Najenostavnejša je naprava, sestavljena iz jeklenega jedra in dveh navitij (slika 1). Ko se na primarno navitje dovaja izmenična napetost, se v sekundarnem navitju inducira EMF enake frekvence. Če na sekundarno navitje priključite nek električni sprejemnik, se v njem pojavi električni tok in na sekundarnih sponkah transformatorja se vzpostavi napetost, ki je nekoliko manjša od EMF in je v relativno majhni meri odvisna od obremenitve. Razmerje med primarno in sekundarno napetostjo (transformacijsko razmerje) je približno enako razmerju števila ovojev primarnega in sekundarnega navitja.
riž. 1. Načelo zasnove enofaznega dvonavitnega transformatorja. 1 primarno navitje, 2 sekundarna navitja, 3 jedra. U1 primarna napetost, U2 sekundarna napetost, I1 primarni tok, I2 sekundarni tok, F magnetni pretok
Najenostavnejši simboli transformatorjev so prikazani na sl. 2; Zaradi jasnosti so lahko različna navitja transformatorja predstavljena v različnih barvah, kot je na sliki.
riž. 2. Simbol transformatorja v podrobnih (veččrtnih) diagramih (a) in v diagramih električnega omrežja (b)
Transformatorji so lahko enofazni ali večfazni, sekundarnih navitij pa je lahko več. Električna omrežja običajno uporabljajo trifazne transformatorje z enim ali dvema sekundarnima navitjema. Če sta primarni in sekundarni napetosti relativno blizu drug drugemu, se lahko uporabijo avtotransformatorji z enim navitjem, katerih sheme so prikazane na sl. 3.
riž. 3. Shematski diagrami stopenjskih (a) in stopenjskih (b) avtotransformatorjev
Najpomembnejše ocene transformatorja so njegova nazivna primarna in sekundarna napetost, nazivni primarni in sekundarni tok ter nazivna sekundarna navidezna moč (nazivna moč). Transformatorji so lahko izdelani tako za zelo nizko moč (na primer za mikroelektronska vezja) kot za zelo veliko moč (na primer za močnostne sisteme), ki pokrivajo razpon moči od 0,1 mVA do 1000 MVA.
Izgube energije transformatorja – izgube bakra zaradi upora navitja in izgube železa zaradi vrtinčnih tokov in histereze jedra – so običajno tako majhne, da je učinkovitost transformatorja običajno večja od 99 %. Kljub temu je lahko nastajanje toplote v močnih transformatorjih tako močno, da se je treba zateči k učinkovitim metodam odvajanja toplote. Najpogosteje je aktivni del transformatorja nameščen v rezervoarju, napolnjenem z mineralnim (transformatorskim) oljem, ki se po potrebi napaja s prisilnim zračnim ali vodnim hlajenjem. Z močjo do 10 MVA (včasih tudi več) se lahko uporabljajo tudi suhi transformatorji, katerih navitja so običajno zalita z epoksi smolo. Glavni prednosti suhih transformatorjev sta večja požarna varnost in odprava iztekanja transformatorskega olja, zato jih je mogoče brez ovir vgraditi v katerikoli del zgradbe, tudi v katerokoli nadstropje. Za merjenje spremenljivega toka ali napetosti (zlasti v primeru velikih tokov in visokih napetosti) se pogosto uporabljajo instrumentalni transformatorji.
Zasnova napetostnega transformatorja se načeloma ne razlikuje od energetskih transformatorjev, vendar deluje v načinu blizu prostega teka; Koeficient transformacije je v tem primeru precej konstanten. Nazivna sekundarna napetost takih transformatorjev je običajno 100 V. Sekundarno navitje tokovnega transformatorja je idealno kratkostično in sekundarni tok je takrat sorazmeren primarnemu. Nazivni sekundarni tok je običajno 5 A, včasih pa je lahko tudi manjši (npr. 1 A). Primeri simbolov tokovnih transformatorjev so prikazani na sl. 4.
riž. 4. Simbol tokovnega transformatorja v razširjenih diagramih (a) in v enovrstičnih diagramih (b)
Prvi se lahko šteje za indukcijski obroč, ki ga je izdelal Michael Faraday, sestavljen iz obročastega jeklenega jedra in dveh navitij, s pomočjo katerega je 29. avgusta 1831 odkril pojav elektromagnetne indukcije (slika 5). Med hitrim prehodnim procesom, ki se pojavi, ko se primarno navitje, priključeno na vir enosmernega toka, vklopi ali izklopi, se v sekundarnem navitju inducira impulzna emf. Tako napravo lahko zato imenujemo impulzni ali prehodni transformator.
