A tensão de 220 volts na rede elétrica na forma em que entra no apartamento é inadequada para o funcionamento da maioria dos aparelhos eletrônicos. Para torná-lo um tipo conveniente para alimentar eletrodomésticos, são necessários conversores especiais, chamados transformadores. Com a ajuda deles, é possível diminuir o valor da tensão de alimentação para o valor desejado e, em seguida, retificá-lo.
Informações gerais sobre transformadores
Como conversores, esses dispositivos são tradicionalmente usados para levar a energia transmitida por linhas de alta tensão a uma forma aceitável. Para "transferência" em grandes distâncias, apenas voltagens ultra-altas são adequadas, nas quais a corrente pode ter uma magnitude aceitável.
Se você tentar transmitir energia por pelo menos cem quilômetros na forma da voltagem usual de 380 Volts, uma corrente de milhões de Amperes será necessária para fornecer a energia necessária ao consumidor.
Para dissipá-lo, é necessário um fio com a espessura de um corpo humano, o que é impossível de implementar na prática. Portanto, do lado da geração de eletricidade, com o auxílio de outro transformador (elevador), seu valor sobe para 110 kV. Desta forma, é impossível usar a distribuição de energia elétrica para edifícios residenciais e instalações de produção. Portanto, após a entrega por meio de explosivos em estações de distribuição, 110 kV são reduzidos para 10 (6) kV.
Daqui vão para as subestações transformadoras regionais, onde no transformador abaixador local adquirem a sua forma final de 380 (220) Volts. Com esses valores potenciais, a energia pode ser facilmente transportada através de um cabo subterrâneo ou um fio isolado autossustentável aéreo até o consumidor final. Portanto, um transformador monofásico desempenha um papel importante na vida humana.
Objetivo e dispositivo
O conhecimento do projeto do transformador, que consiste nos seguintes elementos principais, ajudará a ter uma ideia mais completa:
- núcleo ferromagnético;
- bobina primária e secundária localizada em uma estrutura isolada;
- tampa protetora (este elemento não está disponível em alguns modelos).
Em algumas amostras, aço elétrico ou permalloy são usados em vez de ferromagnetos. A escolha de um tipo específico de material de núcleo depende da área de uso do próprio produto.
Princípio de operação
O princípio de operação de um transformador monofásico é baseado na lei, segundo a qual um campo e / m alternado atuando em um loop induz um EMF em um condutor próximo. O fenômeno é chamado de lei de indução eletromagnética de Faraday, que foi o primeiro a descobrir este interessante efeito. Para comprovar isso, o cientista desenvolveu toda uma teoria, que formou a base para a operação da maioria dos dispositivos e conjuntos elétricos modernos.
Suas principais disposições:
- quando a corrente passa por uma alça de fio, um fluxo magnético é formado em torno dela, capturando todas as mesmas alças localizadas nas proximidades;
- sob a influência desse fluxo, um EMF é induzido neles, que na forma de mudanças coincide com o campo original;
- na presença de um ferromagneto nele, o efeito desse efeito é potencializado.
Todos esses princípios são a base para a operação de um produto transformador moderno. Quando conectado ao enrolamento secundário da carga, o circuito de trabalho é fechado e a energia é transferida ao consumidor quase sem perdas.
Modos de operação
- o chamado "ocioso";
- modo de carregamento.
Quando ocioso, o dispositivo opera sem carga e consome um mínimo de energia dissipada apenas no enrolamento primário. A corrente nele também é mínima e geralmente não é mais do que 3-10% do valor observado com a carga conectada. No segundo caso, começa a fluir uma corrente nas voltas do enrolamento secundário, cujo valor é inversamente proporcional ao número de voltas da bobina.
Em um transformador abaixador, a tensão é mais baixa e a corrente é mais alta. Neste modo, a energia é transferida para a carga levando em consideração a dissipação de calor no núcleo do transformador.
Configurações principais
Ao considerar os parâmetros dos conversores de tensão e corrente, é importante observar a relação de transformação k, definida como I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Aqui w2 e w1 são o número de espiras nos enrolamentos secundário e primário, respectivamente. Além disso, características como o tamanho da janela do núcleo na qual as bobinas estão localizadas são levadas em consideração.
Outro parâmetro que caracteriza as propriedades de transferência de tensão de um transformador monofásico de dois enrolamentos é a mesma relação de transformação k, cujo valor para um dispositivo abaixador é menor que 1. E vice-versa, se k> 1, este produto é um transformador elevador. Na ausência de perdas nos fios dos enrolamentos e dissipação de fluxo, é muito fácil calcular este indicador. Para isso, é mais conveniente usar um algoritmo de cálculo simples: k = U2 / U1. Se houver vários enrolamentos secundários, o parâmetro especificado deve ser determinado para cada um deles separadamente.
Tipos de transformadores e sua aplicação
De acordo com as características de design do núcleo, as amostras conhecidas de transformadores monofásicos são divididas em produtos de haste, anel e blindados. De acordo com a forma do circuito magnético neles utilizado, podem ser:
- Em forma de W;
- Toroidal;
- Em forma de U
Cada um desses formulários é adequado para fins específicos relacionados à necessidade de obter as características de transferência especificadas.
De acordo com o valor do acoplamento magnético máximo atingível (MC), os transformadores são divididos em produtos com interações fortes, médias e fracas. Essas características dependem muito do design do produto em si e do tipo de seu núcleo.
Um transformador monofásico é necessário nas áreas onde é necessário combinar dois circuitos de energia com isolamento elétrico de cada um deles.
Operação de produtos
Na operação de dispositivos conversores monofásicos, atenção especial é dada ao seu manuseio seguro, o que é explicado pela alta tensão presente nos enrolamentos primários. Também é importante considerar os seguintes pontos em relação às regras para instalação e inclusão de transformadores em circuitos elétricos:
- para evitar a falha dos enrolamentos (burnout), os circuitos secundários devem ser protegidos de curto-circuito;
- é importante monitorar as condições térmicas do núcleo e dos enrolamentos e, se necessário, providenciar seu resfriamento.
Cuidar de um transformador monofásico é reduzido aos procedimentos padrão, que são previstos nas disposições da regulamentação em vigor.
