Cesty elektrické energie 10 - cívka

Předchozí příspěvek - tedy rozdělení transformátorů podle konstrukce, funkce, velikosti napětí jen s jistými úpravami.

ELEKTRICKÉ KOLO Co se děje kolem elektřiny 16 ČKD – Blog iDNES.cz

OBSAH

1. část – CÍVKA jako elektrotechnická součástka

2. Heinrich Daniel Ruhmkorff – německý elektrotechnik, mechanik a hudebník – (spolu)vynálezce cívky

RC – rozcestník cívka

RST – rozcestník transformátor a silnoproud

3. část – transformátor (původní příspěvek)

1. CÍVKA

Cívka se uplatňuje mimo jiné jako jedno ze dvou vinutí transformátoru (transformátor je vlastně složen ze dvou cívek) – ovšem cívka se používá jako samostatná součástka k různým účelům.

Základní vlastností cívky je indukčnost - tedy schopnost předávat elektrický náboj vně – cívka se tedy poměrně často využívá jako elektromagnet – a to elektromagnet různých velikostí...

cívka se často využívá například jako magnet (přímý vodič je také magnet – cívka magntismus vlastně zesikujeú

Dále se u cívky využívá jev , že se proud tzv. zpožďuje za napětím.

Po zapojení obvodu s cívku - je pod napětím celý obvod

na cívce se ovšem ponejprv vytvoří - či indukuje proměnlivé magnetické pole - a proud nepokračuje v obvodu nadále jako souputník napětí <<< nýbrž zpět po magnetickém indukčním toku na začátek cívky - cívka se do svého nabytí chová přibližně jako transformátor, přesněji transformátor či transportér vlastního proudu zpět na začátek cívky.

Cívku lze tedy nalézt například u rozhlasových příjmačů, reproduktorů, alektrických zvonků nebo voltmetru.

Cívku lze využít například jako tlumivku – která tlumí náraz elektřiny při spuštění výbojky.

Obvyklou součástí obvodů je cívka - jejíž základní vlastností je schopnost předat elektrický náboj vně obvodu - neboli vlastnost - či schopnost zvaná indukčnost (zkráceně jako písmeno „L“)

O něco konkrétnější veličinou než indukčnost je pak indukce - či magnetická indukce - zkráceně písmeno „B“.

A ještě konkrétnější veličinou je pak indukční tok - který navíc upřesňuje dráhu po které probíhá přenos elektrického náboje indukcí.

Tedy tři veličiny s obdobným názvem - obrázek nahoře je jakýsi předtříděný sběr těchto indukčních veličin.

Na levé straně zápisy v různých formách bez proudu - tedy vlastně formy platné pro nezapojené, pouze nainstalované obvody.

Na pravé straně různé druhy indukčních veličin ve formách s veličinou proud - tedy formy platné hlavně pro zapojené, zprovozněné obvody, kterými protéká elektrický proud.

2. Heinrich Daniel Ruhmkorff

Heinrich Daniel Ruhmkorff (1803-1877), německý mechanik a vynálezce, který proslavil a komercializoval indukční cívku (Ruhmkorffovu cívku) pro výrobu vysokého napětí a jisker, klíčový pro rané elektrické experimenty, zářivky (Geisslerovy trubice) a dokonce i X-paprsky, přičemž jeho aparáty se objevují i v dílech Julese Verna. Ačkoli cívku původně vynalezl Nicholas Callan, Ruhmkorff její konstrukci zdokonalil a masově vyráběl, za což získal i prestižní ceny.

Heinrich Daniel Ruhmkorff

Ruhmkorffova cívka je typ elektrotechnického zařízení (vpodstatě transformátoru) , který z malého napětí (např. 6V akumulátoru) vytváří elektrickou jiskru o velmi vysokém napětí.

/Rhumkorffův induktor – 3 cívky/ Ruhmkorffův induktor (nebo cívka) je historický transformátor, který ze stejnosměrného proudu (DC) generuje vysokofrekvenční pulzy vysokého napětí, klíčový pro rozvoj elektrotechniky v 19. století, používal se v X-ray zařízeních, rádiových vysílačích a pro pokusy s výbojovými trubicemi (např. Geisslerova trubice). Funguje na principu rychlého přerušování primárního DC proudu pomocí Wagnerova kladívka, což vytváří měnící se magnetické pole, které v sekundární cívce s mnoha závity indukuje vysoké napětí.

Princip fungování

Vstupní DC proud: Malé stejnosměrné napětí (z baterie) teče do primární cívky.

Wagnerovo kladívko (přerušovač): Mechanický spínač, který se vlivem magnetického pole cívky neustále zapíná a vypíná (kmitá).

Indukce: Přerušování primárního proudu vytváří rychlé změny magnetického toku.

Transformace: Tyto změny indukují v sekundární cívce (s mnohem více závity) pulzy velmi vysokého napětí.