riž. 5. Princip prehodnega transformatorja Michaela Faradaya. i1 primarni tok, i2 sekundarni tok, t čas
Na podlagi Faradayevega odkritja je učitelj fizike na kolidžu Margnooth pri Dublinu (Dublin, Irska) Nicholas Callan (1799–1864) leta 1836 izdelal indukcijsko tuljavo (iskrilni induktor), sestavljeno iz sekalnika in transformatorja; Ta naprava je omogočila pretvorbo enosmernega toka v visokonapetostni izmenični tok in povzročila dolge iskre. Indukcijske tuljave so se začele hitro izboljševati in so se v 19. stoletju pogosto uporabljale pri preučevanju električnih razelektritev. To lahko vključuje tudi vžigalne tuljave sodobnih avtomobilov. Prvi transformator za izmenični tok je leta 1876 patentiral ruski elektrotehnik Pavel Yablochkov, ki je živel v Parizu, in ga uporabil v napajalnih tokokrogih svojih obločnic. Jedro Yablochkovega transformatorja je bil raven snop jeklenih žic, zaradi česar magnetno vezje ni bilo zaprto, kot Faradayjevo, ampak odprto, in tak transformator ni bil uporabljen v drugih napravah. Leta 1885 so elektroinženirji tovarne Ganz & Co. v Budimpešti Max Deri (172 1854–1938), Otto Titus Blathy (1860–1939) in Karoly Zipernovsky (1853–1942) izdelali transformator s toroidnim žičnim jedrom in hkrati Čas je razvil sistem distribucije električne energije z izmeničnim tokom, ki temelji na uporabi teh transformatorjev. Transformator s še boljšimi lastnostmi, katerega jedro je bilo sestavljeno iz jeklene pločevine v obliki črke E in I, je istega leta ustvaril ameriški elektrotehnik William Stanley (1858–1916), po katerem se je začel hiter razvoj izmeničnega toka. sistemi so se začeli tako v Evropi kot v Ameriki. Prvi trifazni transformator je leta 1889 zgradil Mikhail Dolivo-Dobrovolsky.
Ime "transformator" izhaja iz latinske besede "transformare", kar pomeni "preoblikovati, transformirati". Prav to je njegovo bistvo - pretvorba z magnetno indukcijo izmeničnega toka ene napetosti v izmenični tok druge napetosti, vendar podobne frekvence. Glavni namen transformatorja je uporaba v električnih omrežjih in napajalnikih za različne naprave.
Naprava in princip delovanja
Transformator je naprava za pretvorbo izmeničnega toka in napetosti, brez gibljivih delov.
Transformatorska naprava je sestavljena iz ene ali več ločenih žičnih, včasih tračnih, tuljav (navitij), ki jih pokriva en sam magnetni tok. Tuljave so običajno navite okoli jedra (magnetnega jedra). Običajno je izdelan iz feromagnetnega materiala.
Na sliki je shematično prikazan princip delovanja transformatorja.
Slika prikazuje, da je primarno navitje priključeno na vir izmeničnega toka, drugo (sekundarno) pa na breme. V tem primeru v zavojih primarnega navitja teče izmenični tok, njegova vrednost je I1. In obe tuljavi sta obdani z magnetnim tokom F, ki v njiju proizvaja elektromotorno silo.
Če je sekundarno navitje brez obremenitve, se ta način delovanja pretvornika imenuje "prosti tek". Ko je sekundarna tuljava pod obremenitvijo, v njej nastane tok I2 pod delovanjem elektromotorne sile.
Izhodna napetost je neposredno odvisna od števila ovojev na tuljavah, jakost toka pa je odvisna od premera (preseka) žice. Z drugimi besedami, če imata obe tuljavi enako število ovojev, bo izhodna napetost enaka vhodni napetosti. In če na sekundarni tuljavi navijete 2-krat več obratov, bo izhodna napetost postala 2-krat višja od vhodne.
Nastali tok je odvisen tudi od premera žice za navijanje. Na primer, z veliko obremenitvijo in majhnim premerom žice lahko pride do pregrevanja navitja, motenj celovitosti izolacije in celo popolne odpovedi transformatorja.
Da bi se izognili takim situacijam, so bile sestavljene tabele za izračun pretvornika in izbiro premera žice za določeno izhodno napetost.
Razvrstitev po vrsti
Transformatorji so običajno razvrščeni po več merilih: po namenu, po načinu namestitve, po vrsti izolacije, po uporabljeni napetosti itd. Razmislimo o najpogostejših vrstah naprav.
Močnostni pretvorniki
Ta vrsta naprave se uporablja za dovod in sprejem električne energije v in iz daljnovodov z napetostjo do 1150 kW. Od tod tudi ime - moč. Te naprave delujejo pri nizkih frekvencah - približno 50–60 Hz. Njihove konstrukcijske značilnosti so, da lahko vsebujejo več navitij, ki se nahajajo na oklepnem jedru iz električnega jekla. Poleg tega se nizkonapetostne tuljave lahko napajajo vzporedno.
Ta naprava se imenuje transformator z deljenim navitjem. Običajno so močnostni transformatorji nameščeni v posodi s transformatorskim oljem, najmočnejše enote pa se hladijo z aktivnim sistemom. Za namestitev na transformatorskih postajah in elektrarnah se uporabljajo trifazne naprave z močjo do 4 tisoč kVA. So najbolj razširjeni, saj so izgube v njih zmanjšane za 15% v primerjavi z enofaznimi.
