Napięcie 220 woltów w sieci elektrycznej w postaci, w jakiej wchodzi do mieszkania, nie nadaje się do działania większości urządzeń elektronicznych. Aby doprowadzić go do wygodnego typu do zasilania urządzeń gospodarstwa domowego, wymagane są specjalne konwertery, zwane transformatorami. Za ich pomocą można obniżyć wartość napięcia zasilania do żądanej wartości, a następnie je wyprostować.
Ogólne informacje o transformatorach
Jako konwertery, urządzenia te są tradycyjnie używane do doprowadzania mocy przesyłanej przez linie wysokiego napięcia do akceptowalnej postaci. Do „przesyłania” na duże odległości nadają się tylko ultrawysokie napięcia, przy których prąd może mieć akceptowalną wielkość.
Jeśli spróbujesz przesłać energię przez co najmniej sto kilometrów w postaci zwykłego napięcia 380 woltów, do dostarczenia konsumentowi wymaganej mocy będzie wymagany prąd o wartości milionów amperów.
Aby go rozproszyć, potrzebny jest drut o grubości ludzkiego ciała, co w praktyce nie jest możliwe. Dlatego po stronie wytwarzającej energię elektryczną za pomocą innego transformatora (podwyższającego) jej wartość wzrasta do 110 kV. W tej formie niemożliwe jest wykorzystanie dystrybucji energii elektrycznej dla budynków mieszkalnych i zakładów produkcyjnych. Dlatego po dostarczeniu materiałów wybuchowych w stacjach rozdzielczych napięcie 110 kV zostaje zredukowane do 10 (6) kV.
Stąd trafiają do regionalnych podstacji transformatorowych, gdzie w lokalnym transformatorze obniżającym uzyskują ostateczną formę 380 (220) woltów. Przy takich potencjalnych wartościach energia może być łatwo transportowana przez podziemny kabel lub napowietrzny samonośny izolowany przewód do konsumenta końcowego. Dlatego transformator jednofazowy odgrywa ważną rolę w życiu człowieka.
Cel i urządzenie
Znajomość konstrukcji transformatora, na którą składają się następujące główne elementy, pomoże uzyskać pełniejszy pomysł:
- rdzeń ferromagnetyczny;
- cewka pierwotna i wtórna umieszczone na izolowanej ramie;
- pokrowiec ochronny (ten element nie jest dostępny w niektórych modelach).
W niektórych próbkach zamiast ferromagnetyków stosuje się stal elektrotechniczną lub permalloy. Wybór konkretnego rodzaju materiału rdzenia zależy od obszaru zastosowania samego produktu.
Zasada działania
Zasada działania transformatora jednofazowego opiera się na prawie, zgodnie z którym przemienne pole e / m działające w pętli indukuje pole elektromagnetyczne w pobliskim przewodzie. Zjawisko to nazywa się prawem indukcji elektromagnetycznej Faradaya, który jako pierwszy odkrył ten interesujący efekt. Aby to uzasadnić, naukowiec opracował całą teorię, która stanowiła podstawę działania najnowocześniejszych urządzeń i zespołów elektrycznych.
Jego główne postanowienia:
- gdy prąd przepływa przez pętlę drutu, wokół niego powstaje strumień magnetyczny, wychwytujący wszystkie te same pętle znajdujące się w pobliżu;
- pod wpływem tego przepływu indukuje się w nich pole elektromagnetyczne, które w postaci zmian pokrywa się z pierwotnym polem;
- w obecności ferromagnesu efekt tego efektu jest wzmocniony.
Wszystkie te zasady są podstawą działania nowoczesnego produktu transformatorowego. Po podłączeniu do uzwojenia wtórnego obciążenia obwód roboczy jest zamknięty, a energia jest przekazywana do odbiorcy prawie bez strat.
Tryby działania
- tak zwany „bezczynny”;
- tryb ładowania.
W stanie spoczynku urządzenie działa bez obciążenia i pobiera minimalną moc rozpraszaną tylko w uzwojeniu pierwotnym. Prąd w nim jest również minimalny i zwykle nie przekracza 3-10% wartości obserwowanej przy podłączonym obciążeniu. W drugim przypadku w zwojach uzwojenia wtórnego zaczyna płynąć prąd, którego wartość jest odwrotnie proporcjonalna do liczby zwojów w cewce.
W transformatorze obniżającym napięcie jest niższe, a prąd wyższy. W tym trybie moc przekazywana jest do obciążenia z uwzględnieniem rozpraszania ciepła w rdzeniu transformatora.
Ustawienia główne
Rozważając parametry przetworników napięcia i prądu, należy zwrócić uwagę na współczynnik transformacji k, zdefiniowany jako I1/I2 = w2/w1 = 1/k. Tutaj w2 i w1 to liczba zwojów odpowiednio w uzwojeniu wtórnym i pierwotnym. Ponadto brane są pod uwagę takie cechy, jak rozmiar okna rdzenia, w którym znajdują się cewki.
Innym parametrem charakteryzującym właściwości przenoszenia napięcia jednofazowego transformatora dwuuzwojeniowego jest ten sam współczynnik transformacji k, którego wartość dla urządzenia obniżającego napięcie jest mniejsza niż 1. I odwrotnie, jeśli k> 1, ten produkt jest transformator podwyższający napięcie. W przypadku braku strat w drutach uzwojeń i rozpraszania strumienia bardzo łatwo jest obliczyć ten wskaźnik. W tym celu najwygodniej jest użyć prostego algorytmu obliczeniowego: k = U2 / U1. W przypadku kilku uzwojeń wtórnych należy określić określony parametr dla każdego z nich osobno.
Rodzaje transformatorów i ich zastosowanie
Zgodnie z cechami konstrukcyjnymi rdzenia znane próbki transformatorów jednofazowych są podzielone na produkty prętowe, pierścieniowe i zbrojone. Zgodnie z formą zastosowanego w nich obwodu magnetycznego mogą to być:
- W kształcie litery W;
- Toroidalny;
- W kształcie litery U.
Każda z tych form jest odpowiednia do określonych celów związanych z koniecznością uzyskania określonej charakterystyki transferu.
Zgodnie z wartością maksymalnego osiągalnego sprzężenia magnetycznego (MC) transformatory dzieli się na produkty o oddziaływaniu silnym, średnim i słabym. Cechy te w dużej mierze zależą od konstrukcji samego produktu i rodzaju jego rdzenia.
Transformator jednofazowy jest poszukiwany w tych obszarach, w których konieczne jest dopasowanie dwóch obwodów mocy z izolacją elektryczną każdego z nich.
Działanie produktów
Podczas eksploatacji jednofazowych urządzeń przekształtnikowych szczególną uwagę zwraca się na ich bezpieczną obsługę, co tłumaczy się wysokim napięciem występującym w uzwojeniach pierwotnych. Ważne jest również rozważenie następujących punktów dotyczących zasad instalowania i włączania transformatorów w obwody elektryczne:
- aby uniknąć uszkodzenia uzwojeń (przepalenia), obwody wtórne powinny być zabezpieczone przed zwarciem;
- ważne jest monitorowanie warunków termicznych rdzenia i uzwojeń oraz, jeśli to konieczne, zapewnienie ich chłodzenia.
Opieka nad transformatorem jednofazowym sprowadza się do standardowych procedur, które przewidują przepisy obowiązujących przepisów.
