220 voltų įtampa elektros tinkle tokia forma, kokia ji patenka į butą, yra netinkama daugumos elektroninių prietaisų veikimui. Norint, kad jis būtų patogus buitiniams prietaisams maitinti, reikalingi specialūs keitikliai, vadinami transformatoriais. Su jų pagalba galima sumažinti maitinimo įtampos vertę iki norimos vertės, o tada ją ištaisyti.
Bendra informacija apie transformatorius
Kaip keitikliai, šie įtaisai tradiciškai naudojami, kad aukštos įtampos linijomis perduodama galia būtų priimtina. „Perkėlimui“ dideliais atstumais tinka tik ypač aukštos įtampos, kurioms esant srovė gali būti priimtino dydžio.
Jei bandysite perduoti energiją mažiausiai šimtui kilometrų įprastos 380 voltų įtampos pavidalu, reikalinga galia vartotojui tiekti reikės milijonų amperų srovės.
Norėdami jį išsklaidyti, jums reikia maždaug žmogaus kūno storio vielos, kurios praktiškai neįmanoma įgyvendinti. Todėl elektrą gaminančioje pusėje kito (pakopinio) transformatoriaus pagalba jo vertė pakyla iki 110 kV. Tokia forma neįmanoma naudoti elektros energijos paskirstymo gyvenamiesiems pastatams ir gamybos įrenginiams. Todėl po pristatymo per sprogmenis paskirstymo stotyse 110 kV sumažinama iki 10 (6) kV.
Iš čia jie eina į regionines transformatorių pastotes, kur vietiniame pakopiniame transformatoriuje jie įgyja galutinę 380 (220) voltų formą. Turint tokias potencialias vertes, energija gali būti lengvai perduodama požeminiu kabeliu arba viršutine savaime laikoma izoliuota viela galutiniam vartotojui. Todėl vienfazis transformatorius vaidina svarbų vaidmenį žmogaus gyvenime.
Tikslas ir prietaisas
Susipažinimas su transformatoriaus dizainu, kurį sudaro šie pagrindiniai elementai, padės įgyti išsamesnę idėją:
- feromagnetinė šerdis;
- pirminė ir antrinė ritės, esančios ant izoliuoto rėmo;
- apsauginis dangtelis (kai kuriuose modeliuose šio elemento nėra).
Kai kuriuose pavyzdžiuose vietoj feromagnetikų naudojamas elektrinis plienas arba perlamutas. Tam tikros rūšies pagrindinės medžiagos pasirinkimas priklauso nuo paties produkto naudojimo srities.
Veikimo principas
Vienfazio transformatoriaus veikimo principas remiasi dėsniu, pagal kurį kintamasis e / m laukas, veikiantis kilpa, sužadina EMF netoliese esančiame laidininke. Šis reiškinys vadinamas Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsniu, kuris pirmasis atrado šį įdomų efektą. Jai pagrįsti mokslininkas sukūrė visą teoriją, kuri sudarė pagrindą daugumos šiuolaikinių elektros prietaisų ir mazgų veikimui.
Pagrindinės jo nuostatos:
- kai srovė praeina per vielos kilpą, aplink ją susidaro magnetinis srautas, užfiksuojantis visas tas pačias šalia esančias kilpas;
- šio srauto įtakoje juose indukuojamas EML, kuris pokyčių pavidalu sutampa su pradiniu lauku;
- esant jame feromagnetui, šio efekto poveikis sustiprėja.
Visi šie principai yra šiuolaikinio transformatoriaus gaminio veikimo pagrindas. Prijungus prie antrinės apkrovos apvijos, darbo grandinė uždaroma, o energija vartotojui perduodama beveik be nuostolių.
Veikimo režimai
- vadinamasis „tuščiosios eigos“;
- apkrovos režimas.
Kai jis veikia tuščiąja eiga, prietaisas veikia be apkrovos ir sunaudoja mažiausią energiją, išsklaidytą tik pirminėje apvijoje. Joje esanti srovė taip pat yra minimali ir paprastai yra ne didesnė kaip 3-10% vertės, stebimos prijungus apkrovą. Antruoju atveju antrinės apvijos posūkiuose pradeda tekėti srovė, kurios vertė yra atvirkščiai proporcinga ritės apsisukimų skaičiui.
Pakopiniame transformatoriuje įtampa yra mažesnė, o srovė didesnė. Šiuo režimu galia perduodama į apkrovą, atsižvelgiant į šilumos išsklaidymą transformatoriaus šerdyje.
Pagrindiniai nustatymai
Svarstant įtampos ir srovės keitiklių parametrus, svarbu atkreipti dėmesį į transformacijos koeficientą k, apibrėžtą kaip I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Čia w2 ir w1 yra atitinkamai antrinių ir pirminių apvijų posūkių skaičius. Be to, atsižvelgiama į tokias charakteristikas kaip pagrindinio lango, kuriame yra ritės, dydis.
Kitas parametras, apibūdinantis vienfazio dviejų apvijų transformatoriaus įtampos perdavimo savybes, yra tas pats transformacijos santykis k, kurio pakopinio įtaiso vertė yra mažesnė nei 1. Ir atvirkščiai, jei k> 1, šis produktas yra pakopinis transformatorius. Nesant apvijų laidų nuostolių ir srauto išsisklaidymo, apskaičiuoti šį rodiklį yra labai paprasta. Tam patogiausia naudoti paprastą skaičiavimo algoritmą: k = U2 / U1. Jei yra kelios antrinės apvijos, nurodytas parametras turėtų būti nustatytas kiekvienai iš jų atskirai.
Transformatorių tipai ir jų pritaikymas
Pagal šerdies konstrukcines ypatybes žinomi vienfazių transformatorių pavyzdžiai skirstomi į strypinius, žiedinius ir šarvuotus gaminius. Pagal juose naudojamos magnetinės grandinės formą jie gali būti:
- W formos;
- Toroidinis;
- U formos.
Kiekviena iš šių formų yra tinkama konkretiems tikslams, susijusiems su poreikiu gauti nurodytas perdavimo charakteristikas.
Pagal maksimalaus pasiekiamo magnetinio sukabinimo (MC) vertę transformatoriai skirstomi į produktus, turinčius stiprią, vidutinę ir silpną sąveiką. Šios savybės labai priklauso nuo paties gaminio dizaino ir jo šerdies tipo.
Vienfazis transformatorius yra paklausus tose vietose, kur būtina suderinti dvi maitinimo grandines su kiekvienos iš jų elektrine izoliacija.
Produktų veikimas
Naudojant vienfazius keitimo įtaisus, ypatingas dėmesys skiriamas saugiam jų valdymui, kuris paaiškinamas aukšta įtampa, esančia pirminėse apvijose. Taip pat svarbu atsižvelgti į šiuos punktus, susijusius su transformatorių įrengimo ir įtraukimo į elektros grandines taisyklėmis:
- norint išvengti apvijų gedimo (perdegimo), antrinės grandinės turėtų būti apsaugotos nuo trumpojo jungimo;
- svarbu stebėti šerdies ir apvijų šilumines sąlygas ir, jei reikia, numatyti jų aušinimą.
Vienfazio transformatoriaus priežiūra yra sumažinta iki standartinių procedūrų, kurias numato galiojančių taisyklių nuostatos.
