El voltaje de 220 voltios en la red eléctrica en la forma en que ingresa al apartamento no es adecuado para el funcionamiento de la mayoría de los dispositivos electrónicos. Para llevarlo a un tipo conveniente para alimentar electrodomésticos, se requieren convertidores especiales, llamados transformadores. Con su ayuda, es posible reducir el valor de la tensión de alimentación al valor deseado y luego rectificarlo.
Información general sobre transformadores
Como convertidores, estos dispositivos se utilizan tradicionalmente para llevar la potencia transmitida a través de líneas de alto voltaje a una forma aceptable. Para la "transferencia" a grandes distancias, sólo son adecuados los voltajes ultra altos, en los que la corriente puede ser de una magnitud aceptable.
Si intenta transmitir energía durante al menos cien kilómetros en forma de voltaje habitual de 380 voltios, se requerirá una corriente de millones de amperios para entregar la energía requerida al consumidor.
Para disiparlo, necesita un cable del grosor de un cuerpo humano, que es imposible de implementar en la práctica. Por lo tanto, del lado que genera electricidad, con la ayuda de otro transformador (elevador), su valor se eleva a 110 kV. De esta forma, es imposible utilizar la distribución de electricidad para edificios residenciales e instalaciones de producción. Por lo tanto, después de la entrega mediante explosivos en las estaciones de distribución, los 110 kV se reducen a 10 (6) kV.
De aquí se dirigen a las subestaciones transformadoras regionales, donde en el transformador reductor local adquieren su forma final de 380 (220) Voltios. Con tales valores potenciales, la energía se puede transportar fácilmente a través de un cable subterráneo o un cable aislado autoportante aéreo hasta el consumidor final. Por lo tanto, un transformador monofásico juega un papel importante en la vida humana.
Objeto y dispositivo
Un conocimiento del diseño del transformador, que consta de los siguientes elementos principales, ayudará a obtener una idea más completa:
- núcleo ferromagnético;
- bobina primaria y secundaria ubicada en un marco aislado;
- funda protectora (este elemento no está disponible en algunos modelos).
En algunas muestras, se utiliza acero eléctrico o permalloy en lugar de ferroimanes. La elección de un tipo específico de material de núcleo depende del área de uso del producto en sí.
Principio de operación
El principio de funcionamiento de un transformador monofásico se basa en la ley, según la cual un campo e / m alterno que actúa en un bucle induce una EMF en un conductor cercano. El fenómeno se llama ley de inducción electromagnética de Faraday, quien fue el primero en descubrir este interesante efecto. Para corroborarlo, el científico desarrolló una teoría completa, que formó la base para el funcionamiento de la mayoría de los dispositivos y conjuntos eléctricos modernos.
Sus principales disposiciones:
- cuando la corriente pasa a través de un bucle de alambre, se forma un flujo magnético a su alrededor, capturando todos los mismos bucles ubicados cerca;
- bajo la influencia de este flujo, se induce en ellos un EMF, que en forma de cambios coincide con el campo original;
- en presencia de un ferromagnet en él, se potencia el efecto de este efecto.
Todos estos principios son la base para el funcionamiento de un producto transformador moderno. Cuando se conecta al devanado secundario de la carga, el circuito de trabajo se cierra y la energía se transfiere al consumidor casi sin pérdidas.
Modos de operacion
- el llamado "inactivo";
- modo de carga.
Cuando está inactivo, el dispositivo funciona sin carga y consume un mínimo de energía disipada solo en el devanado primario. La corriente en él también es mínima y generalmente no es más del 3-10% del valor observado con la carga conectada. En el segundo caso, comienza a fluir una corriente en las vueltas del devanado secundario, cuyo valor es inversamente proporcional al número de vueltas de la bobina.
En un transformador reductor, el voltaje es menor y la corriente es mayor. En este modo, la potencia se transfiere a la carga teniendo en cuenta la disipación de calor en el núcleo del transformador.
Ajustes principales
Al considerar los parámetros de los convertidores de tensión y corriente, es importante tener en cuenta la relación de transformación k, definida como I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Aquí w2 y w1 son el número de vueltas en los devanados secundario y primario, respectivamente. Además, se tienen en cuenta características como el tamaño de la ventana del núcleo en la que se encuentran las bobinas.
Otro parámetro que caracteriza las propiedades de transferencia de voltaje de un transformador monofásico de dos devanados es la misma relación de transformación k, cuyo valor para un dispositivo reductor es menor que 1. Y viceversa, si k> 1, este producto es un transformador elevador. En ausencia de pérdidas en los cables de los devanados y disipación de flujo, es muy fácil calcular este indicador. Para ello, es más conveniente utilizar un algoritmo de cálculo simple: k = U2 / U1. Si hay varios devanados secundarios, el parámetro especificado debe determinarse para cada uno de ellos por separado.
Tipos de transformadores y su aplicación.
De acuerdo con las características de diseño del núcleo, las muestras conocidas de transformadores monofásicos se dividen en productos de varilla, anillo y blindados. Según la forma del circuito magnético utilizado en ellos, pueden ser:
- En forma de W;
- Toroidal
- En forma de U
Cada uno de estos formularios es adecuado para fines específicos relacionados con la necesidad de obtener las características de transferencia especificadas.
Según el valor del acoplamiento magnético (MC) máximo alcanzable, los transformadores se dividen en productos con interacciones fuertes, medias y débiles. Estas características dependen en gran medida del diseño del producto en sí y del tipo de núcleo.
Se demanda un transformador monofásico en aquellas áreas donde es necesario emparejar dos circuitos de potencia con aislamiento eléctrico de cada uno de ellos.
Operación de productos
Al operar dispositivos de conversión monofásicos, se presta especial atención a su manejo seguro, lo que se explica por el alto voltaje presente en los devanados primarios. También es importante considerar los siguientes puntos con respecto a las reglas para instalar e incluir transformadores en circuitos eléctricos:
- para evitar la falla de los devanados (quemado), los circuitos secundarios deben protegerse contra cortocircuitos;
- Es importante controlar las condiciones térmicas del núcleo y los devanados y, si es necesario, prever su enfriamiento.
El cuidado de un transformador monofásico se reduce a procedimientos estándar, que están previstos por lo dispuesto en la normativa vigente.
