Rangkaian listrik trafo. Transformer, jenis dan tujuannya. Tujuan, perangkat, prinsip pengoperasian transformator tegangan

Yang paling sederhana adalah perangkat yang terdiri dari inti baja dan dua belitan (Gbr. 1). Ketika tegangan bolak-balik disuplai ke belitan primer, ggl dengan frekuensi yang sama diinduksikan pada belitan sekunder. Jika Anda menghubungkan beberapa penerima listrik ke belitan sekunder, maka arus listrik muncul di dalamnya dan tegangan terbentuk di terminal sekunder transformator, yang agak lebih kecil dari EMF dan bergantung pada beban yang relatif kecil. Rasio tegangan primer dan sekunder (rasio transformasi) kira-kira sama dengan rasio jumlah belitan belitan primer dan sekunder.

Beras. 1. Prinsip perancangan transformator dua belitan satu fasa. 1 belitan primer, 2 belitan sekunder, 3 inti. Tegangan primer U1, tegangan sekunder U2, arus primer I1, arus sekunder I2, fluks magnet F

Simbol transformator yang paling sederhana ditunjukkan pada Gambar. 2; Untuk lebih jelasnya, belitan transformator yang berbeda dapat direpresentasikan dalam warna yang berbeda, seperti pada gambar.

Beras. 2. Simbol transformator pada diagram detail (multilinear) (a) dan diagram jaringan listrik (b)

Transformator dapat berupa fase tunggal atau multifasa, dan dapat terdapat lebih dari satu belitan sekunder. Jaringan listrik biasanya menggunakan trafo tiga fasa dengan satu atau dua belitan sekunder. Jika tegangan primer dan sekunder relatif dekat satu sama lain, maka autotransformator belitan tunggal dapat digunakan, diagram rangkaiannya ditunjukkan pada Gambar. 3.

Beras. 3. Diagram skema autotransformator step-down (a) dan step-up (b).

Peringkat transformator yang paling penting adalah tegangan pengenal primer dan sekundernya, arus pengenal primer dan sekunder, dan daya semu sekunder pengenal (daya pengenal). Transformator dapat diproduksi dengan daya yang sangat rendah (misalnya, untuk rangkaian mikroelektronik) dan daya yang sangat tinggi (misalnya, untuk sistem tenaga berdaya tinggi), yang mencakup rentang daya dari 0,1 mVA hingga 1000 MVA.

Rugi-rugi energi transformator—kerugian tembaga akibat hambatan belitan dan rugi-rugi besi akibat arus eddy dan histeresis inti—biasanya sangat kecil sehingga efisiensi transformator biasanya lebih besar dari 99%. Meskipun demikian, pembangkitan panas pada transformator yang kuat bisa sangat kuat sehingga perlu menggunakan metode penghilangan panas yang efektif. Paling sering, bagian aktif transformator ditempatkan dalam tangki berisi minyak mineral (transformator), yang, jika perlu, disuplai dengan pendingin udara atau air paksa. Dengan daya hingga 10 MVA (terkadang lebih tinggi), transformator kering juga dapat digunakan, yang belitannya biasanya diisi dengan resin epoksi. Keunggulan utama trafo tipe kering adalah keamanan kebakaran yang lebih tinggi dan tidak adanya kebocoran oli trafo, sehingga dapat dipasang tanpa hambatan di bagian bangunan mana pun, termasuk di lantai mana pun. Untuk mengukur arus atau tegangan variabel (terutama dalam kasus arus tinggi dan tegangan tinggi), sering digunakan trafo instrumen.

Desain trafo tegangan pada prinsipnya tidak berbeda dengan trafo daya, tetapi beroperasi dalam mode mendekati idle; Koefisien transformasi dalam hal ini cukup konstan. Tegangan sekunder pengenal transformator tersebut biasanya 100 V. Gulungan sekunder transformator arus idealnya dihubung pendek dan arus sekunder kemudian sebanding dengan arus primer. Arus sekunder terukur biasanya 5 A, namun terkadang bisa lebih kecil (misalnya 1 A). Contoh simbol transformator arus ditunjukkan pada Gambar. 4.

Beras. 4. Simbol transformator arus pada diagram diperluas (a) dan diagram garis tunggal (b)

Yang pertama dapat dianggap sebagai cincin induksi yang diproduksi oleh Michael Faraday, terdiri dari inti baja berbentuk cincin dan dua belitan, yang dengannya ia menemukan fenomena induksi elektromagnetik pada tanggal 29 Agustus 1831 (Gbr. 5). Selama proses transien cepat yang terjadi ketika belitan primer yang dihubungkan ke sumber arus searah dihidupkan atau dimatikan, ggl pulsa diinduksi pada belitan sekunder. Oleh karena itu, perangkat semacam itu dapat disebut transformator pulsa atau transien.

