Napětí 220 voltů v elektrické síti ve formě, ve které vstupuje do bytu, je nevhodné pro provoz většiny elektronických zařízení. Aby bylo možné jej uvést do vhodného typu pro napájení domácích spotřebičů, jsou nutné speciální převaděče zvané transformátory. S jejich pomocí je možné snížit hodnotu napájecího napětí na požadovanou hodnotu a poté ji opravit.
Obecné informace o transformátorech
Jako převaděče se tato zařízení tradičně používají k převedení energie přenášené vysokonapěťovým vedením na přijatelnou formu. Pro „přenos“ na velké vzdálenosti jsou vhodná pouze ultravysoká napětí, při kterých může mít proud přijatelnou velikost.
Pokud se pokusíte přenést energii po dobu nejméně sto kilometrů v podobě obvyklého napětí 380 voltů, bude k dodání požadované energie spotřebiteli zapotřebí proud v ampérech.
K jeho rozptýlení potřebujete drát o tloušťce lidského těla, který je v praxi nemožné realizovat. Proto na straně vyrábějící elektřinu pomocí dalšího (krokového) transformátoru jeho hodnota stoupá na 110 kV. V této podobě je nemožné použít distribuci elektřiny pro obytné budovy a výrobní zařízení. Proto je po dodání výbušninami do distribučních stanic 110 kV sníženo na 10 (6) kV.
Odtud jdou do regionálních trafostanic, kde v místním transformátoru získají konečnou podobu 380 (220) voltů. S takovými hodnotami potenciálu lze energii snadno přenášet podzemním kabelem nebo nadzemním samonosným izolovaným drátem ke konečnému spotřebiteli. Jednofázový transformátor proto hraje v lidském životě důležitou roli.
Účel a zařízení
Seznámení s konstrukcí transformátoru, která se skládá z následujících hlavních prvků, pomůže získat úplnější nápad:
- feromagnetické jádro;
- primární a sekundární cívka umístěná na izolovaném rámu;
- ochranný kryt (tento prvek není u některých modelů k dispozici).
V některých vzorcích se místo feromagnetů používá elektrická ocel nebo permalloy. Výběr konkrétního typu materiálu jádra závisí na oblasti použití samotného produktu.
Princip fungování
Princip činnosti jednofázového transformátoru je založen na zákonu, podle kterého střídavé pole e / m působící ve smyčce indukuje EMF v blízkém vodiči. Tento jev se nazývá Faradayův zákon elektromagnetické indukce, který jako první objevil tento zajímavý efekt. Aby to podložil, vyvinul vědec celou teorii, která vytvořila základ pro provoz nejmodernějších elektrických zařízení a sestav.
Jeho hlavní ustanovení:
- když proud prochází smyčkou drátu, vytvoří se kolem něj magnetický tok, který zachytí všechny stejné smyčky umístěné poblíž;
- pod vlivem tohoto toku je v nich indukován EMF, který se ve formě změn shoduje s původním polem;
- v přítomnosti feromagnetu v něm je účinek tohoto efektu zvýšen.
Všechny tyto principy jsou základem pro provoz moderního transformátorového produktu. Po připojení k sekundárnímu vinutí zátěže je pracovní obvod uzavřen a energie je přenášena na spotřebitele téměř bez ztrát.
Provozní režimy
- takzvaný „nečinný“;
- režim načítání.
Při nečinnosti zařízení pracuje bez zátěže a spotřebovává minimum energie rozptýlené pouze v primárním vinutí. Proud v něm je také minimální a obvykle není větší než 3-10% hodnoty pozorované při připojené zátěži. Ve druhém případě začne protékat proud v závitech sekundárního vinutí, jehož hodnota je nepřímo úměrná počtu závitů v cívce.
V sestupném transformátoru je napětí nižší a proud vyšší. V tomto režimu se výkon přenáší na zátěž s přihlédnutím k rozptylu tepla v jádře transformátoru.
Hlavní nastavení
Při zvažování parametrů měničů napětí a proudu je důležité si uvědomit transformační poměr k, definovaný jako I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Zde w2 a w1 je počet závitů v sekundárním a primárním vinutí. Kromě toho jsou brány v úvahu takové vlastnosti, jako je velikost okna jádra, ve kterém jsou umístěny cívky.
Dalším parametrem charakterizujícím vlastnosti přenosu napětí jednofázového dvou vinutí transformátoru je stejný transformační poměr k, jehož hodnota pro sestupné zařízení je menší než 1. A naopak, pokud k> 1, je tento produkt zesilovací transformátor. Při absenci ztrát ve vodičích vinutí a ztrátě toku je velmi snadné vypočítat tento indikátor. K tomu je nejvhodnější použít jednoduchý výpočetní algoritmus: k = U2 / U1. Pokud existuje několik sekundárních vinutí, měl by být určený parametr určen pro každé z nich samostatně.
Typy transformátorů a jejich aplikace
Podle konstrukčních vlastností jádra jsou známé vzorky jednofázových transformátorů rozděleny na tyčové, prstencové a obrněné výrobky. Podle formy použitého magnetického obvodu mohou být:
- Ve tvaru W;
- Toroidní;
- Ve tvaru U.
Každá z těchto forem je vhodná pro specifické účely související s potřebou získat specifikované přenosové charakteristiky.
Podle hodnoty maximální dosažitelné magnetické vazby (MC) jsou transformátory rozděleny na produkty se silnými, středními a slabými interakcemi. Tyto vlastnosti do značné míry závisí na konstrukci samotného produktu a typu jeho jádra.
Jednofázový transformátor je žádaný v oblastech, kde je nutné spojit dva výkonové obvody s elektrickou izolací každého z nich.
Provoz výrobků
Při provozu jednofázových převodníků je zvláštní pozornost věnována jejich bezpečné manipulaci, což je vysvětleno vysokým napětím přítomným v primárních vinutích. Je také důležité vzít v úvahu následující body týkající se pravidel pro instalaci a začlenění transformátorů do elektrických obvodů:
- aby se zabránilo poruše vinutí (vyhoření), sekundární obvody by měly být chráněny před zkratem;
- je důležité sledovat tepelné podmínky jádra a vinutí a v případě potřeby zajistit jejich chlazení.
Péče o jednofázový transformátor se omezuje na standardní postupy, které jsou stanoveny ustanoveními platných předpisů.