Jiskřiště: Vysoké napětí se projevuje jiskřením na výstupních svorkách.

Historie a využití

Vynalezeno (nezávisle) Nicholasem Callanem a Charlesem Graftonem Pagem, vylepšeno Heinrichem Ruhmkorffem.

Sloužilo k demonstraci elektromagnetické indukce a pohánělo rané elektrické přístroje. Zařízení se používalo hlavně ve fyzikálních laboratořích a jako zapalovací cívka v motorech.

Dnes se nachází hlavně ve sbírkách a pro vzdělávací účely.

Bezpečnost

Přestože generuje vysoké napětí, má nízký proud, takže je obvykle „měkký“ a způsobuje spíše nepříjemné brnění než vážné zranění.

Výsledkem je generování velmi vysokého napětí mezi dvěma elektrodami, příkladem jsou zapalovací svíčky v automobilech s benzínovým motorem.

Ruhmkorff se narodil v Hannoveru. Během pobytu v zahraničí si změnil „ü“ ve svém jméně na „u“. Poté, co se vyučil u německého mechanika, se přestěhoval do Anglie . Současní životopisci naznačují, že pracoval s vynálezcem Josephem Bramahem , ačkoli je to nepravděpodobné, protože Bramah zemřel v roce 1814; je však možné, že pracoval pro Bramahovu společnost. V roce 1855 si v Paříži založil vlastní dílnu specializující se na elektrické přístroje a získal si pověst výrobce vysoce kvalitních elektrických zařízení.

Ačkoli je často považován za vynálezce indukční cívky, toto zařízení ve skutečnosti vynalezl Nicholas Callan v roce 1836. Ruhmkorffova první cívka, patentovaná v roce 1851, produkovala jiskru dlouhou asi 5 cm pomocí dlouhých vinutí měděného drátu. Poté, co v roce 1857 prozkoumal verzi vyvinutou americkým vynálezcem Edwardem Samuelem Ritchiem, Ruhmkorff a další inženýři dále zdokonalili konstrukci cívky. Skleněná izolace a různé inovace umožnily produkovat jiskry dlouhé přes 30 cm. [ 5 ] Ruhmkorffova indukční cívka se setkala s velkým úspěchem a v roce 1858 mu byla za práci, kterou Napoleon III. považoval za jeden z nejdůležitějších objevů v elektrických aplikacích, udělena první cena Voltova cena ( francouzsky : prix Volta) v hodnotě 50 000 francouzských franků. Skonal v Paříži v roce 1877. Cívka, kterou vyvinul, je na jeho památku dodnes známá jako Ruhmkorffova cívka.

Ruhmkorffovy lampy (speciální druh výbojek) jsou zmíněny ve sci-fi románi Julese Verna Cesta do středu Země Geologické toulky,část 6 Jules Verne – Cesta do středu Země – Blog iDNES.cz - a tyto svítidla byly založeny na Ruhmkorffových indukčních cívkách, ale lampy přímo nebyly vyvinuty samotným Ruhmkorffem.

Ruhmkorffova indukční cívka

RST – ROZCESTNÍK TRANSFORMÁTOR A ELEKTROTECHNIKA SILNOPROUD 

"válka rozvodů DC - AC" Válka rozvodů Edison - Tesla / DC motor/ MVE Kroměříž / FVE / veřejná a domácí elektrárna - Blog iDNES.cz

Cesty elektrické energie 2,5 - dálkové rozvody a jištění vysokého napětí - Blog iDNES.cz

rozvody, jištění a spínání Cesty elektrické energie 2,5 - dálkové rozvody a jištění vysokého napětí - Blog iDNES.czrozvody, jištění a spínání Cesty elektrické energie 6 (pojistky) - Blog iDNES.czpřenosová rozvodna a distribuční rozvodna Cesty elektrické energie 3,4 "distribuční rozvodna a spínání rozvodny vysokého napětí - Blog iDNES.czdistribuční rozvodna a transformační stanice Cesty elektrické energie 3 (spínače VN) - rozvodna Sokolnice a transformační stanice Lesná - Blog iDNES.cz

transformátor Cesty elektrické energie 10 - o transformátorech 1 - rozdělení transformátorů - Blog iDNES.cz (upraveno - tento příspěvek)
transformátor Cesty elektrické energie 10 - o transformátorech 1 - rozdělení transformátorů (upraveno - tento příspěvek)
transformátor Cesty elektrické energie 10 - o transformátorech 1 - rozdělení transformátorů (verze 3) - Blog iDNES.cz

hvězda - trojúhelník Hvězda - trojúhelník (Co se děje kolem elektřiny 5, Cesty elektrické energie 11) - Blog iDNES.cz, Hvězda - trojúhelník 2 (Co se děje kolem elektřiny 7, Cesty elektrické energie 12) - Blog iDNES.cz