Beras. 5. Prinsip trafo transien oleh Michael Faraday. arus primer i1, arus sekunder i2, waktu t

Berdasarkan penemuan Faraday, seorang guru fisika di Margnooth College dekat Dublin (Dublin, Irlandia), Nicholas Callan (1799–1864), membangun kumparan induksi (spark inductor) pada tahun 1836, terdiri dari helikopter dan transformator; Perangkat ini memungkinkan untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik tegangan tinggi dan menyebabkan pelepasan percikan api yang lama. Kumparan induksi mulai berkembang pesat dan banyak digunakan dalam studi pelepasan muatan listrik pada abad ke-19. Ini mungkin juga termasuk koil pengapian mobil modern. Trafo arus bolak-balik pertama dipatenkan pada tahun 1876 oleh insinyur listrik Rusia Pavel Yablochkov, yang tinggal di Paris, dan menggunakannya dalam rangkaian daya lampu busurnya. Inti trafo Yablochkov adalah seikat kabel baja lurus, sehingga rangkaian magnetnya tidak tertutup, seperti milik Faraday, tetapi terbuka, dan trafo semacam itu tidak digunakan di instalasi lain. Pada tahun 1885, insinyur listrik di pabrik Ganz & Co di Budapest. Max Deri (172 1854–1938), Otto Titus Blathy (1860–1939) dan Karoly Zipernovsky (1853–1942) membuat transformator dengan inti kawat toroidal dan pada saat yang sama waktu mengembangkan sistem distribusi tenaga arus bolak-balik berdasarkan penggunaan trafo tersebut. Sebuah transformator dengan sifat yang lebih baik, yang intinya dirakit dari lembaran baja berbentuk E dan I, diciptakan pada tahun yang sama oleh insinyur listrik Amerika William Stanley (1858–1916), setelah itu perkembangan pesat arus bolak-balik sistem dimulai baik di Eropa dan Amerika. Trafo tiga fase pertama dibangun pada tahun 1889 oleh Mikhail Dolivo-Dobrovolsky.

Nama "transformator" berasal dari kata Latin "transformare", yang berarti "mengubah, mengubah". Inilah esensinya - transformasi, melalui induksi magnetik, arus bolak-balik dari satu tegangan menjadi arus bolak-balik dari tegangan lain, tetapi dengan frekuensi yang sama. Tujuan utama trafo adalah untuk digunakan dalam jaringan listrik dan catu daya untuk berbagai perangkat.

Perangkat dan prinsip operasi

Trafo adalah alat untuk mengubah arus dan tegangan bolak-balik, tidak memiliki bagian yang bergerak.

Perangkat transformator terdiri dari satu atau lebih kawat terpisah, kadang-kadang pita, kumparan (belitan), yang ditutupi oleh fluks magnet tunggal. Kumparan biasanya dililitkan pada suatu inti (inti magnet). Biasanya terbuat dari bahan feromagnetik.

Gambar tersebut secara skematis menunjukkan prinsip operasi transformator.

Gambar tersebut menunjukkan bahwa belitan primer dihubungkan ke sumber AC, dan belitan lainnya (sekunder) dihubungkan ke beban. Dalam hal ini arus bolak-balik mengalir pada belitan belitan primer, nilainya I1. Dan kedua kumparan tersebut dikelilingi oleh fluks magnet F, yang menghasilkan gaya gerak listrik di dalamnya.

Jika belitan sekunder tanpa beban, maka mode operasi konverter ini disebut “idling”. Ketika kumparan sekunder berada di bawah beban, arus I2 muncul di dalamnya di bawah aksi gaya gerak listrik.

Tegangan keluaran bergantung langsung pada berapa banyak lilitan pada kumparan, dan kuat arus bergantung pada diameter (penampang) kawat. Dengan kata lain, jika kedua kumparan mempunyai jumlah lilitan yang sama, maka tegangan keluaran akan sama dengan tegangan masukan. Dan jika kumparan sekunder dililitkan 2 kali lebih banyak, maka tegangan keluaran akan menjadi 2 kali lebih tinggi dari tegangan masukan.

Arus yang dihasilkan juga tergantung pada diameter kawat lilitan. Misalnya, dengan beban besar dan diameter kawat kecil, belitan terlalu panas, pelanggaran integritas insulasi, dan bahkan kegagalan total transformator dapat terjadi.

Untuk menghindari situasi seperti itu, tabel telah disusun untuk menghitung konverter dan memilih diameter kawat untuk tegangan keluaran tertentu.

Klasifikasi berdasarkan jenis

Transformator biasanya diklasifikasikan menurut beberapa kriteria: berdasarkan tujuan, metode pemasangan, jenis insulasi, tegangan yang digunakan, dll. Mari kita pertimbangkan jenis perangkat yang paling umum.

Konverter daya

Perangkat jenis ini digunakan untuk menyuplai dan menerima energi listrik ke dan dari saluran listrik dengan tegangan sampai dengan 1150 kW. Oleh karena itu namanya - kekuatan. Perangkat ini beroperasi pada frekuensi rendah - sekitar 50−60 Hz. Fitur desainnya adalah dapat memuat beberapa belitan, yang terletak pada inti lapis baja yang terbuat dari baja listrik. Selain itu, kumparan tegangan rendah dapat diberi daya secara paralel.

Perangkat ini disebut transformator belitan terpisah. Biasanya, trafo daya ditempatkan dalam wadah berisi oli trafo, dan unit paling kuat didinginkan oleh sistem aktif. Untuk pemasangan di gardu induk dan pembangkit listrik digunakan perangkat tiga fasa dengan daya hingga 4 ribu kVA. Mereka paling luas, karena kerugian di dalamnya berkurang 15% dibandingkan dengan fase tunggal.

