkově bez galvanickýho spojení uměl údajně jen Nikola Tesla. My tady ale mluvíme o VÝKONOVÝM PŘENOSU - a k tomu je potřeba zajistit, aby se energie elmag. pole vysílaná do prostoru primárním vinutím transformátoru "zahustila" a co nejvíc navzájem "reagovala" s vinutím sekundární cívky neboli v tom místě prostoru (a prostředí), kde to potřebujeme - a nerozptylovala se zbůhdarma do okolí. Proto místo postupnýho prosakování vezmeme bagr a vyrejpeme zavlažovací kanál = mezi cívky umístíme takovej materiál, kterej je magneticky vodivější (a to podstatně vodivější) než okolní prostředí. Tím vytvoříme v podstatě magnetický vedení s pokud možno co nejmenším magnetickým odporem a tím vedeme co největší množství energie z primární špulky do špulky sekundární. Pokud magneticky vodivej matroš odstraníme a necháme v nich jen vzduch nebo vakuum, bude možný při stejný vzájemný poloze špulek přenášet jen zlomek výkonu, kterej jinak umožní přenášet jádro z magneticky vodivýho materiálu, který uměle zahušťuje soiločáry elmag. pole v dutinách těch špulek = zvyšuje magnetickej indukční tok. Potom prostorem zabraným tím magneticky vodivým materiálem teče mnohem větší % elmag. energie než zbylým vokolím = dá se tvrdit, že jádrem teče prakticky většina přenášenýho výkonu. Kdyby tuhle vlastnost trafa s magneticky vodivým jádrem neměly, nemělo by energetickej smysl je používat a stačilo by jako energetický trafa mít jenom do sebe nějak zastrčený špulky z drátu - transformátory by se obešly bez železa. Jenomže energetická účinnost takovýho přenosu je při frekvenci 50Hz tak mizerná, že trafa bez jader jen ze vzduchovejch cívek by se nedaly snad vůbec zkonstruovat, jak vobrovský by to byly hebla ... Proto ať se tady nikdo nesnaží tvrdit, že jádrem trafa se žádnej výkon nepřenáší - kdyby to byla pravda, nikdo by trafo s jádrem nepoužíval ...

[PavelFF]

.....přenášený výkon není svázaný s průřezem jádra. Výkon se přenáší vazbou mezi cívkami, tj primár, sekundár. Jádro musí mít takový průřez aby vytvořilo dostatečnou indukčnost a s tím související sycení jádra, které se ale se zvyšujícím výkonem nezvyšuje....

Tohle je pravda. Už se tu řešilo.

Mám dvě různá trafa A a B se stejným průřezem železa 10cm2. Trafo A má výkon 100VA (podle vzorečku), zatímco trafo B má výkon 300VA. Pokud by byl výkon trafa skutečně závislý na druhé mocnině průřezu železa, tak by to možné nebylo. Nemohl bych z něj vytáhnout 200VA navíc.

[samec]

To: Elekrosvit. Pokud by Tvá teorie byla pravdivá,tak by znamenalo,že pokud bych si poskládal trafo jinak i se stejným průřezem středního sloupku,ale jiné okénko pro vinutí mohl bych přenášet jiný výkon? To asi nebude pravda.

Je to pravda. Napríklad je to práve ten rozdiel medzi EI a toroidným transformátorom, že pri rovnakom priereze jadra dokáže ten toroidný preniesť väčší výkon, čo je bežná prax.

Predstavte si dva rovnaké toroidné transformátory. Každý s prierezom jadra S, dĺžkou magnetického obvodu L a počtom závitov N. Je logické a zrejmé, že ak jeden transformátor prenesie výkon P, tak dva takéto transformátory prenesú výkon 2P.
Teraz si predstavte, že tieto dva toroidné transformátory v jednom mieste rozrežete, roztiahnete a spojite dokopy do jedného toroidného transformátora s dvojnásobným priemerom. Výsledkom bude transformátor s rovnakým prierezom jadra S, dvojnásobnou dĺžkou magnetického obvodu 2L a dvojnásobným počtom závitov 2N. Magnetické pomery v každej polovici výsledného transformátora zostanú zachované oproti pôvodnému menšiemu toroidu. Teda pri zachovaní prierezu bude výsledný transformátor prenášať dvojnásobný výkon.