Avtotransformatorji (LATR)
To je posebna vrsta nizkofrekvenčne naprave. V njem je sekundarno navitje hkrati del primarnega in obratno. To pomeni, da so tuljave povezane ne le magnetno, ampak tudi električno. Iz istega navitja dobimo različne napetosti, če je narejenih več zaključkov. Z uporabo manj žic se stroški naprave zmanjšajo. Vendar pa ni galvanske izolacije navitij, kar je pomembna pomanjkljivost.
Avtotransformatorji so našli uporabo v visokonapetostnih omrežjih in v avtomatskih krmilnih napravah za zagon AC motorjev. Priporočljivo jih je uporabljati pri nizkih transformacijskih razmerjih. LATR se uporablja za regulacijo napetosti v laboratorijskih pogojih.
Tokovni transformatorji
V takšnih napravah je primarno navitje priključeno neposredno na vir toka, sekundarno navitje pa je priključeno na naprave z nizko notranjo upornostjo. To so lahko zaščitne ali merilne naprave. Najpogostejši tip tokovnega transformatorja je merilni.
Sestavljen je iz jedra iz laminiranega silikonskega hladno valjanega elektrotehničnega jekla, na katerega je navito eno ali več ločenih sekundarnih navitij. Medtem ko je primarni lahko preprosto vodilo ali žica z izmerjenim tokom skozi okno magnetnega vezja. Na tem principu delujejo na primer tokovne klešče. Glavna značilnost transformatorskega toka je razmerje transformacije.
Takšni pretvorniki so varni in so zato našli uporabo pri merjenju toka in v relejnih zaščitnih vezjih.
Impulzni pretvorniki
V sodobnem svetu so impulzni sistemi skoraj v celoti nadomestili težke nizkofrekvenčne transformatorje. Običajno je impulzna naprava izdelana na feritnem jedru različnih oblik in velikosti:
- prstan;
- jedro;
- skodelica;
- v obliki črke W;
- V obliki črke U.
Premoč takšnih naprav je nedvomna - lahko delujejo na frekvencah do 500 kHz ali več.
Ker gre za visokofrekvenčno napravo, se njene dimenzije z naraščajočo frekvenco bistveno zmanjšajo. Na navitju se porabi manjša količina žice in za pridobitev visokofrekvenčnega toka v prvem tokokrogu je dovolj, da preprosto priključite poljski ali bipolarni tranzistor.
Obstaja veliko več vrst transformatorjev: izolacijski, ujemajoči, temenski transformatorji, dvojne dušilke itd. Vsi se pogosto uporabljajo v sodobni industriji.
Področje uporabe naprav
Danes si je morda težko predstavljati področje znanosti in tehnologije, kjer se ne uporabljajo transformatorji. Široko se uporabljajo za naslednje namene:
Na podlagi različnih naprav in vrst namenov transformatorjev je mogoče trditi, da danes so nenadomestljivi, naprave, ki se uporabljajo skoraj povsod, zaradi česar sta zagotovljena stabilnost in doseganje vrednosti napetosti, ki jih zahteva potrošnik, tako za civilna omrežja kot za industrijska omrežja.
Princip delovanja:
- Naprava ima 2 navitja, imenujemo jih primarni in sekundarni. Samo primarno navitje je priključeno na zunanji vir, medtem ko je sekundarno navitje namenjeno razbremenitvi napetosti.
- Vključno s primarnim navitjem v električnem omrežju, v magnetnem krogu iz primarnega navitja nastane magnetno polje (izmenično), zaradi česar nastane tok sekundarnega navitja, če je zaprt skozi sprejemnik.
- Sinhrono v primarnem ovoju nastane obremenitveni tok.
- Od tod izvira preobrazba. električne energije, ko jo primarno omrežje oddaja sekundarnemu. Posledično bo sprejemnik prejel vrednost, za katero je naprava zasnovana.
shema dela Pojav medsebojne indukcije je osnova za delovanje transformatorja:
- Izboljšati magnetna povezava 2 navitij, sta nameščena na magnetnem jedru jeklene konstrukcije.
- Po svoje, izolacija ni narejena samo med njimi, ampak tudi z magnetnim vezjem.
- Vsako navijanje ima svojo oznako. Če je navitje z visoko napetostjo, je označeno (VN), nizko - (LV).
- Primarno navijanje je priključen na napajalnik, sekundarni pa na sprejemnik.
Napetost na tuljavah ima različne vrednosti, vrednost na tuljavah pa je odvisna od namena uporabe naprave:
- Povečevalni transformator bo imela manjšo napetost na primarnem ovoju kot na drugem.
- Spustna naprava, ravno obratno je res.
Njihova uporaba je različna:
- Na dolge razdalje uporabljajo se ojačevalne naprave.
- Če morate razdeliti električne energije porabnikom – zmanjševanje.
Obstajajo naprave s 3 navitji, ko je potrebno pridobiti ne le visoko in nizko napetost, temveč tudi povprečno vrednost (MV).