3f asynchronní motor - kruhový diagram Mechanika DPM 2 - elektro MFE 5 - výkon a kruhový diagram, asynchronní motor s kotvou - Blog iDNES.cz

rozvody u jeřábů Mechanika JB /DPMW přístavní jeřáb - jak se připojit k internetu 4 (přirovnání k přístavu) - Blog iDNES.cz , Mechanika JB2 - Cesty elektrické energie 8 (pojistky 3 + mostové jeřáby) - Blog iDNES.czrozvody v továrnách Cesty elektrické energie 3p - rozvody a jištění v průmyslu (Zetor a Zbrojovka) - Blog iDNES.cz

místní rozvody Cesty elektrické energie 23h - Městská elektrárna v Brně, transformovna Černovice - Blog iDNES.cz, Cesty elektrické energie 4 - průběh místních rozvodů elektřiny, výtahy, Vlněna Svitávka - Blog iDNES.czdomovní rozvody Cesty energie 5 - elektřina v bytě a na cestách, běžný elektrický i indukční vařič - Blog iDNES.cz

ČÁST 3 

TRANSFORMÁTOR – Jak transformátory vlastně dělit? (upravená verze předchozího příspěvku)

osa x nahoře - stupeň specializace od napěťových až po jinak specializované

osa x dole - základní před rozdělení na transformátory konstruované jako transformátor a transformátory modifikované z jiných elektrických strojů

osa y vlevo - množina dílčích vstupních funkcí (1 - změna napětí, 2 - galvanické oddělení, 3 - odfitrování frekvencí) atd

osa y vpravo - rozdělení podle napětí (VN, NN, nízké)

na další členění není místo - snad jen - že by se osy zdvojily nebo utvořily vnořené tabulky

dále nezměněný text původního příspěvku

Jak transformátory vlastně dělit?

Nejprve jakési před-rozdělení transformátorů

- transformátory konstruované jako transformátor

- transformátory s konstrukcí převzatou z jiných elektrických strojů - což jsou například otáčivé transformátory vycházející z elektromotorů

Nyní vlastní rozdělení transformátorů

1. podle účelu

2. podle konstrukčního uspořádání

3. podle konstrukčního provedení

Dále doplňkové rozdělení podle funkce transformátoru

- hlavní funkce transformátoru - tedy transformace napětí

- doplňková funkce transformátoru - jako například omezování či odfiltrovávání hraničních frekvencí ke kterému samočinně dochází při provozu transformátoru

A ještě rozdělení transformátorů podle výše transformovaného napětí

Takto by šly například transformátory rozdělit

- transformátory velmi vysokého a vysokého napětí - třífázové

- transformátory vysokého a normálního napětí - jednofázové

- transformátory normálního a nízkého napětí - jednofázové

AD 1 - vlastní rozdělení transformátorů podle účelu 

vždy hlavní funkce  transformátoru (tedy transformace napětí) a zároveň doplňková funkce transformátoru (tedy například odfiltrovávání nežádoucích frekvencí) 

zde by se mělo jednat o podkategorie 

1.1 transformátory pro (základní) transformaci napětí

staniční, síťové, regulační transformátory

1.2 specializované transformátory pro transformaci napětí

autotransformátory, svařovací transformátory

1.3 jinak specializované transformátory

výhřevné transformátory, měřící transformátory napětí, měřící transformátory proudu

a pak už zařízení pouze s doplňkovou funkcí - tedy jakési ne-transformátory

1.4 tlumivky a induktory

AD2 - transformátory podle konstrukčního uspořádání

takto se transformátory mohou například rozlišovat podle zapojení hvězda, trojúhelník; zda se jedná o transformátory jádrové nebo plášťové, nebo například o transformátory dvojvinuté - či trojvinuté 

AD3 - transformátory podle konstrukčního provedení

dále se mohou transformátory například rozlišovat podle více specializovaných konstrukčních kritérií - jako například použitých konstrukčních materiálů, provedení chlazení a tak dále

všechny transformátory by pak měly být pak jakousi kombinací podle různých kritérií a jejich identifikace by takto měla být jasnější

Snad ještě krátká zmínka o rozdílu mezi jednofázovými a trojfázovými transformátory. Jeden trojfázový transformátor by vlastně mohly nahradit tři jednofázové transformátory. Obvyklejší je všem použít přímo trojfázový transformátor. I když to není hned příliš zřejmé - mezi jednofázovým a trojfázovým transformátorem je jistý poměrně zásadní konstrukční rozdíl. Zatímco trojfázový transformátor má cívky navinuty zvlášť - tedy spíše proti sobě - trojfázový transformátor má vstupní a výstupní cívku přes sebe - čímž se vlastně sníží například počet jader. Místo předpokládaných šesti jader lze u trojfázového transformátoru nalézt pouze tři jádra.