La tensione di 220 volt nella rete elettrica nella forma in cui entra nell'appartamento non è adatta al funzionamento della maggior parte dei dispositivi elettronici. Per portarlo a un tipo conveniente per alimentare gli elettrodomestici, sono necessari convertitori speciali, chiamati trasformatori. Con il loro aiuto, è possibile abbassare il valore della tensione di alimentazione al valore desiderato e quindi rettificarlo.
Informazioni generali sui trasformatori
Come convertitori, questi dispositivi sono tradizionalmente utilizzati per portare la potenza trasmessa su linee ad alta tensione in una forma accettabile. Per il "trasferimento" su enormi distanze, sono adatte solo tensioni ultra-alte, alle quali la corrente può essere di una grandezza accettabile.
Se si tenta di trasmettere energia per almeno un centinaio di chilometri sotto forma della solita tensione di 380 Volt, sarà necessaria una corrente di milioni di Ampere per fornire la potenza richiesta al consumatore.
Per dissiparlo, hai bisogno di un filo dello spessore di un corpo umano, che è impossibile da implementare in pratica. Pertanto, dal lato che genera elettricità, con l'aiuto di un altro trasformatore (step-up), il suo valore sale a 110 kV. In questa forma, è impossibile utilizzare la distribuzione dell'elettricità per edifici residenziali e impianti di produzione. Pertanto, dopo la consegna tramite esplosivo nelle stazioni di distribuzione, 110 kV sono ridotti a 10 (6) kV.
Da qui vanno alle sottostazioni di trasformazione regionali, dove nel trasformatore riduttore locale acquisiscono la loro forma finale di 380 (220) Volt. Con tali valori potenziali, l'energia può essere facilmente trasportata attraverso un cavo interrato o un cavo isolato autoportante aereo fino al consumatore finale. Pertanto, un trasformatore monofase svolge un ruolo importante nella vita umana.
Scopo e dispositivo
Una conoscenza del design del trasformatore, che consiste nei seguenti elementi principali, aiuterà a ottenere un'idea più completa:
- nucleo ferromagnetico;
- batteria primaria e secondaria poste su telaio coibentato;
- copertura protettiva (questo elemento non è disponibile su alcuni modelli).
In alcuni campioni, al posto dei ferromagneti vengono utilizzati acciaio elettrico o permalloy. La scelta di un tipo specifico di materiale d'anima dipende dall'area di utilizzo del prodotto stesso.
Principio operativo
Il principio di funzionamento di un trasformatore monofase si basa sulla legge, secondo la quale un campo e / m alternato che agisce in un anello induce un EMF in un conduttore vicino. Il fenomeno è chiamato legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica, che fu il primo a scoprire questo interessante effetto. Per confermarlo, lo scienziato ha sviluppato un'intera teoria, che ha costituito la base per il funzionamento della maggior parte dei dispositivi e degli assemblaggi elettrici moderni.
Le sue principali disposizioni:
- quando la corrente passa attraverso un anello di filo, attorno ad esso si forma un flusso magnetico, catturando tutti gli stessi anelli situati nelle vicinanze;
- sotto l'influenza di questo flusso, viene indotto in essi un EMF, che sotto forma di cambiamenti coincide con il campo originale;
- in presenza di un ferromagnete al suo interno, l'effetto di questo effetto è potenziato.
Tutti questi principi sono la base per il funzionamento di un moderno trasformatore. Quando è collegato all'avvolgimento secondario del carico, il circuito di lavoro è chiuso e l'energia viene trasferita al consumatore quasi senza perdite.
Modalità di funzionamento
- il cosiddetto "inattivo";
- modalità di caricamento.
Quando è inattivo, il dispositivo funziona senza carico e consuma un minimo di potenza dissipata solo nell'avvolgimento primario. Anche la corrente al suo interno è minima e di solito non supera il 3-10% del valore osservato con il carico collegato. Nel secondo caso, una corrente inizia a fluire nelle spire dell'avvolgimento secondario, il cui valore è inversamente proporzionale al numero di spire della bobina.
In un trasformatore step-down, la tensione è più bassa e la corrente è più alta. In questa modalità, la potenza viene trasferita al carico tenendo conto della dissipazione del calore nel nucleo del trasformatore.
Impostazioni principali
Quando si considerano i parametri dei convertitori di tensione e corrente, è importante notare il rapporto di trasformazione k, definito come I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Qui w2 e w1 sono rispettivamente il numero di spire negli avvolgimenti secondari e primari. Inoltre, vengono prese in considerazione caratteristiche come la dimensione della finestra centrale in cui si trovano le bobine.
Un altro parametro che caratterizza le proprietà di trasferimento della tensione di un trasformatore a due avvolgimenti monofase è lo stesso rapporto di trasformazione k, il cui valore per un dispositivo step-down è inferiore a 1. E viceversa, se k> 1, questo prodotto è un trasformatore elevatore. In assenza di perdite nei fili degli avvolgimenti e dissipazione del flusso, è molto facile calcolare questo indicatore. Per questo, è più conveniente utilizzare un semplice algoritmo di calcolo: k = U2 / U1. Se ci sono più avvolgimenti secondari, il parametro specificato dovrebbe essere determinato per ciascuno di essi separatamente.
Tipi di trasformatori e loro applicazione
In base alle caratteristiche di progettazione del nucleo, i campioni noti di trasformatori monofase sono suddivisi in prodotti a barra, ad anello e armati. Secondo la forma del circuito magnetico utilizzato in essi, possono essere:
- a forma di W;
- Toroidale;
- A forma di U.
Ciascuno di questi moduli è idoneo a specifiche finalità legate alla necessità di ottenere le caratteristiche di trasferimento specificate.
In base al valore del massimo accoppiamento magnetico ottenibile (MC), i trasformatori sono suddivisi in prodotti con interazioni forti, medie e deboli. Queste caratteristiche dipendono in gran parte dal design del prodotto stesso e dal tipo del suo nucleo.
Un trasformatore monofase è richiesto in quelle aree in cui è necessario abbinare due circuiti di alimentazione con isolamento elettrico di ciascuno di essi.
Funzionamento dei prodotti
Quando si utilizzano dispositivi di conversione monofase, viene prestata particolare attenzione alla loro manipolazione sicura, che è spiegata dall'alta tensione presente negli avvolgimenti primari. È inoltre importante considerare i seguenti punti relativi alle regole per l'installazione e l'inclusione dei trasformatori nei circuiti elettrici:
- per evitare il guasto degli avvolgimenti (burnout), i circuiti secondari dovrebbero essere protetti dal cortocircuito;
- è importante monitorare le condizioni termiche del nucleo e degli avvolgimenti e, se necessario, provvedere al loro raffreddamento.
La cura di un trasformatore monofase è ridotta alle procedure standard, che sono previste dalle disposizioni della normativa vigente.