Tudi tuljave takšne naprave so ločene druga od druge in so povezane z električno energijo z eno tuljavo, medtem ko sta drugi 2 povezani z različnimi sprejemniki:
- Obloge so cilindrične oblike in se izvajajo z navijanjem bakrene žice okroglega prereza za majhne tokove.
- Za visok tok Uporabljajo se pnevmatike s pravokotnim prečnim prerezom.
- Na magnetnem jedru Ovoj je izdelan za nizko napetost, saj je enostavno izoliran v primerjavi z ovojem visoke stopnje.
- Samo jedro izvedeno v okrogli obliki, če je embalaža v obliki valja. To se naredi za zmanjšanje nemagnetnih rež in zmanjšanje dolžine tuljav. Zato se bo zmanjšala tudi masa bakra na določeno površino prečnega prereza okroglega magnetnega kroga.
- Okrogla palica je podvržen zapletenemu postopku sestavljanja iz jeklene pločevine. Za poenostavitev naloge visokonapetostne naprave uporabljajo palice s stopničastim prečnim prerezom, ko njihovo število doseže le 17 kosov.
- V močnih enotah Za hlajenje magnetnega jedra so nameščeni dodatni prezračevalni kanali. To dosežemo tako, da jih postavimo pravokotno in vzporedno s površino jeklenih pločevin.
- V manj zmogljivih napravah jedro je izdelano s pravokotnim presekom.
Namen in vrste
trifazni transformator Transformator lahko imenujemo pretvornik ene vrednosti napetosti ali toka v drugo.
Lahko so:
- trifazni;
- enofazni;
- navzdol;
- povečanje;
- merjenje itd.;
Namen naprave: prenaša in distribuira električno energijo odjemalcem.
Naprava vsebuje aktivne komponente: tuljava in magnetno jedro. Po drugi strani pa je jedro lahko palica ali oklep. Uporabljajo hladno valjano toplo valjano elektro jeklo.
Uporabljena embalaža je neprekinjena, vijačna, cilindrična, diskasta.
Med sodobnimi izdelki je mogoče opaziti naslednje:
- toroidni;
- oklepno;
- palica;
Imajo podobne lastnosti, z visoko zanesljivostjo. Edina stvar, ki jih razlikuje, je način izdelave.
Pri palični različici je tuljava navita okoli jedra, pri oklepni izvedbi pa je vstavljena v jedro. Zato je v paličastem tipu oblazinjenje vidno in se nahaja le vodoravno, v oklepnem tipu pa je skrito, vendar ga je mogoče postaviti vodoravno in navpično.
Ne glede na vrsto, ki jo upoštevamo, ima 3 komponente:
- hladilni sistem;
- zavijanje;
- magnetno vezje;
Zahvaljujoč napravam je mogoče znatno povečati napetost, ki prihaja iz elektrarn na velike razdalje, medtem ko bodo izgube energije vzdolž žic minimalne. Na podlagi navedenega je možna uporaba žic na daljnovodih z manjšo površino prečnega prereza.
Potrošnik lahko tudi zmanjša porabo energije iz visokonapetostnih vodov na nazivne vrednosti (380, 220, 127 V).
Obseg in vrste
transformator v tv Gospodinjski transformatorji ščitijo opremo med napetostnimi sunki.
Zato se uporabljajo v naslednjih napravah:
- pri razsvetljavi;
- osciloskopi;
- televizorji;
- radijski aparati;
- merilne naprave itd.;
Varilne enote, ki ločujejo električno in varilno omrežje, se aktivno uporabljajo v varilnih in elektrotermičnih konstrukcijah, kjer uspešno znižajo napetost na zahtevane vrednosti.
V elektroenergetskem omrežju se uporabljajo agregati na kurilno olje z napetostjo 6 in 10 kV.
Veliko avtomatskih modelov uporablja transformatorje, kjer napetost na tuljavah ni sesalna.
Vrste:
- Vrtenje. Signal se prenaša na predmete, ki se vrtijo. Na primer videorekorder, kjer se signal prenaša na boben sklopa magnetne glave. Tukaj sta 2 polovici magnetnega vezja in njuna rotacija poteka z minimalno vrzeljo med seboj. Na podlagi tega je uresničena visoka hitrost vrtljajev, pri kontaktni signalni metodi pa se zdi, da ni mogoče doseči takšnega učinka.
- Temenski transformator. V tej možnosti se sinusna napetost pretvori v konice, ki imajo konično obliko. Aktivno se uporabljajo pri krmiljenju tiristorjev, pa tudi elektronskih in polprevodniških naprav.
- Koordinator. Sodeluje pri usklajevanju uporov v različnih intervalih elektronskega vezja, medtem ko je oblika signala minimalno popačena. Galvanska ločitev med conami vezja je sinhrono zagotovljena.
- Delitev. Tu 2 navitja med seboj nista električno povezana. Ta shema omogoča povečanje varnosti električnih omrežij. Ko pride do nenamernega hkratnega dotika dela pod napetostjo in tal, se ustvari galvanska izolacija električnega tokokroga.
