61.002 6443

Transzformátorokkal sokféle feladatot el tudunk látni, ezért aztán elég sokfélék a transzformátorok.

a)  Milyen legyen a primer és a szekunder tekercs menetszámainak viszonya, ha növelni akarjuk a feszültséget?

$N_{\mahrm{p}}<N_{\matrm{sz}}$

A trafókban a menetszámok és a feszültség egyenesen arányos, ezért a hányadosuk állandó:

\[\frac{N_\mathrm{p}}{N_{\mathrm{sz}}}=\frac{U_\mathrm{p}}{U_{\mathrm{sz}}}\]

Ezért amelyik oldalon nagyobb a menetszám, azon az oldalon lesz nagyobb a feszültség. Ezért ha növelni akarjuk a feszültséget (ami azt jelenti, hogy a szekunder oldalon legyen nagyobb, mint a primer oldalon), ahhoz a szekunder oldalon nagyobb menetszám szükséges, mint a primer oldalon.

b)  Milyen legyen a primer és a szekunder tekercs menetszámainak viszonya, ha azt szeretnénk, hogy a trafó a bele vezetett áramnál nagyobbat adjon le?

\(N_\mathrm{p}>N_{\mathrm{sz}}\)

A trafó primer oldali teljesítménye szinte teljes egészében átmegy a szekunder oldalra (csupán pár % a veszteség). Ezért úgy vehetjük, hogy a primer teljesítmény azonos a szekunder teljesítménnyel:

\[P_\mathrm{p}=P_{\mathrm{sz}}\]

A teljesítmény a feszültség és az áram szorzata, ezért:

\[U_\mathrm{p}\cdot I_\mathrm{p}=U_{\mathrm{sz}}\cdot I_{\mathrm{sz}}\]

Ha azt akarjuk, hogy nagy kimenő (szekunder) áramot kapjunk, ahhoz a feszültségnek "cserébe" le kell csökkennie, hogy a feszültség és az áram szorzata állandó maradjon. Ezért olyan trafóra lesz szükségünk, ami a feszültséget csökkenti. Mivel a feszültségek arányát a menetszámok határozzák meg:

\[\frac{N_{\mathrm{sz}}}{N_\mathrm{p}}=\frac{U_{\mathrm{sz}}}{U_\mathrm{p}}\]

ezért a szekunder menetszámnak kisebbnek kell lennie, mint a primer menetszám:

\[N_\mathrm{p}>N_{\mathrm{sz}}\]

c) Milyen legyen a transzformátortekercsek menetszámainak viszonya, hogy a kimenő teljesítmény nagyobb legyen, mint a bemenő teljesítmény?

Ez semmilyen menetszámokkal nem lehetséges.

A traszformátor mindig kicsit kevesebb teljesítményt ad le, mint amekkorát felvesz, hiszen vannak benne "veszteségek". A bevitt villamosenergia egy része a transzformátor belsejében hővé alakul (az átfolyó áram hatására felmelegszenek a trafó rézdrót tekercsei; a mágneses mező változása miatt pedig a vasmagja is). Azonban a jól méretezett (jól megtervezett) és jól megépített transzformátorok hatásfoka magas: 90-95%, azaz a bevitt energiának csupán csak 5-10%-a a veszteség.

Ha a trafó nagyobb teljesítményt adna le, mint amit felvesz, akkor másodpercenként több joule energiát adna le, mint amiennyit felvett. Ehhez vagy "szülnie" kellene ernergiát (de nem tud), vagy pedig kellene benne lennie egy olyan testnek, amiben energia van eltárolva, és annak energiáját felszabadítva majd átalakítva villamosenergia formájában leadná.

A  villamos erőművek azért tudnak leadni sok villamosenergiát, mert vagy kémiai kötésekben tárolva (szén, olaj, fa, szemét) érkezik beléjük energia, amit az égés során felszabadítanak, és villamosenergiává alakítva leadják, vagy pedig (atomerőmű esetén) atommagokban tárolt nukleáris kötési energiát szabadítanak fel, és adják le átalakítva.