Pre pôvodný malý transformátor platí:
Magnetické napätie Um=I.N [A; A, -]
Magnetická intenzita H=Um/L [A/m; A, m]
Magnetická indukcia B=µ.H [T; N/A², A/m]
Magnetický tok Φ=B.S [Wb; T, m²]

Pre transformátor s dvojnásobnou dĺžkou magnetického obvodu platí:
2Um=I.2N
H=2Um/2L
B=µ.H
Φ=B.S

Čiže magnetické napätie je dvojnásobné, ale magnetická intenzita, indukcia aj magnetický tok zostávajú zachované.

[microlan]

Protože vím, že tato otázka je často mylně chápána, pokusím se o vysvětlení pro laickou veřejnost. Pokud jede trafo naprázdno, tak do primáru teče jen magnetizační proud, který je jednak laicky řečeno jalový a druhak trochu ztrátový, díky neustálé pře-magnetizaci jádra. Pokud zatížíme sekundár, proud primárem se zvětší (podle závitového poměru). Ale tento zvětšený proud už nemůže vyvolat žádné magnetizační změny, protože "zmizel" v sekundáru. Jádro je tudíž stále syceno jen tím magnetizačním proudem, jako kdyby jelo naprázdno a veškerý výkon se přenáší jen vazbou mezi vinutími. Matematici to vyjadřují tím, že se magnetické pole primáru zmenší opačným vektorem sekundáru a zůstane jen ta magnetizační složka.

[EKKAR]

Jenže tvoje vysvětlení nezahrnuje otázku "proč tam teda je to jádro?".
Abys ukojil zvědavost neznalejch dušiček, musíš jeho potřebu něčím odůvodnit, jinak ti každej žáček ze třetí vobecný začne dokazovat, jaká je pýčovina dělat trafa s vobrovským množstvím železa, když by to mělo jít i bez něj.

[lesana87]

Žáček ze "třetí vobecný" už snad umí číst. Proč tam to jádro je, napsal microlan už na předchozí stránce. Zvyšuje magnetizační indukčnost, aby ten nechtěný jalový magnetizační proud byl v nějakých rozumných mezích.

[BOBOBO]

S váma je pr del , a co takhle roptylovky , kde je vzájemná vazba indukčnosti skoro nula ....

[EKKAR]

Žáček ze "třetí vobecný" už snad umí číst. Proč tam to jádro je, napsal microlan už na předchozí stránce. Zvyšuje magnetizační indukčnost, aby ten nechtěný jalový magnetizační proud byl v nějakých rozumných mezích.

Fajn. Takže já učuním primární špulku s jádrem, aby měla relativně vysokou vlastní indukčnost a vedle ní dám vzduchovou špulku jako sekundár. Ty špulky budou mít souběžný osy vinutí. A ty spolu s microlanem chcete tvrdit, že takhle se mezi těma špulkama bude přenášet energie se stejnou účinností jako ve stavu, kdy budou obě špulky na jednom magnetickým jádru?

Anebo eště líp - když ty špulky dám dvě, mechanicky i elektricky stejný, ale jednu svážu s tou primární jen čistě vazbou "přes vzduch" a druhou namontuju na stejnej magneticky vodivej kus matroše na jakým je i ta špulka primární, tak vaše tvrzení dává postulát že budu moct obě dvě ty špulky zatěžovat stejnou impedancí a přenese se mi na obě dvě stejnej výkon?

[pajosek2]

Já se snažím pochopit teorie,které tady lítají a uznávám,že spousta jich mí logiku. No pokud By to byla pravda,že jádrem se energie nepřenáší,tak jak je možné,že se zvyšujícím přenosem výkonu se jádro více zahřívá.

Já to jádro chápu jako vodič magnetické energie. Elmag energie z cívky se naukumuluje do jádra a sekundár si ji vycucne. Takže energie se předává z cívky do cívky,ale jádrem se přenáší.