- utrip. Pri tej možnosti se pulzni signali pretvorijo v zelo kratkem času (desetine mikrosekund), medtem ko je ukrivljenost pulzne konfiguracije minimalna.
- Po napetosti. Tu pride do pretvorbe visoke napetosti v nizko napetost. Ta možnost vam omogoča izolacijo merilnih in logičnih vezij od visoke napetosti.
- Po toku. Ta vrsta meri visokotokovna vezja. Na primer pri načrtovanju relejnih plošč elektroenergetskih sistemov. Zato veljajo dokaj stroge zahteve glede natančnosti.
- Avtotransformator. Pri tem tipu sta oba navitja povezana neposredno. Posledično se ustvari električna in elektromagnetna povezava, kar pojasnjuje visoko učinkovitost te vrste. Pomanjkljivost takšne naprave je pomanjkanje izolacije, to je, da ni galvanske izolacije.
- Moč. Ta možnost se uporablja s spremenljivim tokom in pretvarja električno energijo v inštalacijah in električnih omrežjih. Ta vrsta se pogosto uporablja na visokonapetostnih daljnovodih (35-750 kV), mestnih električnih omrežjih (10 in 6 kV).
- Dvojni plin. Prisotnost 2 enakih ovojev omogoča pridobitev učinkovitejšega plina od običajnega. Uporabljajo se na vhodu filtra v napajalniku, pa tudi v avdio opremi.
- Transfluxor. Preostala magnetizacija magnetne žice je velika, kar omogoča uporabo za shranjevanje informacij.
Malo zgodovine
Izum transformatorjev se je začel leta 1876, veliki ruski znanstvenik P.N. Yablokov. Potem njegov izdelek ni imel zaprtega jedra, ki se je pojavil veliko kasneje - 1884. In s prihodom naprave so se znanstveniki začeli aktivno zanimati za izmenični tok.
Na primer, že leta 1889 je M.O. Dolivo-Dobrovolsky (ruski elektrotehnik) je predlagal trifazni sistem izmeničnega toka. Zgradil je prvo 3-faz
Nekaj let kasneje je elektromehanik svoje delo predstavil na razstavi, kjer je potekala predstavitev trifaznega visokonapetostnega voda v dolžini 175 km, kjer so uspešno povečali in zmanjšali elektriko.
Nekoliko kasneje so prišle na vrsto oljne enote, saj se je olje izkazalo ne le kot dober izolator, temveč tudi kot odličen hladilni medij.
V 20. stoletju so se pojavili bolj kompaktni in ekonomični izdelki. Proizvajalci izdelkov so bila tuja podjetja. Trenutno se s proizvodnjo ukvarjajo tudi domača podjetja.
Vsebina:Transformator spada v kategorijo statičnih elektromagnetnih naprav, ki so sposobne pretvoriti izmenični tok ene vrednosti napetosti v izmenični tok druge napetosti ob ohranjanju enake frekvence. Te naprave se uspešno uporabljajo v električnih omrežjih za prenos in distribucijo energije, so pa tudi sestavni del številnih električnih inštalacij. V zvezi s tem postane še posebej pomembno vprašanje, kako deluje transformator, odvisno od števila navitij, faz, načinov hlajenja in drugih konstrukcijskih značilnosti, od katerih je neposredno odvisna uporaba teh naprav.
Delovanje padajočega transformatorja
Obstajajo različne vrste padajočih transformatorjev. Lahko so eno-, dvo- ali , kar omogoča njihovo uporabo na različnih področjih energetike. Zasnova teh naprav vključuje dva navitja in laminirano jedro, za izdelavo katerega se uporablja električno jeklo. Posebnost padajočega transformatorja je različno število obratov v primarnem in sekundarnem navitju. Za pravilno uporabo naprave morate dobro razumeti, kako deluje padajoči transformator.
Napetost, dovedena na vhod transformatorja, povzroči, da se v navitju pojavi elektromotorna sila, kar posledično vodi do pojava magnetnega polja. Zaradi tega polja, ki prečka zavoje druge tuljave, se v njem pojavi lastna elektromotorna sila samoindukcije. Pod njegovim vplivom se v drugi tuljavi pojavi napetost, ki se od primarne razlikuje po razliki v številu ovojev v obeh navitjih.
Za določitev natančnih parametrov je potrebno izvesti izračune padajočega transformatorja. Upoštevati je treba, da je pojav elektromotorne sile samoindukcije možen le pod vplivom izmenične napetosti. Zato vsa gospodinjska električna omrežja delujejo samo na.
V sodobnih razmerah je vedno večja potreba po pretvorbi visoke napetosti v nizko napetost. To je posledica dejstva, da elektrarne proizvajajo visokonapetostni tok za potrebe določenega območja. Zato se v vsakem takem odseku začetna napetost pretvori v vrednost, ki je sprejemljiva za uporabo v domačih razmerah. Poleg tega se padajoči transformatorji pogosto uporabljajo v domačih razmerah za prilagoditev nizkonapetostnih naprav na omrežni tok 220 V. So strukturni elementi različnih napajalnikov, adapterjev, stabilizatorjev in drugih podobnih naprav.