Autotransformator (LATR)

Ini adalah jenis perangkat frekuensi rendah khusus. Di dalamnya, belitan sekunder sekaligus menjadi bagian dari belitan primer dan sebaliknya. Artinya, kumparan-kumparan tersebut dihubungkan tidak hanya secara magnetis, tetapi juga secara elektrik. Tegangan yang berbeda diperoleh dari belitan yang sama, jika beberapa kesimpulan dibuat. Dengan menggunakan lebih sedikit kabel, biaya perangkat dapat dikurangi. Namun, tidak ada isolasi galvanik pada belitan, dan ini merupakan kelemahan yang signifikan.

Autotransformator telah menemukan aplikasi dalam jaringan tegangan tinggi dan instalasi kontrol otomatis untuk menghidupkan motor AC. Dianjurkan untuk menggunakannya pada rasio transformasi yang rendah. LATR digunakan untuk mengatur tegangan dalam kondisi laboratorium.

Transformator arus

Pada perangkat tersebut, belitan primer dihubungkan langsung ke sumber arus, dan belitan sekunder dihubungkan ke perangkat dengan resistansi internal rendah. Ini mungkin alat pelindung atau pengukur. Jenis transformator arus yang paling umum adalah transformator pengukur.

Ini terdiri dari inti yang terbuat dari baja listrik canai dingin silikon berlapis, dengan satu atau lebih gulungan sekunder terpisah dililitkan di atasnya. Sedangkan yang primer dapat berupa bus atau kawat dengan arus terukur yang melewati jendela rangkaian magnet. Misalnya, klem arus beroperasi berdasarkan prinsip ini. Ciri utama arus transformator adalah rasio transformasi.

Konverter semacam itu aman dan oleh karena itu telah diterapkan dalam pengukuran arus dan rangkaian proteksi relai.

Konverter pulsa

Di dunia modern, sistem pulsa hampir sepenuhnya menggantikan transformator frekuensi rendah yang berat. Biasanya, perangkat berdenyut dibuat pada inti ferit dengan berbagai bentuk dan ukuran:

cincin;
inti;
cangkir;
berbentuk huruf W;
berbentuk U.

Keunggulan perangkat tersebut tidak diragukan lagi - mereka mampu beroperasi pada frekuensi hingga 500 kHz atau lebih.

Karena ini adalah perangkat frekuensi tinggi, dimensinya berkurang secara signifikan seiring dengan meningkatnya frekuensi. Sejumlah kecil kawat dikonsumsi pada belitan, dan untuk mendapatkan arus frekuensi tinggi pada rangkaian pertama, cukup dengan menghubungkan transistor efek medan atau transistor bipolar.

Masih banyak lagi jenis trafo: isolasi, pencocokan, trafo puncak, dual choke, dll. Semuanya banyak digunakan dalam industri modern.

Area penerapan perangkat

Saat ini, mungkin sulit membayangkan bidang ilmu pengetahuan dan teknologi di mana trafo tidak digunakan. Mereka banyak digunakan untuk tujuan berikut:

Berdasarkan keragaman perangkat dan jenis tujuan transformator, dapat dikatakan demikian hari ini mereka tidak tergantikan, perangkat yang digunakan hampir di mana-mana, sehingga stabilitas dan pencapaian nilai tegangan yang dibutuhkan konsumen terjamin baik untuk jaringan sipil maupun jaringan industri.

Prinsip operasi:

Perangkat ini memiliki 2 gulungan, mereka disebut primer dan sekunder. Hanya belitan primer yang dihubungkan ke sumber luar, sedangkan belitan sekunder dirancang untuk melepaskan tegangan.
Termasuk lilitan primer pada jaringan listrik, medan magnet (bolak-balik) tercipta dalam rangkaian magnet dari belitan primer, sebagai akibatnya dihasilkan arus belitan sekunder jika ditutup melalui penerima.
Secara sinkron dalam pembungkus utama arus beban dihasilkan.
Dari sinilah transformasi terjadi. energi listrik ketika jaringan primer mentransmisikannya ke jaringan sekunder. Akibatnya, penerima akan menerima nilai yang dirancang untuk perangkat tersebut.

skema kerja

Fenomena saling induksi menjadi dasar bekerjanya suatu transformator:

Meningkatkan sambungan magnetis dari 2 belitan, ditempatkan pada inti magnet struktur baja.
Pada gilirannya, isolasi dibuat tidak hanya di antara mereka, tetapi juga dengan sirkuit magnetik.
Masing-masing berliku mempunyai tanda tersendiri. Jika belitan bertegangan tinggi, disebut (VN), rendah - (LV).
Gulungan primer terhubung ke catu daya, yang sekunder terhubung ke penerima.

Tegangan pada kumparan mempunyai nilai yang berbeda-beda, dan nilai pada kumparan tergantung pada tujuan penggunaan alat tersebut:

Trafo step-up tegangan pada bungkus pertama akan lebih sedikit dibandingkan pada bungkus kedua.
Perangkat penurun, justru sebaliknya.

Kegunaannya berbeda:

Jarak jauh perangkat penguat digunakan.
Jika Anda perlu mendistribusikan listrik ke konsumen - berkurang.

Ada perangkat dengan 3 belitan, bila perlu untuk mendapatkan tidak hanya tegangan tinggi dan rendah, tetapi juga nilai rata-rata (MV).

