De spanning van 220 volt in het elektrische netwerk in de vorm waarin deze het appartement binnenkomt, is ongeschikt voor de werking van de meeste elektronische apparaten. Om het tot een handig type te brengen voor het voeden van huishoudelijke apparaten, zijn speciale omvormers, transformatoren genaamd, vereist. Met hun hulp is het mogelijk om de waarde van de voedingsspanning te verlagen tot de gewenste waarde en deze vervolgens te corrigeren.
Algemene informatie over transformatoren
Als omvormers worden deze apparaten traditioneel gebruikt om het vermogen dat via hoogspanningslijnen wordt overgedragen, in een acceptabele vorm te brengen. Voor "overdracht" over grote afstanden zijn alleen ultrahoge spanningen geschikt, waarbij de stroom een acceptabele grootte kan hebben.
Als je minstens honderd kilometer energie probeert te transporteren in de vorm van de gebruikelijke spanning van 380 volt, is een stroom van miljoenen ampères nodig om het benodigde vermogen aan de consument te leveren.
Om het te verdrijven, heb je een draad nodig met de dikte van een menselijk lichaam, wat in de praktijk onmogelijk te implementeren is. Daarom stijgt aan de kant van het opwekken van elektriciteit, met behulp van een andere (step-up) transformator, de waarde ervan tot 110 kV. In deze vorm is het onmogelijk om de elektriciteitsdistributie te gebruiken voor woongebouwen en productiefaciliteiten. Daarom wordt 110 kV na levering via explosieven in distributiestations teruggebracht tot 10 (6) kV.
Van hieruit gaan ze naar de regionale transformatorstations, waar ze in de lokale step-down transformator hun uiteindelijke vorm van 380 (220) Volt verkrijgen. Met dergelijke potentiële waarden kan energie gemakkelijk via een ondergrondse kabel of een bovengrondse zelfdragende geïsoleerde draad naar de eindgebruiker worden getransporteerd. Daarom speelt een enkelfasige transformator een belangrijke rol in het menselijk leven.
Doel en apparaat
Een kennismaking met het ontwerp van de transformator, die uit de volgende hoofdelementen bestaat, zal helpen om een completer idee te krijgen:
- ferromagnetische kern;
- primaire en secundaire spoel op een geïsoleerd frame;
- beschermhoes (dit element is niet beschikbaar op sommige modellen).
In sommige monsters wordt elektrisch staal of permalloy gebruikt in plaats van ferromagneten. De keuze voor een bepaald type kernmateriaal is afhankelijk van het toepassingsgebied van het product zelf.
Operatie principe
Het werkingsprincipe van een enkelfasige transformator is gebaseerd op de wet, volgens welke een wisselend e / m-veld dat in een lus werkt, een EMF induceert in een nabijgelegen geleider. Het fenomeen wordt de wet van elektromagnetische inductie van Faraday genoemd, die als eerste dit interessante effect ontdekte. Om het te staven, ontwikkelde de wetenschapper een hele theorie, die de basis vormde voor de werking van de meeste moderne elektrische apparaten en assemblages.
De belangrijkste bepalingen:
- wanneer stroom door een draadlus gaat, wordt er een magnetische flux omheen gevormd, waarbij alle dezelfde lussen in de buurt worden opgevangen;
- onder invloed van deze stroom wordt daarin een EMF geïnduceerd, die in de vorm van veranderingen samenvalt met het oorspronkelijke veld;
- in aanwezigheid van een ferromagneet wordt het effect van dit effect versterkt.
Al deze principes vormen de basis voor de werking van een modern transformatorproduct. Wanneer aangesloten op de secundaire wikkeling van de belasting, is het werkcircuit gesloten en wordt energie vrijwel zonder verlies overgedragen aan de consument.
Bedrijfsmodi:
- de zogenaamde "inactieve";
- laad modus.
In rust werkt het apparaat zonder belasting en verbruikt het een minimum aan vermogen dat alleen in de primaire wikkeling wordt gedissipeerd. De stroom erin is ook minimaal en is meestal niet meer dan 3-10% van de waarde die wordt waargenomen met de aangesloten belasting. In het tweede geval begint er een stroom te vloeien in de windingen van de secundaire wikkeling, waarvan de waarde omgekeerd evenredig is met het aantal windingen in de spoel.
In een step-down transformator is de spanning lager en de stroom hoger. In deze modus wordt vermogen overgedragen aan de belasting, rekening houdend met de warmteafvoer in de transformatorkern.
Belangrijkste instellingen
Bij het overwegen van de parameters van spannings- en stroomomvormers is het belangrijk om de transformatieverhouding k te noteren, gedefinieerd als I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Hier zijn w2 en w1 het aantal windingen in respectievelijk de secundaire en primaire wikkelingen. Bovendien wordt rekening gehouden met kenmerken als de grootte van het kernvenster waarin de spoelen zich bevinden.
Een andere parameter die de spanningsoverdrachtseigenschappen van een enkelfasige tweewikkelingstransformator kenmerkt, is dezelfde transformatieverhouding k, waarvan de waarde voor een step-down-apparaat minder is dan 1. En omgekeerd, als k> 1, is dit product een step-up transformator. Bij afwezigheid van verliezen in de draden van de wikkelingen en fluxdissipatie, is het heel eenvoudig om deze indicator te berekenen. Hiervoor is het handigst om een eenvoudig rekenalgoritme te gebruiken: k = U2 / U1. Als er meerdere secundaire wikkelingen zijn, moet de gespecificeerde parameter voor elk van hen afzonderlijk worden bepaald.
Soorten transformatoren en hun toepassing
Volgens de ontwerpkenmerken van de kern zijn de bekende monsters van enkelfasige transformatoren verdeeld in staaf-, ring- en gepantserde producten. Volgens de vorm van het magnetische circuit dat erin wordt gebruikt, kunnen ze zijn:
- W-vormig;
- ringkern;
- U-vormig.
Elk van deze vormen is geschikt voor specifieke doeleinden die verband houden met de noodzaak om de gespecificeerde overdrachtskenmerken te verkrijgen.
Volgens de waarde van de maximaal haalbare magnetische koppeling (MC), worden transformatoren onderverdeeld in producten met sterke, gemiddelde en zwakke interacties. Deze kenmerken hangen grotendeels af van het ontwerp van het product zelf en het type kern.
Er is veel vraag naar een enkelfasige transformator in die gebieden waar het nodig is om twee stroomcircuits op elkaar af te stemmen met elektrische isolatie van elk van hen.
Werking van producten
Bij het gebruik van enkelfasige converterende apparaten wordt speciale aandacht besteed aan hun veilige hantering, wat wordt verklaard door de hoge spanning die aanwezig is in de primaire wikkelingen. Het is ook belangrijk om rekening te houden met de volgende punten met betrekking tot de regels voor het installeren en opnemen van transformatoren in elektrische circuits:
- om het falen van de wikkelingen (doorbranden) te voorkomen, moeten de secundaire circuits worden beschermd tegen kortsluiting;
- het is belangrijk om de thermische omstandigheden van de kern en wikkelingen te bewaken en, indien nodig, voor koeling te zorgen.
De zorg voor een enkelfasige transformator wordt beperkt tot standaardprocedures, die worden bepaald door de bepalingen van de huidige regelgeving.