Pri nakupu padajočega transformatorja bodite pozorni na parametre, kot so moč in število obratov v obeh navitjih. Upoštevati je treba pomemben kazalnik - razmerje transformacije napetosti. Ta parameter je odvisen od razmerja števila ovojev v primarnem in sekundarnem navitju transformatorja. Tako se določi razmerje napetosti na obeh navitjih.
V padajočem transformatorju je število ovojev v primarnem navitju večje od števila ovojev v sekundarnem navitju, kar povzroči zmanjšano izhodno napetost. Nekatere naprave imajo več nožic, kar pomeni, da obstaja več skupin povezav hkrati. Oblikovanje želenega vezja v njih se izvede glede na velikost vhodnega in izhodnega toka. Takšni transformatorji so univerzalni in večnamenski, uživajo široko priljubljenost med potrošniki.
Načelo delovanja napetostnega transformatorja
Glavna funkcija napetostnih transformatorjev je pretvorba energije izvora v želeno vrednost napetosti. Te naprave lahko delujejo le pri izmenični napetosti s konstantno frekvenco.
Glede na transformacijsko razmerje ločimo tri vrste napetostnih transformatorjev:
- Navzdol. V teh napravah je izhodna napetost manjša od vhodne. Uporablja se v napajalnikih, stabilizatorjih itd.
- Promocija. Tukaj je izhodni tok večji od vhodnega. Uporablja se predvsem v ojačevalnih napravah.
- Koordinator. Delovanje teh naprav poteka brez sprememb napetostnih parametrov, vsa dejanja so omejena le z galvansko izolacijo. Uporablja se v vezjih zvočnih ojačevalnikov.
Če želite pravilno uporabiti to ali ono zasnovo, morate natančno vedeti, kako deluje tokovni transformator. Znano je, da je osnova za delovanje teh naprav. Za zmanjšanje izgub med procesom transformacije in maksimiziranje prenosa energije se v transformatorjih uporabljajo magnetna jedra. Zasnova ima eno primarno tuljavo, medtem ko je sekundarnih tuljav več, odvisno od namena posamezne naprave.
Ko se v primarnem navitju pojavi izmenični tok, se v magnetnem vezju pojavi magnetni tok, ki vzbuja napetost v sekundarnem navitju. Glavni parameter je razmerje transformacije, ki je enako razmerju med napetostjo v primarnem navitju in napetostjo v sekundarnem navitju. Število ovojev v prvi in drugi tuljavi je povezano na enak način.
S tem koeficientom se izračunajo parametri za določen transformator. Na primer, če je v primarnem navitju 2000 ovojev in 100 v sekundarnem navitju, bo razmerje transformacije enako 20. Zato bo pri vhodni omrežni napetosti 240 V izhodna napetost 12 V. na enak način se določi potrebno število ovojev za dane vrednosti vhodne in izhodne napetosti.
Ena vrsta takšnih naprav, ki se pogosto uporablja v praksi, so napetostni merilni transformatorji. Uporabljajo se v opremi, ki porablja visoke tokove in visoke obratovalne napetosti za namen nadzornih meritev. S pomočjo teh naprav se izmerjene vrednosti zmanjšajo na raven, ki omogoča izvedbo potrebnih meritev.
Elektromagnetne statične naprave se uporabljajo za ustvarjanje in uporabo magnetnega polja. Obstaja veliko primerov, zakaj je transformator potreben v elektronskih, električnih vezjih in radijski tehniki. Naprava je opremljena z induktivnimi navitji, ki so med seboj povezani na magnetnem jedru. Omrežje prispeva k ustvarjanju izmeničnega polja, transformator pa z uporabo elektromagnetne indukcije daje trenutne konstantne vrednosti brez spreminjanja frekvence.
Opredelitev in namen
Za napajanje naprav so potrebne napetosti različnih karakteristik. Transformator je struktura za uporabo induktivnega dela magnetnega polja. Tračne ali žične tuljave, združene s skupnim tokom, znižajo ali povečajo napetost. Televizor uporablja 5 V za delovanje tranzistorjev in mikrovezij, pri uporabi kaskadnega generatorja napajanje kineskopa zahteva nekaj kilovoltov.
Izolirana navitja se nahajajo na jedru iz spontano magnetiziranega materiala z določeno vrednostjo napetosti. Starejše enote so uporabljale obstoječo omrežno frekvenco, okoli 60 Hz. V sodobnih napajalnih tokokrogih za električne naprave se uporabljajo visokofrekvenčni impulzni transformatorji. Izmenična napetost se popravi in pretvori z generatorjem v vrednost z določenimi parametri.
Napetost se stabilizira zahvaljujoč krmilni enoti s širinsko impulzno modulacijo. Visokofrekvenčni izbruhi se prenašajo na transformator, na izhodu pa se dobijo stabilne vrednosti. Masivnost in težo naprav preteklih let nadomeščata lahkotnost in majhnost. Linearna zmogljivost enote je sorazmerna z močjo v razmerju 1:4; za zmanjšanje velikosti naprave se poveča trenutna frekvenca.
