Przekładnia transformatora - co naprawdę wynika z liczby zwojów?
W idealnym transformatorze stosunek napięć jest równy stosunkowi liczby zwojów. Jeżeli uzwojenie pierwotne ma 1000 zwojów, a wtórne 100 zwojów, napięcie wtórne będzie około dziesięć razy mniejsze od pierwotnego. Ta sama zależność działa w drugą stronę: gdy uzwojenie wtórne ma więcej zwojów, transformator podwyższa napięcie.
Kalkulator pozwala wyznaczyć jedną z czterech wielkości: U1, U2, N1 albo N2. Wystarczy podać trzy pozostałe. Dodatkowe pole prądu pokazuje również idealną zależność prądów i moc pozorną. Przy obniżaniu napięcia prąd po stronie wtórnej może być większy, ale nie oznacza to powstawania dodatkowej energii.
| Wielkość | Znaczenie | Jednostka | Najważniejsza zależność |
|---|---|---|---|
| U1 | napięcie pierwotne | V | U1/U2 = N1/N2 |
| U2 | napięcie wtórne | V | U2 = U1 · N2/N1 |
| N1 | liczba zwojów pierwotnych | zwoje | N1 = N2 · U1/U2 |
| N2 | liczba zwojów wtórnych | zwoje | N2 = N1 · U2/U1 |
Wskazówka od KalkulatorXXL
Najpierw ustal, która strona jest pierwotna, a która wtórna. Potem zapisz obok siebie pary U1-N1 i U2-N2. Jeśli oczekujesz napięcia niższego od wejściowego, liczba zwojów po stronie wtórnej powinna być mniejsza. Ta szybka kontrola często wychwytuje zamianę stron jeszcze przed wykonaniem obliczeń.
Przykłady obliczeń napięcia i liczby zwojów
Dla transformatora 230 V / 12 V przekładnia napięciowa wynosi około 19,17:1. Jeśli uzwojenie pierwotne ma 1000 zwojów, wtórne powinno mieć w modelu idealnym około 52 zwoje. Wynik nie musi być liczbą całkowitą, ale w rzeczywistym projekcie liczba zwojów jest oczywiście całkowita i musi zostać dobrana razem z rdzeniem oraz wymaganym napięciem pod obciążeniem.
U1 = 230 V, N1 = 1000, N2 = 52.
U2 = 230 · 52 / 1000 = 11,96 V.
U1 = 230 V, U2 = 24 V, N1 = 920.
N2 = 920 · 24 / 230 ≈ 96 zwojów.
W praktyce napięcie wtórne transformatora podaje się zwykle dla określonych warunków i obciążenia. Kalkulator nie uwzględnia spadków na rezystancji uzwojeń, regulacji napięciowej ani zmian wynikających z obciążenia, dlatego wynik traktuj jako zależność idealną i punkt wyjścia.
Prąd, moc pozorna i ograniczenia modelu idealnego
W modelu idealnym moc po obu stronach transformatora jest taka sama: U1 · I1 = U2 · I2. Dlatego transformator obniżający napięcie może zwiększyć dostępny prąd w takim samym stosunku, w jakim zmniejsza napięcie. Dla przykładu 230 V i 0,1 A odpowiada idealnie około 23 VA. Przy napięciu wtórnym 12 V dawałoby to około 1,92 A.
Rzeczywisty transformator ma straty w miedzi i rdzeniu, prąd jałowy, ograniczoną indukcję oraz dopuszczalną temperaturę. Moc znamionowa nie wynika więc wyłącznie z przekładni. Do projektu rzeczywistego potrzebne są dodatkowo dane rdzenia, częstotliwość, przekrój kolumny, średnica drutu, dopuszczalna gęstość prądu i założony wzrost temperatury.
Kalkulator nadaje się do nauki zależności U-N-I i do wstępnego sprawdzenia koncepcji zasilacza, ale nie zastępuje pełnych obliczeń konstrukcyjnych transformatora sieciowego.
Transformator w zasilaczu - od napięcia AC do napięcia DC
Jeżeli transformator zasila układ stałoprądowy, samo U2 nie jest jeszcze napięciem wyjściowym zasilacza. Za transformatorem zwykle znajduje się mostek prostowniczy, kondensator filtrujący i ewentualnie stabilizator. Napięcie po prostowaniu zależy od wartości skutecznej napięcia AC, spadków na diodach i obciążenia, a tętnienia zależą między innymi od prądu i pojemności kondensatora.
Ciekawostka
Transformator nie zmienia częstotliwości napięcia. Jeżeli na uzwojeniu pierwotnym jest 50 Hz, idealnie taka sama częstotliwość występuje po stronie wtórnej. Zmieniają się napięcie i prąd, a nie częstotliwość przebiegu.
Dla ucznia i studenta - zadania z transformatorem
W rozwiązaniu zawsze zapisuj pary U1-N1 oraz U2-N2. W zadaniach z prądem dodatkowo wykorzystaj zachowanie mocy w modelu idealnym.
Treść: Transformator ma U1 = 230 V, N1 = 1150 zwojów i N2 = 60 zwojów. Oblicz U2.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
U2 = U1 · N2/N1 = 230 · 60/1150 = 12 V.
Treść: U1 = 230 V, U2 = 9 V, N1 = 920 zwojów. Oblicz N2.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
N2 = N1 · U2/U1 = 920 · 9/230 = 36.
Treść: Idealny transformator pobiera 0,2 A przy 230 V i obniża napięcie do 23 V. Oblicz I2.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Moc idealna: 230 · 0,2 = 46 VA. Zatem I2 = 46/23 = 2 A.
Treść: N1 = 500, N2 = 1500. Czy transformator podwyższa, czy obniża napięcie i ile razy?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
N2/N1 = 1500/500 = 3, więc U2 jest idealnie trzy razy większe od U1.
Powiązane materiały Elektroniki
Transformator jest jednym z elementów większego układu zasilania. Warto połączyć obliczenia przekładni z prostownikiem, kondensatorem filtrującym, stabilizatorem i pomiarem napięcia pod obciążeniem.
FAQ – transformator, przekładnia, napięcie i liczba zwojów
Ostatnia aktualizacja: 25.08.2026