Kumparan alat tersebut juga diisolasi satu sama lain dan dihubungkan ke listrik oleh satu kumparan, ketika 2 kumparan lainnya dihubungkan ke penerima yang berbeda:

Bungkusnya berbentuk silinder dan dilakukan dengan melilitkan kawat tembaga yang mempunyai penampang bulat untuk arus rendah.
Untuk arus tinggi Ban dengan penampang persegi panjang digunakan.
Pada inti magnet Pembungkusnya dibuat untuk tegangan rendah, karena mudah diisolasi dibandingkan dengan pembungkus berperingkat tinggi.
Inti itu sendiri dieksekusi dalam bentuk bulat, jika pembungkusnya berbentuk silinder. Hal ini dilakukan untuk mengurangi celah non-magnetik dan mengurangi panjang kumparan. Oleh karena itu, massa tembaga per luas penampang tertentu dari rangkaian magnet bulat juga akan berkurang.
Batang bulat mengalami proses perakitan yang rumit dari lembaran baja. Dan untuk menyederhanakan tugas, perangkat tegangan tinggi menggunakan batang dengan penampang berundak, ketika jumlahnya hanya mencapai 17 buah.
Di unit yang kuat Saluran ventilasi tambahan dipasang untuk mendinginkan inti magnet. Hal ini dicapai dengan menempatkannya tegak lurus dan sejajar dengan permukaan lembaran baja.
Di perangkat yang kurang bertenaga inti dibuat dengan penampang persegi panjang.

Tujuan dan jenisnya

transformator tiga fasa

Transformator dapat disebut pengubah suatu nilai tegangan atau arus ke nilai lainnya.

Mereka bisa menjadi:

tiga fase;
Fase tunggal;
ke bawah;
meningkat;
mengukur, dll.;

Tujuan perangkat: mentransmisikan dan mendistribusikan listrik ke pelanggan.

Perangkat berisi komponen aktif: kumparan dan inti magnet. Pada gilirannya, intinya bisa berupa batang atau baju besi. Mereka menggunakan baja listrik canai panas canai dingin.

Pembungkus yang digunakan kontinyu, ulir, silindris, cakram.

Di antara produk modern adalah sebagai berikut:

toroidal;
lapis baja;
tongkat;

Mereka memiliki karakteristik yang mirip satu sama lain, dengan keandalan yang tinggi. Yang membedakannya hanyalah cara pembuatannya.

Pada versi batang, kumparan dililitkan pada inti, sedangkan pada versi lapis baja dimasukkan ke dalam inti. Oleh karena itu, pada tipe rod, joknya dapat dilihat dan letaknya hanya secara horizontal, sedangkan pada tipe armor tersembunyi, namun dapat ditempatkan secara horizontal dan vertikal.

Apapun jenis yang kami pertimbangkan, ia memiliki 3 komponen:

sistem pendingin;
pembungkus;
sirkuit magnetik;

Berkat perangkat ini, tegangan yang berasal dari pembangkit listrik dapat ditingkatkan secara signifikan dalam jarak jauh, sementara kehilangan energi melalui kabel akan minimal. Berdasarkan hal di atas, dimungkinkan untuk menggunakan kabel pada saluran transmisi dengan luas penampang yang lebih kecil.

Konsumen juga dapat mengurangi konsumsi energi dari saluran tegangan tinggi ke nilai nominal (380, 220, 127 V).

Ruang lingkup dan jenis

transformator di TV

Trafo rumah tangga melindungi peralatan selama lonjakan tegangan.

Oleh karena itu, mereka digunakan pada perangkat berikut:

dalam pencahayaan;
osiloskop;
televisi;
radio;
alat ukur, dll.;

Unit pengelasan yang memisahkan jaringan listrik dan pengelasan secara aktif digunakan dalam pengelasan dan struktur elektrotermal, di mana mereka berhasil mengurangi tegangan ke peringkat yang diperlukan.

Jaringan listriknya menggunakan unit berbahan bakar minyak dengan tegangan 6 dan 10 kV.

Banyak desain otomatis menggunakan trafo, dimana tegangan pada kumparan bersifat non-hisap.

Jenis:

Berputar. Sinyal ditransmisikan ke objek yang berputar. Misalnya, perekam video, di mana sinyal ditransmisikan ke drum unit kepala magnetis. Di sini terdapat 2 bagian rangkaian magnet dan putarannya terjadi dengan celah minimum terhadap satu sama lain. Berdasarkan hal ini, kecepatan putaran yang tinggi diwujudkan; dalam metode sinyal kontak dianggap tidak mungkin untuk mencapai efek seperti itu.
Transformator puncak. Pada opsi ini, tegangan sinusoidal diubah menjadi lonjakan yang berbentuk puncak. Mereka secara aktif digunakan dalam pengendalian thyristor, serta perangkat elektronik dan semikonduktor.
Koordinator. Berpartisipasi dalam pencocokan resistensi dalam interval yang berbeda dari rangkaian elektronik, sementara bentuk sinyal terdistorsi minimal. Isolasi galvanik antar zona sirkuit dipastikan secara serempak.
Pemisah. Di sini kedua belitan tidak saling terhubung secara elektrik. Skema ini memungkinkan untuk meningkatkan keamanan jaringan listrik. Ketika terjadi sentuhan simultan yang tidak disengaja antara bagian aktif dan tanah, isolasi galvanik pada rangkaian listrik dihasilkan.
Detak. Dalam opsi ini, sinyal pulsa dikonversi dalam periode waktu yang sangat singkat (puluhan mikrodetik), sedangkan kelengkungan konfigurasi pulsa minimal.
Berdasarkan tegangan. Di sini terjadi konversi tegangan tinggi ke tegangan rendah. Opsi ini memungkinkan Anda mengisolasi rangkaian pengukuran dan logika dari tegangan tinggi.
Berdasarkan saat ini. Tipe ini mengukur rangkaian arus tinggi. Misalnya saja pada perancangan panel relai sistem tenaga listrik. Oleh karena itu, persyaratan akurasi yang cukup ketat berlaku.
Transformator otomatis. Pada tipe ini, kedua belitan dihubungkan secara langsung. Akibatnya, sambungan listrik dan elektromagnetik tercipta, yang menjelaskan tingginya efisiensi jenis ini. Kerugian dari alat tersebut adalah kurangnya isolasi, yaitu tidak ada isolasi galvanik.
Kekuatan. Opsi ini digunakan dengan arus bolak-balik dan mengubah energi listrik di instalasi dan jaringan listrik. Tipe ini banyak digunakan pada saluran listrik tegangan tinggi (35-750 kV), jaringan listrik kota (10 dan 6 kV).
Throttle kembar. Kehadiran 2 bungkus yang sama memungkinkan untuk mendapatkan throttle yang lebih efektif dibandingkan yang konvensional. Mereka digunakan pada input filter di catu daya, serta pada peralatan audio.
Transfluksor. Magnetisasi yang tersisa pada kawat magnet berukuran besar, sehingga memungkinkan digunakan untuk menyimpan informasi.

Sedikit sejarah

Penemuan transformator dimulai pada tahun 1876, oleh ilmuwan besar Rusia P.N. Yablokov. Kemudian produknya tidak memiliki inti tertutup, yang muncul jauh kemudian - tahun 1884. Dan dengan munculnya perangkat ini, para ilmuwan menjadi tertarik secara aktif pada arus bolak-balik.

Misalnya, sudah pada tahun 1889, M.O. Dolivo-Dobrovolsky (insinyur listrik Rusia) mengusulkan sistem arus bolak-balik tiga fase. Dia membangun 3 fase pertama

Beberapa tahun kemudian, ahli elektromekanik mempresentasikan karyanya di sebuah pameran di mana berlangsung presentasi saluran tegangan tinggi tiga fasa sepanjang 175 km, di mana listrik berhasil dinaikkan dan diturunkan.

Beberapa saat kemudian, giliran unit oli, karena oli tidak hanya menjadi isolator yang baik, tetapi juga media pendingin yang sangat baik.

Pada abad ke-20, muncul produk yang lebih kompak dan ekonomis. Produsen produknya adalah perusahaan asing. Saat ini, perusahaan dalam negeri juga bergerak di bidang produksi.

Isi:

Trafo termasuk dalam kategori perangkat elektromagnetik statis yang mampu mengubah arus bolak-balik dari satu nilai tegangan menjadi arus bolak-balik dari tegangan lain dengan tetap mempertahankan frekuensi yang sama. Perangkat ini berhasil digunakan dalam jaringan listrik untuk transmisi dan distribusi energi, dan juga merupakan bagian integral dari banyak instalasi listrik. Dalam hal ini, pertanyaan tentang cara kerja transformator, tergantung pada jumlah belitan, fase, metode pendinginan, dan fitur desain lainnya yang menjadi sandaran langsung penggunaan perangkat ini, menjadi sangat relevan.

Aksi transformator step-down

Ada berbagai jenis trafo step-down. Mereka bisa tunggal, ganda atau , yang memungkinkan penggunaannya di berbagai bidang energi. Desain perangkat ini mencakup dua belitan dan inti laminasi, yang pembuatannya menggunakan baja listrik. Ciri khas trafo step-down adalah perbedaan jumlah lilitan pada belitan primer dan sekunder. Untuk menggunakan perangkat dengan benar, Anda harus memiliki pemahaman yang baik tentang cara kerja trafo step-down.

Tegangan yang disuplai ke input transformator menyebabkan munculnya gaya gerak listrik pada belitan, yang pada gilirannya menyebabkan munculnya medan magnet. Sebagai hasil dari persimpangan medan kumparan kedua ini, gaya gerak listrik induksi diri muncul di dalamnya. Di bawah pengaruhnya, tegangan muncul pada kumparan kedua yang berbeda dari kumparan primer dengan perbedaan jumlah belitan pada kedua belitan.

Untuk menentukan parameter yang tepat, perlu dilakukan perhitungan transformator step-down. Harus diingat bahwa terjadinya gaya gerak listrik induksi diri hanya mungkin terjadi di bawah pengaruh tegangan bolak-balik. Oleh karena itu, semua jaringan listrik rumah tangga hanya beroperasi pada.

Dalam kondisi modern, kebutuhan untuk mengubah tegangan tinggi menjadi tegangan rendah semakin meningkat. Hal ini disebabkan pembangkit listrik menghasilkan arus tegangan tinggi untuk memenuhi kebutuhan suatu daerah tertentu. Oleh karena itu, di setiap bagian tersebut, tegangan awal diubah menjadi nilai yang dapat diterima untuk digunakan dalam kondisi rumah tangga. Selain itu, trafo step-down cukup sering digunakan di lingkungan rumah tangga untuk mengadaptasi perangkat bertegangan rendah ke arus listrik 220V. Mereka adalah elemen struktural dari berbagai catu daya, adaptor, stabilisator, dan perangkat serupa lainnya.