Masivne naprave se uporabljajo v napajalnih tokokrogih, če je potrebno ustvariti minimalno stopnjo disipacije visokofrekvenčnih motenj, na primer pri zagotavljanju visokokakovostnega zvoka.
Zasnova in princip delovanja
Proizvajalec izbere osnovna pravila za delovanje enote, vendar to ne vpliva na zanesljivost delovanja. Koncepti se razlikujejo v procesu izdelave. Načelo delovanja transformatorja temelji na dveh določbah:
- spreminjajoče se gibanje usmerjenih nosilcev naboja ustvarja izmenično magnetno silnico;
- ki vpliva na tok moči, ki se prenaša skozi tuljavo, proizvaja elektromotorno silo in indukcijo.
Naprava je sestavljena iz naslednjih delov:
- magnetni pogon;
- tuljave ali navitja;
- osnova za razporeditev zavojev;
- izolacijski material;
- hladilni sistem;
- drugi elementi pritrjevanja, dostopa, zaščite.
Delovanje transformatorja se izvaja glede na vrsto zasnove in kombinacijo jedra in navitij. Pri paličnem tipu je prevodnik zaprt v navitjih in ga je težko videti. Vidni so spiralni zavoji, vidna sta zgornji in spodnji del jedra, os je nameščena navpično. Material, iz katerega je izdelana tuljava, mora dobro prevajati električni tok.
Pri izdelkih oklepnega tipa palica skriva večino zavojev, nameščena je vodoravno ali navpično. Toroidna zasnova transformatorjev predvideva lokacijo dveh neodvisnih navitij na magnetnem jedru brez električne povezave med seboj.
Magnetni sistem
Izdelano iz legiranega transformatorskega jekla, ferita, permaloja, pri čemer je ohranjena geometrijska oblika za ustvarjanje magnetnega polja enote. Vodnik je izdelan iz plošč, trakov, podkev in izdelan na stiskalnici. Del, na katerem je navitje, se imenuje palica. Jarem je element brez zavojev, ki zaključuje vezje.
Načelo delovanja transformatorja je odvisno od postavitve stojala, ki je lahko:
- ravno - osi jarmov in jeder so v eni ravnini;
- prostorski - vzdolžni elementi so razporejeni v različnih površinah;
- simetrični - vodniki enake oblike, velikosti in dizajna so nameščeni na vseh jarmih na enak način kot drugi;
- asimetrični - posamezni regali se razlikujejo po videzu, dimenzijah in so nameščeni v različnih položajih.
Če predpostavimo, da enosmerni tok teče skozi navitje, ki se imenuje primarno navitje, potem je magnetna žica odprta. V drugih primerih je jedro zaprto, služi za zapiranje daljnovodov.
Navitja
Izdelani so v obliki niza zavojev, razporejenih na kvadratnih vodnikih. Oblika se uporablja za učinkovito delovanje in povečanje faktorja polnjenja v oknu magnetnega vezja. Če je potrebno povečati prečni prerez jedra, je izdelan v obliki dveh vzporednih elementov, da se zmanjša pojav vrtinčnih tokov. Vsak tak prevodnik se imenuje jedro.
Palica je ovita v papir in prevlečena z emajliranim lakom. Včasih sta dve jedri, razporejeni vzporedno, zaprti v skupno izolacijo, ki se imenuje kabel. Navitja se razlikujejo po namenu:
- glavni - na njih se napaja izmenični tok, pretvorjeni električni tok pa izhaja;
- regulacija - zagotavljajo odcepe za transformacijo napetosti pri nizkem toku;
- pomožni - služijo za napajanje njihovega omrežja z močjo, manjšo od nazivne vrednosti transformatorja, in pristranskost vezja z enosmernim tokom.
Metode zavijanja:
- navadno navijanje - zavoji so narejeni v smeri osi vzdolž celotne dolžine prevodnika, naslednji zavoji so naviti tesno, brez vrzeli;
- ovijanje z vijaki - večplastno ovijanje z režami med obroči ali prekrivanjem sosednjih elementov;
- ovijanje diska - spiralna vrsta se izvaja zaporedno, v krogu se ovijanje izvaja v radialnem vrstnem redu v notranji in zunanji smeri;
- spirala folije je izdelana iz široke pločevine aluminija in bakra, katere debelina se giblje od 0,1-2 mm.
Legenda
Za lažje branje diagrama transformatorja obstajajo posebni znaki. Jedro je narisano z debelo črto, številka 1 prikazuje primarno navitje, sekundarni zavoji so označeni s številkama 2 in 3.
V nekaterih shemah je jedrna linija podobna debelini črti polkrogov ovoja. Oznaka materiala palice je različna:
- Magnetno jedro iz ferita je narisano z debelo črto;
- jekleno jedro z magnetno režo je narisano s tanko črto z režo na sredini;
- os magnetiziranega dielektrika je označena s tanko pikčasto črto;
- Na diagramu je bakrena palica videti kot ozka črta s simbolom za material v skladu s periodnim sistemom.
