Muuntaja:

Poll without page-refresh

Article on other languages:

Muuntajan toimintaperiaate

Tyypillinen suurjännitekolmivaihemuuntaja jollaisia käytetään muuntamaan suurjännite pienemmäksi, kiinteistöihin jaettavaksi jännitteeksi. Kuoren halkileikkauksesta näkyvät käämitykset.

Muuntaja on laite, joka muuttaa vaihtosähkön jännitteen tai virran toiseksi samantaajuiseksi jännitteeksi tai virraksi. Sen välityksellä energia siirtyy virtapiiristä toiseen. Yksinkertaisimmassa muuntajassa on kaksi toisistaan eristettyä käämiä, ensiökäämi ja toisiokäämi, saman rautasydämen ympärillä. Ensiökäämissä kulkeva vaihtovirta synnyttää rautasydämeen muuttuvan magneettivuon. Se puolestaan indusoi toisiokäämin napoihin sen kierrosmäärää vastaavan jännitteen.

Muuntosuhde

Muuntosuhteella tarkoitetaan muuntajan ensiö- ja toisiokäämien jännitteiden suhdetta, joka häviöttömässä muuntajassa on yhtä suuri kuin käämien kierroslukujen suhde tai virtojen suhteen käänteisarvo:

${U_1 \over U_2} = {N_1 \over N_2} = {I_2 \over I_1} ,$

missä $U 1$ on ensiökäämin jännite, $U 2$ toisiokäämin jännite, $N 1$ ensiökäämin kierrosten lukumäärä, $N 2$ toisiokäämin kierrosten lukumäärä, $I 1$ on ensiökäämin virta ja $I 2$ toisiokäämin virta.

Muuntosuhde on siis käytännöllisesti katsoen sama kuin ensiö- ja toisiokäämien johdinkierrosten lukumäärien suhde. Piireissä kulkevien virtojen suhde on tähän nähden käänteinen.

Ideaalisessa muuntajassa muuntajan ensiöpuolelle syötetty teho, eli virran ja jännitteen tulo, on yhtä suuri kuin toisiopuolelta otettu teho. Kaavana tämä ilmaistaan muodossa

$P_1 = U_1 \times I_1 = U_2 \times I_2 = P_2,$

misssä $P 1$ ja $P 2$ ovat ensiö- ja toisioteho.

Käytännön muuntajissa osa tehosta menee mm. lämpöhäviöihin ja muuntaja lämpenee vähän. Energiansiirtoon käytetyissä muuntajissa hyötysuhde on kuitenkin melko hyvä.

Usein rautasydän kootaan toisistaan eristetyistä muuntajalevyistä (dynamolevyistä). Muuntajalevyt eristetään toisistaan koska näin sydämeen indusoituvat pyörrevirrat vähenevät, muuntaja lämpenee vähemmän ja hyötysuhde paranee.

Muuntajat energiatekniikassa

Koska virtajohtimissa tapahtuvat lämpöhäviöt ovat verrannollisia virran voimakkuuden neliöön, sähköenergian siirrossa on edullista käyttää mahdollisimman pientä virtaa ja vastaavasti suurta jännitettä, etenkin siirrettäessä energiaa pitkiä matkoja. Siksi energialaitoksissa tuotettava sähköenergia muunnetaan generaattorin muodostamasta muutamasta kilovoltista ylöspäin jopa useaan sataan kilovolttiin. Tällainen suurjännite voidaan voimalinjoja pitkin siirtää pitkiäkin matkoja vähähäviöisesti.

Jakeluverkossa voimalinjat taas päätyvät muuntoasemille, joissa suurjännite muunnetaan pienemmäksi, kotitalouksien käyttöön sopivaksi verkkojännitteeksi.

Muuntajien muita sovelluksia

Elektroniikassa muuntajia voidaan teholähteiden lisäksi käyttää myös impedanssitasojen sovittamiseen mm. audio- ja radiotekniikassa.

Sähkötekniikassa muuntajia käytetään myös erottamaan virtapiirejä galvaanisesti toisistaan. Tällaisia muuntajia kutsutaan suojaerotusmuuntajiksi. Suojaerotusmuuntaja on hyödyllinen laite esimerkiksi sähkökokeita suoritettaessa, koska galvaanisesti verkosta erotettetun jännitteen ja maan (esimerkiksi vesijohdot) välillä ei ole potentiaalieroa, eikä suojaerotusmuuntajan antamasta jännitteestä voi saada sähköiskua koskettaessa yhtäaikaa maahan ja jännitteiseen johtimeen.

Tavanomaisten jännitemuuntajien lisäksi käytetään myös erityisiä virtamuuntajia. Virtamuuntajissa toisiopiiriä käytetään kuormitettuna lähes oikosulussa. (Esim. hitsausmuuntaja)

Erilaisia muuntajia

Kolmivaihesuurjännitemuuntajan käämitys	Erilaisia pienjännitemuuntajia	110kV suurjännitemuuntajia muuntoasemalla	220V - 440V suurjännitesovelluksen virroitusmuuntaja jolta saadaan mm. 220V ja 24V jännitteet. Kyseistä muuntajaa voidaan käyttää myös suojaerotusmuuntajana.
Suurjännitesovelluksen virroitusmuuntaja. Kuvassa alla ensiökäämityksen sisääntulojännitteet ja yllä ulostulo 220V ja 24V.	Katodisädeputken (televisio) juovamuuntajia.

Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta muuntaja.

Haettu osoitteesta http://fi.wikipedia.org/wiki/Muuntaja

Luokat: Elektroniikka | Sähkötekniikka | Sähkömagnetismi