Saat membeli trafo step-down, Anda harus memperhatikan parameter seperti daya dan jumlah lilitan pada kedua belitan. Penting untuk memperhitungkan indikator penting - rasio transformasi tegangan. Parameter ini tergantung pada rasio jumlah belitan pada belitan primer dan sekunder transformator. Dengan demikian, rasio tegangan pada kedua belitan ditentukan.

Pada transformator step-down, jumlah lilitan pada belitan primer melebihi jumlah lilitan pada belitan sekunder, sehingga menghasilkan tegangan keluaran yang berkurang. Beberapa perangkat memiliki banyak pin, artinya ada beberapa grup koneksi sekaligus. Pembentukan rangkaian yang diinginkan di dalamnya dilakukan tergantung pada besarnya arus masukan dan keluaran. Transformator semacam itu bersifat universal dan multifungsi, sangat populer di kalangan konsumen.

Prinsip kerja trafo tegangan

Fungsi utama trafo tegangan adalah mengubah energi sumber menjadi nilai tegangan yang diinginkan. Perangkat ini hanya dapat beroperasi pada tegangan bolak-balik dengan frekuensi konstan.

Menurut rasio transformasi, ada tiga jenis transformator tegangan:

Ke bawah. Pada perangkat ini, tegangan keluaran lebih kecil dari tegangan masukan. Digunakan dalam catu daya, stabilisator, dll.
Mempromosikan. Di sini arus keluaran lebih besar dari arus masukan. Terutama digunakan dalam perangkat amplifikasi.
Koordinator. Pengoperasian perangkat ini terjadi tanpa perubahan parameter tegangan, semua tindakan hanya dibatasi oleh isolasi galvanik. Digunakan di rangkaian penguat audio.

Untuk menggunakan desain ini atau itu dengan benar, Anda perlu mengetahui secara pasti cara kerja trafo arus. Diketahui apa dasar pengoperasian perangkat ini. Untuk mengurangi kerugian selama proses transformasi dan memaksimalkan transfer energi, inti magnetik digunakan pada transformator. Desainnya memiliki satu kumparan primer, sedangkan kumparan sekunder ada beberapa, tergantung tujuan masing-masing perangkat.

Setelah arus bolak-balik muncul pada belitan primer, fluks magnet muncul pada rangkaian magnet, membangkitkan tegangan pada belitan sekunder. Parameter utamanya adalah rasio transformasi, sama dengan rasio tegangan pada belitan primer terhadap tegangan pada belitan sekunder. Jumlah lilitan pada kumparan pertama dan kedua dikorelasikan dengan cara yang sama.

Dengan menggunakan koefisien ini, parameter dihitung untuk transformator tertentu. Misalnya, jika terdapat 2000 lilitan pada belitan primer, dan 100 lilitan pada belitan sekunder, maka rasio transformasinya akan sama dengan 20. Oleh karena itu, dengan tegangan listrik masukan 240 V, tegangan keluarannya adalah 12 V. dengan cara yang sama, jumlah belitan yang diperlukan ditentukan untuk nilai tegangan input dan output tertentu.

Salah satu jenis perangkat tersebut, yang banyak digunakan dalam praktik, adalah transformator pengukur tegangan. Mereka digunakan pada peralatan yang mengkonsumsi arus tinggi dan tegangan operasi tinggi untuk tujuan pengukuran kontrol. Dengan bantuan perangkat ini, nilai yang diukur dikurangi ke tingkat yang memungkinkan dilakukannya pengukuran yang diperlukan.

Perangkat statis elektromagnetik digunakan untuk membuat dan menerapkan medan magnet. Ada banyak kasus mengapa trafo diperlukan dalam bidang elektronik, rangkaian listrik dan teknik radio. Perangkat ini dilengkapi dengan belitan induktif yang saling berhubungan pada inti magnet. Jaringan berkontribusi pada pembangkitan medan bolak-balik, dan transformator, menggunakan induksi elektromagnetik, memberikan nilai konstan saat ini tanpa mengubah frekuensi.

Definisi dan tujuan

Untuk memberi daya pada perangkat, diperlukan tegangan dengan karakteristik berbeda. Transformator adalah struktur yang menggunakan kerja induktif medan magnet. Gulungan pita atau kawat, disatukan oleh fluks yang sama, menurunkan atau menambah tegangan. TV menggunakan 5 V untuk mengoperasikan transistor dan sirkuit mikro, catu daya ke kinescope memerlukan beberapa kilovolt saat menggunakan generator kaskade.

Gulungan berinsulasi terletak pada inti yang terbuat dari bahan yang termagnetisasi secara spontan dengan nilai tegangan tertentu. Unit lama menggunakan frekuensi listrik yang ada, sekitar 60 Hz. Di sirkuit catu daya modern untuk peralatan listrik, transformator pulsa frekuensi tinggi digunakan. Tegangan bolak-balik tersebut disearahkan dan diubah menggunakan generator menjadi nilai dengan parameter yang ditentukan.