Za poudarjanje izhoda tuljave so uporabljene krepke pike, oznaka trenutne indukcije je enaka. Uporablja se za označevanje vmesnih enot v kaskadnih generatorjih za označevanje protifaznosti. Postavite pike, če morate med montažo določiti polarnost in smer navitij. Število ovojev v primarnem navitju je določeno pogojno, tako kot število polkrogov ni standardizirano, obstaja sorazmernost, vendar ni strogo upoštevana.
Glavne značilnosti
Način mirovanja se uporablja, ko je sekundarni tokokrog transformatorja odprt, v njem ni napetosti. Tok teče skozi primarno tuljavo in pride do reaktivne magnetizacije. Z delovanjem v prostem teku se določi učinkovitost, indeks transformacije in izgube v jedru.
Delovanje pod obremenitvijo vključuje priključitev vira energije na primarni tokokrog, kjer teče skupni obratovalni tok in tok brez obremenitve. Obremenitev je priključena na sekundarni tokokrog transformatorja. Ta način je pogost.
Do faze kratkega stika pride, če je upor sekundarne spirale edina obremenitev. V tem načinu se določijo toplotne izgube tuljave v tokokrogu. Parametri transformatorja se upoštevajo v sistemu zamenjave naprave z nastavitvijo upora.
Razmerje med porabljeno in izhodno močjo določa učinkovitost transformatorja.
Področje uporabe
Gospodinjski aparati imajo stik z zemljo preko nevtralne žice. Hkratni stik porabnika faznega toka in ničelnega tokokroga povzroči kratek stik in poškodbo. Priključitev prek izolacijskega transformatorja vam omogoča zaščito osebe, saj se sekundarno navitje ne dotika tal.
Impulzne enote se uporabljajo za prenos pravokotnega impulza in transformacijo kratkih signalov pod obremenitvijo. Na izhodu se spremenita polarnost in amplituda toka, napetost pa ostane nespremenjena.
DC merilna oprema je magnetni ojačevalnik. Usmerjeno gibanje elektronov majhne moči pomaga spremeniti izmenično napetost. Usmernik dobavlja konstantno energijo in je odvisen od vrednosti vhodne električne energije.
Pogonske enote se pogosto uporabljajo v generatorjih majhnega toka in električne energije, zmogljivost dizelskih motorjev je povprečna. Transformatorji so nameščeni zaporedno z obremenitvijo, naprava je povezana z virom preko primarnega navitja, sekundarni krog pa proizvaja pretvorjeno energijo. Vrednost izhodnega toka je neposredno sorazmerna z obremenitvijo. Če je generator trifazni, se uporablja oprema s 3 magnetnimi palicami.
Invertirne enote imajo tranzistorje enake prevodnosti in na izhodu ojačajo le del signala. Za popolno pretvorbo napetosti se na oba tranzistorja uporabi impulz.
Oprema za usklajevanje se uporablja za povezavo z elektronskimi napravami z visokim uporom na vhodu in izhodu bremen z nizkim električnim prenosom. Enote so uporabne v visokofrekvenčnih vodih, kjer razlika v vrednosti vodi do izgub energije.
Vrste transformatorjev
Razvrstitev transformatorjev je odvisna od nazivnega toka v primarnem in sekundarnem krogu. Pri običajnih tipih je indikator v območju 1-5 A.
Ločevalna enota ne predvideva povezave obeh spiral. Oprema zagotavlja galvansko ločitev, to je prenos impulzov na brezkontakten način. Brez tega je tok, ki teče med tokokrogi, omejen le z uporom, ki se zaradi majhne vrednosti ne upošteva.
Ustrezni transformator zagotavlja ujemanje različnih vrednosti upornosti, da se zmanjša popačenje oblike izhodnega impulza. Služi za organizacijo galvanske izolacije.
Preden ugotovite, katere vrste močnostnih transformatorjev obstajajo, upoštevajte, da so proizvedeni za delo z omrežji velike moči. Naprave za izmenični tok spreminjajo nivoje energije v sprejemnih inštalacijah in delujejo na območjih z visoko prepustnostjo in hitrostjo spremembe električne energije.
Rotacijskega transformatorja ne smemo zamenjevati z rotacijsko opremo - strojem za pretvorbo kota vrtenja v napetost tokokroga, kjer je učinkovitost odvisna od hitrosti vrtenja. Naprava prenaša električni impulz na gibljive dele opreme, na primer na glavo videorekorderja. Dvojno jedro z ločenimi navitji, od katerih se eno vrti okoli drugega.
Oljna enota uporablja tuljavo za hlajenje s posebnim transformatorskim oljem. Imajo magnetno vezje zaprtega tipa. Za razliko od zračnih vrst lahko komunicirajo z omrežji velike moči.
Varilni transformatorji za optimizacijo delovanja opreme, zmanjšanje napetosti in ustvarjanje visokofrekvenčnega toka. To se zgodi zaradi sprememb v induktivni reaktanci ali vrednostih brez obremenitve. Stopenjska regulacija se izvede z razporeditvijo električnega navitja na vodnike.
