Transformator działa na zasadzie indukcji elektromagnetycznej. W jego wnętrzu rdzeń z materiału ferromagnetycznego, najczęściej blach krzemowych, łączy dwa uzwojenia: pierwotne i wtórne. Prąd zmienny w uzwojeniu pierwotnym wytwarza strumień magnetyczny, który przenika rdzeń i indukuje napięcie w uzwojeniu wtórnym. Dzięki temu można zmieniać wartość napięcia bez mechanicznego połączenia między obwodami.
Rdzeń transformatora musi minimalizować straty na wirówki i histerezę. Dlatego układa się go z cienkich blach izolowanych między sobą lakierem lub tlenkiem. Uzwojenia nawija się z drutu miedziannego lub aluminiowego, izolowanego emalią lub papierem. Olej transformatorowy chłodzi i izoluje elementy wewnątrz zbiornika.
Budowa transformatora
Podstawowe elementy to rdzeń, uzwojenia, zbiornik z olejem i układ chłodzenia. W transformatorach suchych zamiast oleju stosuje się powietrze lub żywice epoksydowe. Transformatory rozdzielcze montuje się na słupach lub stacjach, a mocy – w elektrowniach i zakładach przemysłowych. Ich znamionowe parametry określa się przez moc pozorną w kVA i napięcia stron.
Zasada działania opiera się na prawie Faradaya: emf indukowane jest proporcjonalne do szybkości zmian strumienia magnetycznego. Przeznaczenie decyduje o budowie – małe transformatory audio mają rdzenie z ferrytów, a sieciowe z blach orientowanych krzemowo.
Ceownik to profil stalowy o kształcie litery C w przekroju poprzecznym. Produkuje się go z gorących walcowanych pasów stali konstrukcyjnej. Środki półki i środniki są równoległe, co ułatwia łączenie w konstrukcjach. Norma europejska PN-EN 10365 definiuje wymiary ceowników UPE, UNP i UPV.
Zastosowanie ceowników
W budownictwie stalowym ceowniki służą jako belki nośne, ramy podsuwnicowe czy elementy ramowych konstrukcji. Ich wytrzymałość na zginanie i ścinanie wynika z kształtu, który zapewnia dużą bezwładność momentu. Łączy się je spawaniem, nitowaniem lub śrubami. Powierzchnia ceowników bywa ocynkowana lub malowana proszkowo dla ochrony przed korozją.
Wybór ceownika zależy od obciążeń i rozpiętości. W konstrukcjach halowych tworzą kratownice lub belki podwalinowe. W porównaniu do dwuteowników mają mniejszą masę przy podobnej nośności w pewnym kierunku, co oszczędza materiał. Montaż wymaga precyzyjnego cięcia i obróbki krawędzi.
Porównanie z innymi profilami
Dwuteownik ma symetryczny przekrój H, lepiej przenosi momenty w obu płaszczyznach. Ceownik sprawdza się tam, gdzie jedno skrzydło opiera się na podporze. W instalacjach elektrycznych ceowniki tworzą szyny i drabinki kablowe. Stal S235JR lub S355J2 to typowe gatunki na ceowniki.
Transformatory i ceowniki łączą się w praktyce inżynierskiej, gdy konstrukcje stalowe podtrzymują urządzenia elektryczne. Rdzeń transformatora musi być stabilny, a ceowniki zapewniają sztywność ram. Oba elementy projektuje się z marginesem bezpieczeństwa na przeciążenia dynamiczne i termiczne.
Obsluga transformatorów wymaga regularnych pomiarów izolacji i oleju, a ceowniki – kontroli spawów i rdzy. W obu przypadkach normy IEC i PN-EN gwarantują jakość.