Tegangan distabilkan berkat unit kontrol dengan modulasi lebar pulsa. Semburan frekuensi tinggi ditransmisikan ke transformator, dan nilai stabil diperoleh pada output. Perangkat yang berukuran besar dan berat di masa lalu digantikan oleh perangkat yang ringan dan berukuran kecil. Kinerja linier unit sebanding dengan daya dengan perbandingan 1:4; untuk mengurangi ukuran perangkat, frekuensi arus ditingkatkan.

Perangkat besar digunakan di sirkuit catu daya jika perlu untuk menciptakan tingkat disipasi minimum interferensi frekuensi tinggi, misalnya, untuk memastikan suara berkualitas tinggi.

Desain dan prinsip operasi

Pabrikan memilih aturan dasar pengoperasian unit, tetapi ini tidak mempengaruhi keandalan pengoperasian. Konsepnya berbeda dalam proses pembuatannya. Prinsip pengoperasian trafo didasarkan pada dua ketentuan:

perubahan pergerakan pembawa muatan terarah menciptakan medan gaya magnet bolak-balik;
mempengaruhi aliran daya yang ditransmisikan melalui kumparan menghasilkan gaya gerak listrik dan induksi.

Perangkat ini terdiri dari bagian-bagian berikut:

penggerak magnetis;
gulungan atau gulungan;
dasar pengaturan belokan;
bahan isolasi;
sistem pendingin;
elemen pengikat, akses, perlindungan lainnya.

Pengoperasian transformator dilakukan sesuai dengan jenis desain dan kombinasi inti dan belitan. Pada tipe batang, konduktor tertutup dalam belitan dan sulit dilihat. Terlihat putaran spiral, bagian atas dan bawah inti terlihat, sumbu terletak vertikal. Bahan penyusun kumparan harus menghantarkan listrik dengan baik.

Pada produk tipe lapis baja, batang menyembunyikan sebagian besar putaran, ditempatkan secara horizontal atau vertikal. Desain transformator toroidal menyediakan lokasi dua belitan independen pada inti magnet tanpa sambungan listrik satu sama lain.

Sistem magnetik

Terbuat dari baja trafo paduan, ferit, permalloy dengan tetap mempertahankan bentuk geometris untuk menghasilkan medan magnet unit. Konduktor dibuat dari pelat, pita, tapal kuda, dan dibuat dengan mesin press. Bagian tempat belitan berada disebut batang. Kuk adalah elemen tanpa putaran yang melengkapi rangkaian.

Prinsip pengoperasian trafo bergantung pada tata letak rak, yang dapat berupa:

datar - sumbu kuk dan inti berada pada bidang yang sama;
spasial - elemen memanjang disusun di permukaan yang berbeda;
simetris - konduktor dengan bentuk, ukuran dan desain yang sama ditempatkan pada semua kuk dengan cara yang sama seperti yang lain;
asimetris - rak individu berbeda dalam penampilan, dimensi dan ditempatkan di posisi berbeda.

Jika diasumsikan arus searah mengalir melalui belitan yang disebut belitan primer, maka kawat magnet dibuat terbuka. Dalam kasus lain, inti tertutup, berfungsi untuk menutup saluran listrik.

Gulungan

Mereka dibuat dalam bentuk sekumpulan lilitan yang disusun pada konduktor persegi. Bentuknya digunakan untuk pengoperasian yang efisien dan meningkatkan faktor pengisian di jendela sirkuit magnetik. Apabila diperlukan penambahan penampang inti, maka dibuat dalam bentuk dua elemen sejajar untuk mengurangi terjadinya arus eddy. Setiap konduktor tersebut disebut inti.

Batangnya dibungkus kertas dan dilapisi dengan pernis enamel. Kadang-kadang dua inti yang disusun secara paralel dibungkus dalam isolasi yang sama, himpunan tersebut disebut kabel. Gulungan dibedakan berdasarkan tujuannya:

yang utama - arus bolak-balik disuplai ke mereka, dan arus listrik yang dikonversi keluar;
mengatur - mereka menyediakan keran untuk transformasi tegangan pada arus rendah;
bantu - berfungsi untuk mensuplai jaringannya dengan daya yang lebih kecil dari nilai pengenal transformator dan membiaskan rangkaian dengan arus searah.

Metode pembungkus:

belitan biasa - putaran dibuat searah sumbu sepanjang seluruh konduktor, putaran berikutnya dililit dengan rapat, tanpa celah;
pembungkus sekrup - pembungkus multi-lapis dengan celah di antara cincin atau elemen yang berdekatan tumpang tindih;
pembungkusan cakram - baris spiral dilakukan secara berurutan, dalam lingkaran pembungkusan dilakukan secara radial ke arah dalam dan luar;
spiral foil terbuat dari lembaran lebar aluminium dan tembaga, yang ketebalannya berkisar antara 0,1-2 mm.

Legenda

Untuk memudahkan membaca diagram trafo, terdapat tanda khusus. Inti digambar dengan garis tebal, angka 1 menunjukkan belitan primer, belitan sekunder ditunjukkan dengan angka 2 dan 3.

Dalam beberapa skema, garis inti memiliki ketebalan yang sama dengan garis setengah lingkaran pembungkus. Sebutan bahan batang bermacam-macam:

Inti magnet yang terbuat dari ferit digambar dengan garis tebal;
inti baja dengan celah magnet digambar dengan garis tipis dengan celah di tengahnya;
sumbu dielektrik magnet ditunjukkan dengan garis putus-putus tipis;
Pada diagram batang tembaga tampak seperti garis sempit dengan lambang bahan menurut tabel periodik.

