KWALIFIKACJA ELE5 - CZERWIEC 2017

PYTANIE NR 12.
Jakimi drutami nawojowymi można przezwoić uszkodzony transformator, aby zachował swoje parametry elektryczne, jeżeli nie dysponuje się drutem o identycznym polu przekroju poprzecznego jak oryginalny?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Aby zachować parametry elektryczne uzwojenia, trzeba utrzymać zbliżoną rezystancję i dopuszczalny prąd, co zależy głównie od sumarycznego pola przekroju przewodnika.
Dlatego zamiast jednego drutu o danym przekroju można zastosować dwa druty o przekroju dwa razy mniejszym połączone równolegle, bo ich łączny przekrój będzie taki jak oryginału.

Pełne wyjaśnienie:

W uzwojeniu transformatora istotne są m.in. rezystancja uzwojenia (wpływa na spadki napięcia i straty miedzi) oraz dopuszczalna gęstość prądu (wpływa na nagrzewanie). Dla przewodu o tej samej długości i z tego samego materiału rezystancja jest w przybliżeniu odwrotnie proporcjonalna do pola przekroju: mniejszy przekrój oznacza większą rezystancję.

Jeżeli nie mamy drutu o identycznym polu przekroju jak oryginał, typowym rozwiązaniem jest użycie dwóch przewodów o połowie przekroju i połączenie ich równolegle wzdłuż całego uzwojenia (prowadzone "podwójnie"). Wtedy sumaryczne pole przekroju przewodzącego wynosi w przybliżeniu tyle, co w przewodzie pierwotnym, a więc rezystancja i straty miedzi pozostają zbliżone. Równoległe prowadzenie dwóch żył pozwala też rozdzielić prąd na dwa tory, utrzymując podobną gęstość prądu i warunki cieplne.

Odpowiedź z "średnicą dwa razy mniejszą" jest pułapką: średnica nie jest tym samym co pole przekroju. Gdy średnica spadnie 2×, pole przekroju spada około 4×, co znacząco zwiększa rezystancję i pogarsza parametry (większe straty I2R, większe nagrzewanie, większy spadek napięcia).

Opcje z połączeniem szeregowym są nieprawidłowe, bo połączenie szeregowe przewodów zwiększa rezystancję toru prądowego zamiast ją utrzymać. W uzwojeniach dąży się do zachowania właściwego przekroju "elektrycznego" przewodnika, a to realizuje się przez sumowanie przekrojów w połączeniu równoległym, nie szeregowym.

W praktyce przy przewijaniu trzeba dodatkowo uwzględnić izolację, układ warstw, miejsce w oknie rdzenia i technologię nawijania, ale kluczową zasadą doboru zastępczego przewodu dla zachowania parametrów jest zachowanie sumarycznego pola przekroju przewodzącego.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Rezystancja przewodu rośnie, gdy maleje jego pole przekroju (przy tej samej długości i materiale). W uzwojeniu większa rezystancja oznacza większe straty miedzi i spadek napięcia pod obciążeniem, co może pogorszyć parametry transformatora oraz zwiększyć nagrzewanie.
Przekrój jest wielkością powierzchniową i to on wprost decyduje o rezystancji oraz dopuszczalnym prądzie. Średnica jest tylko wymiarem liniowym; gdy średnica zmaleje 2×, przekrój spada ok. 4×. To częsta pułapka w zadaniach testowych.
Połączenie równoległe zwiększa sumaryczne pole przekroju toru prądowego (przekroje się sumują), dzięki czemu prąd rozkłada się na dwie żyły, a rezystancja zastępcza maleje. To pozwala zachować zbliżone straty I2R i warunki cieplne uzwojenia.
W połączeniu szeregowym rezystancje się dodają, więc tor prądowy ma większą rezystancję niż pojedynczy przewód o właściwym przekroju. Skutkiem są większe straty miedzi, większe nagrzewanie i większy spadek napięcia. To zwykle pogarsza parametry transformatora.
Trzeba pamiętać, że przekrój koła zależy od kwadratu średnicy. Jeśli odpowiedź mówi o średnicy 2× mniejszej, to przekrój nie jest 2× mniejszy, tylko ok. 4× mniejszy. Wtedy nawet połączenie równoległe dwóch żył nie odtworzy pierwotnego przekroju.
Najczęściej rosną straty miedzi i temperatura uzwojeń, a pod obciążeniem zwiększa się spadek napięcia. W skrajnych przypadkach może dojść do przegrzewania izolacji i awarii. Dlatego przy naprawie dąży się do zachowania zbliżonej rezystancji i gęstości prądu.
Tak, to praktykowane rozwiązanie, o ile przewody są prowadzone równolegle w całym uzwojeniu i zapewniają właściwą izolację oraz mieszczą się technologicznie w oknie rdzenia. Kluczowe jest, by sumaryczne pole przekroju było zbliżone do oryginału.
Gdy są połączone równolegle i mają podobną długość w uzwojeniu. Wtedy ich przekroje się sumują, a rezystancja zastępcza jest zbliżona do rezystancji pojedynczego drutu o pełnym przekroju. Dzięki temu zachowuje się zbliżone spadki napięcia i straty.
W instalacjach i urządzeniach gazowych spotyka się zasilanie i automatykę (np. transformatory sterownicze, zasilacze, układy zapłonowe). Zrozumienie doboru przewodów i skutków przegrzewania pomaga ocenić ryzyko awarii, poprawnie diagnozować usterki i bezpiecznie planować naprawy.
Najczęściej myli się średnicę z przekrojem oraz wybiera połączenie szeregowe zamiast równoległego. Drugi błąd to nieuwzględnianie, że przekrój zależy od kwadratu średnicy. Warto w pamięci łączyć: "parametry prądowe i straty" → "przekrój" → "równolegle".
info

Około 47% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Źródła:

  • Wikipedia (PL), "Rezystancja elektryczna" – zależność R = ρ·l/A: https://pl.wikipedia.org/wiki/Rezystancja_elektryczna (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia (PL), "Transformator" – informacje o uzwojeniach i stratach: https://pl.wikipedia.org/wiki/Transformator (dostęp: 2026-03-01)
  • PN-EN 60228: "Przewody elektryczne — Żyły przewodów" (właściwości i przekroje żył), wydanie aktualne wg PKN

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw elektrotechniki (rezystancja, przewodniki, połączenia)
  • Materiały dydaktyczne o budowie transformatorów i stratach w transformatorze
  • Karty katalogowe przewodów nawojowych (materiał, średnica, pole przekroju, izolacja)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego