Die Spannung von 220 Volt im Stromnetz in der Form, in der sie in die Wohnung gelangt, ist für den Betrieb der meisten elektronischen Geräte ungeeignet. Um es zu einem geeigneten Typ für die Stromversorgung von Haushaltsgeräten zu machen, sind spezielle Wandler, sogenannte Transformatoren, erforderlich. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, den Wert der Versorgungsspannung auf den gewünschten Wert abzusenken und dann zu korrigieren.
Allgemeine Informationen zu Transformatoren
Als Wandler werden diese Geräte traditionell verwendet, um die über Hochspannungsleitungen übertragene Leistung in eine akzeptable Form zu bringen. Für die "Übertragung" über große Entfernungen eignen sich nur Ultrahochspannungen, bei denen der Strom eine akzeptable Größe haben kann.
Wenn Sie versuchen, Energie in Form der üblichen Spannung von 380 Volt über mindestens hundert Kilometer zu übertragen, wird ein Strom von Millionen Ampere benötigt, um die erforderliche Leistung an den Verbraucher zu liefern.
Um es abzuleiten, braucht man einen Draht von der Dicke eines menschlichen Körpers, was in der Praxis nicht umsetzbar ist. Daher steigt sein Wert auf der Stromerzeugungsseite mit Hilfe eines anderen (Aufwärts-)Transformators auf 110 kV. In dieser Form ist eine Nutzung der Stromverteilung für Wohngebäude und Produktionsanlagen nicht möglich. Daher werden nach Lieferung durch Sprengstoff in Verteilerstationen 110 kV auf 10 (6) kV reduziert.
Von hier aus gelangen sie zu den regionalen Umspannwerken, wo sie im lokalen Abspanntransformator ihre Endform von 380 (220) Volt erhalten. Bei solchen Potenzialwerten kann Energie einfach über ein Erdkabel oder eine freitragende isolierte Leitung zum Endverbraucher transportiert werden. Daher spielt ein einphasiger Transformator eine wichtige Rolle im menschlichen Leben.
Zweck und Gerät
Eine Bekanntschaft mit dem Design des Transformators, das aus den folgenden Hauptelementen besteht, hilft, eine vollständigere Vorstellung zu gewinnen:
- ferromagnetischer Kern;
- Primär- und Sekundärspule auf einem isolierten Rahmen;
- Schutzhülle (dieses Element ist bei einigen Modellen nicht verfügbar).
In einigen Proben werden Elektroband oder Permalloy anstelle von Ferromagneten verwendet. Die Wahl einer bestimmten Art von Kernmaterial hängt vom Einsatzbereich des Produkts selbst ab.
Funktionsprinzip
Das Funktionsprinzip eines einphasigen Transformators basiert auf dem Gesetz, nach dem ein in einer Schleife wirkendes e / m-Wechselfeld in einem nahegelegenen Leiter eine EMF induziert. Das Phänomen wird als Faradaysches Gesetz der elektromagnetischen Induktion bezeichnet, der als erster diesen interessanten Effekt entdeckte. Zur Untermauerung entwickelte der Wissenschaftler eine ganze Theorie, die die Grundlage für den Betrieb modernster elektrischer Geräte und Baugruppen bildete.
Seine wichtigsten Bestimmungen:
- wenn Strom durch eine Drahtschleife fließt, bildet sich um sie herum ein magnetischer Fluss, der alle in der Nähe befindlichen Schleifen erfasst.
- unter dem Einfluss dieser Strömung wird in ihnen eine EMF induziert, die in Form von Änderungen mit dem ursprünglichen Feld übereinstimmt;
- in Gegenwart eines Ferromagneten wird die Wirkung dieses Effekts verstärkt.
All diese Prinzipien sind die Grundlage für den Betrieb eines modernen Transformatorenprodukts. Beim Anschluss an die Sekundärwicklung der Last ist der Arbeitskreis geschlossen und die Energie wird nahezu verlustfrei an den Verbraucher übertragen.
Betriebsarten
- der sogenannte "Leerlauf";
- Lademodus.
Im Leerlauf arbeitet das Gerät ohne Last und verbraucht nur in der Primärwicklung ein Minimum an Verlustleistung. Der Strom darin ist ebenfalls minimal und beträgt normalerweise nicht mehr als 3-10% des bei angeschlossener Last beobachteten Wertes. Im zweiten Fall beginnt in den Windungen der Sekundärwicklung ein Strom zu fließen, dessen Wert umgekehrt proportional zur Windungszahl der Spule ist.
Bei einem Abwärtstransformator ist die Spannung niedriger und der Strom höher. In diesem Modus wird die Leistung unter Berücksichtigung der Wärmeableitung im Transformatorkern an die Last übertragen.
Haupteinstellungen
Bei der Betrachtung der Parameter von Spannungs- und Stromwandlern ist das Übersetzungsverhältnis k, definiert als I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k, zu beachten. Hier sind w2 und w1 die Anzahl der Windungen in der Sekundär- bzw. Primärwicklung. Darüber hinaus werden Eigenschaften wie die Größe des Kernfensters, in dem sich die Spulen befinden, berücksichtigt.
Ein weiterer Parameter, der die Spannungsübertragungseigenschaften eines Einphasen-Zweiwicklungstransformators charakterisiert, ist das gleiche Übersetzungsverhältnis k, dessen Wert für einen Abwärtswandler kleiner als 1 ist. Und umgekehrt, wenn k> 1 ist, ist dieses Produkt ein Aufwärtstransformator. Ohne Verluste in den Drähten der Wicklungen und Flussverluste ist es sehr einfach, diesen Indikator zu berechnen. Dazu verwenden Sie am bequemsten einen einfachen Berechnungsalgorithmus: k = U2 / U1. Bei mehreren Sekundärwicklungen sollte der angegebene Parameter für jede davon separat bestimmt werden.
Transformatortypen und ihre Anwendung
Entsprechend den Konstruktionsmerkmalen des Kerns werden die bekannten Muster von Einphasentransformatoren in Stab-, Ring- und Panzerprodukte unterteilt. Je nach Form des in ihnen verwendeten Magnetkreises können sie sein:
- W-förmig;
- Ringförmig;
- U-förmig.
Jedes dieser Formulare eignet sich für bestimmte Zwecke im Zusammenhang mit der Notwendigkeit, die angegebenen Übertragungsmerkmale zu erhalten.
Nach dem Wert der maximal erreichbaren magnetischen Kopplung (MC) werden Transformatoren in Produkte mit starker, mittlerer und schwacher Wechselwirkungen eingeteilt. Diese Eigenschaften hängen weitgehend vom Design des Produkts selbst und der Art seines Kerns ab.
Ein einphasiger Transformator ist dort gefragt, wo es notwendig ist, zwei Stromkreise galvanisch zu trennen.
Bedienung von Produkten
Beim Betrieb von einphasigen Stromrichtergeräten wird besonderes Augenmerk auf deren sichere Handhabung gelegt, was durch die hohe Spannung in den Primärwicklungen erklärt wird. Bei den Regeln für den Einbau und Einbau von Transformatoren in Stromkreise sind auch folgende Punkte zu beachten:
- um den Ausfall der Wicklungen (Durchbrennen) zu vermeiden, sollten die Sekundärkreise vor Kurzschluss geschützt werden;
- Es ist wichtig, den thermischen Zustand von Kern und Wicklungen zu überwachen und gegebenenfalls für deren Kühlung zu sorgen.
Die Pflege eines einphasigen Transformators wird auf Standardverfahren reduziert, die durch die Bestimmungen der geltenden Vorschriften vorgesehen sind.
