Jaka powinna być wartość prądu znamionowego bezpiecznika aparatowego zainstalowanego w obwodzie uzwojenia pierwotnego transformatora jednofazowego o parametrach: U1N= 230 V, U2N= 13 V, pracującego w ładowarce do akumulatorów, jeśli przewidywany prąd obciążenia ładowania akumulatorów wynosi 15 A?
A. 1A
B. 6A
C. 10A
D. 16A
W tym zadaniu kluczowe jest to, że bezpiecznik znajduje się w obwodzie uzwojenia pierwotnego transformatora, a nie po stronie wtórnej ładowarki. Prąd ładowania akumulatora 15 A płynie po stronie niskiego napięcia, czyli przy około 13 V. Najpierw trzeba oszacować moc pozorną pobieraną przez obciążenie: S = U₂N · I₂ = 13 V · 15 A = 195 VA. Następnie przeliczamy ją na stronę pierwotną transformatora: I₁ = S / U₁N = 195 VA / 230 V ≈ 0,85 A. Najbliższa praktyczna wartość znamionowa bezpiecznika aparatowego powyżej tego prądu to 1 A. I to właśnie dlatego poprawna odpowiedź to 1 A. W praktyce, moim zdaniem, warto jeszcze pamiętać o prądzie załączeniowym transformatora. Transformatory potrafią przy włączeniu pobrać chwilowo większy prąd, więc często stosuje się bezpieczniki zwłoczne, np. typu T, ale ich prąd znamionowy nadal dobiera się na podstawie prądu strony pierwotnej. Dobra praktyka zgodna z podejściem stosowanym w instalacjach i aparaturze elektrycznej mówi: zabezpieczenie ma chronić przewód, uzwojenie i urządzenie, a nie być dobrane na oko do największej liczby w treści zadania.
Najczęstszy błąd w tym zadaniu polega na tym, że ktoś widzi prąd ładowania 15 A i od razu dobiera bezpiecznik 16 A, tak jakby ten bezpiecznik był zamontowany bezpośrednio w obwodzie akumulatora. To jest kuszące, bo 16 A wygląda jak typowa wartość najbliższa 15 A, ale tutaj zabezpieczenie jest po stronie pierwotnej transformatora, czyli przy napięciu 230 V. A po stronie pierwotnej prąd jest dużo mniejszy, bo transformator przenosi moc przy innym napięciu. Przybliżona moc po stronie wtórnej wynosi 13 V · 15 A = 195 VA, więc po stronie 230 V daje to tylko około 195 / 230 = 0,85 A. Wartości 6 A i 10 A też są zbyt duże, choć czasem wynikają z takiego myślenia, że trzeba dać zapas, bo ładowarka pracuje z akumulatorem i prądy mogą się zmieniać. Zapas jest potrzebny, ale nie aż taki. Zabezpieczenie o wartości kilka albo kilkanaście amperów mogłoby nie zadziałać dostatecznie szybko przy przeciążeniu transformatora, szczególnie gdy uzwojenie pierwotne lub przewody wewnętrzne mają mały przekrój. Z mojego doświadczenia to typowy przykład, gdzie trzeba spokojnie ustalić, po której stronie transformatora jest dany element. Bezpiecznik po stronie wtórnej dobierałoby się inaczej, bliżej prądu 15 A. Bezpiecznik po stronie pierwotnej dobieramy do prądu pierwotnego, a ten wychodzi około 1 A. W praktyce można jeszcze uwzględnić sprawność transformatora, nagrzewanie i prąd rozruchowy, dlatego często rozważa się charakterystykę zwłoczną, ale sama wartość znamionowa 1 A jest tutaj najbardziej logiczna i technicznie poprawna.