Untuk menyorot keluaran kumparan, titik-titik tebal digunakan; sebutan untuk induksi sesaat juga sama. Digunakan untuk menunjuk unit perantara dalam generator kaskade untuk menunjukkan antifase. Tempatkan titik-titik jika Anda perlu menentukan polaritas selama perakitan dan arah belitan. Jumlah belitan pada belitan primer ditentukan secara kondisional, seperti halnya jumlah setengah lingkaran yang tidak terstandarisasi; ada proporsionalitas, tetapi tidak diperhatikan secara ketat.

Karakter utama

Mode idle digunakan ketika rangkaian sekunder transformator terbuka; tidak ada tegangan di dalamnya. Arus melewati kumparan primer, dan terjadi magnetisasi reaktif. Dengan menggunakan operasi idle, efisiensi, indeks transformasi, dan kerugian inti ditentukan.

Pengoperasian di bawah beban melibatkan menghubungkan sumber daya ke sirkuit primer, di mana arus operasi total dan arus tanpa beban mengalir. Beban dihubungkan ke rangkaian sekunder transformator. Modus ini biasa terjadi.

Fase hubung singkat terjadi jika resistansi spiral sekunder adalah satu-satunya beban. Dalam mode ini, kerugian pemanasan kumparan di sirkuit ditentukan. Parameter transformator diperhitungkan dalam sistem penggantian perangkat dengan mengatur resistansi.

Rasio daya yang dikonsumsi dan daya keluaran menentukan efisiensi transformator.

Daerah aplikasi

Peralatan rumah tangga bersentuhan dengan tanah melalui kabel netral. Kontak simultan oleh konsumen arus fasa dan rangkaian nol menyebabkan korsleting dan cedera. Menghubungkan melalui trafo isolasi memungkinkan Anda melindungi seseorang, karena belitan sekunder tidak bersentuhan dengan tanah.

Unit pulsa digunakan untuk mengirimkan impuls persegi panjang dan mengubah sinyal pendek di bawah beban. Pada keluaran, polaritas dan amplitudo arus berubah, tetapi tegangan tetap tidak berubah.

Alat ukur DC adalah penguat magnet. Pergerakan terarah elektron berdaya rendah membantu mengubah tegangan bolak-balik. Penyearah menyuplai energi konstan dan bergantung pada nilai listrik masukan.

Unit daya banyak digunakan pada generator arus dan listrik kecil, kinerja mesin diesel rata-rata. Transformator dipasang secara seri dengan beban, perangkat dihubungkan ke sumber melalui belitan primer, dan rangkaian sekunder menghasilkan energi yang dikonversi. Nilai arus keluaran berbanding lurus dengan beban. Peralatan dengan 3 batang magnet digunakan jika generatornya tiga fasa.

Unit pembalik memiliki transistor dengan konduktivitas yang sama dan hanya memperkuat sebagian sinyal pada keluaran. Untuk mengubah tegangan sepenuhnya, pulsa diterapkan ke kedua transistor.

Peralatan pencocokan digunakan untuk menyambung ke perangkat elektronik dengan resistansi tinggi pada input dan output beban dengan transmisi listrik rendah. Satuan ini berguna pada saluran frekuensi tinggi, di mana perbedaan nilai menyebabkan hilangnya energi.

Jenis transformator

Klasifikasi transformator tergantung pada arus pengenal pada rangkaian primer dan sekunder. Pada tipe umum, indikatornya berada pada kisaran 1-5 A.

Unit pemisahan tidak menyediakan sambungan kedua spiral. Peralatan ini menyediakan isolasi galvanik, yaitu transmisi pulsa secara non-kontak. Tanpanya, arus yang mengalir antar rangkaian hanya dibatasi oleh hambatan, yang tidak diperhitungkan karena nilainya yang kecil.

Trafo pencocokan menyediakan pencocokan berbagai nilai resistansi untuk meminimalkan distorsi bentuk pulsa keluaran. Berfungsi untuk mengatur isolasi galvanik.

Sebelum mengetahui jenis trafo daya apa saja yang ada, perlu diketahui bahwa trafo tersebut diproduksi untuk bekerja dengan jaringan berdaya tinggi. Perangkat AC mengubah tingkat energi dalam instalasi penerima dan beroperasi di area dengan keluaran dan laju perubahan listrik yang tinggi.

Trafo putar tidak sama dengan peralatan berputar - mesin untuk mengubah sudut putaran menjadi tegangan rangkaian, di mana efisiensinya bergantung pada kecepatan putaran. Perangkat mentransmisikan impuls listrik ke bagian peralatan yang bergerak, misalnya ke kepala VCR. Inti ganda dengan belitan terpisah, salah satunya berputar mengelilingi yang lain.

Unit oli menggunakan pendingin koil dengan oli trafo khusus. Mereka memiliki sirkuit magnetik tipe tertutup. Berbeda dengan spesies udara, mereka dapat berinteraksi dengan jaringan berkekuatan tinggi.

Trafo las untuk mengoptimalkan pengoperasian peralatan, mengurangi tegangan dan menciptakan arus frekuensi tinggi. Hal ini terjadi karena perubahan nilai reaktansi induktif atau tanpa beban. Pengaturan langkah dilakukan dengan susunan belitan listrik pada konduktor.