Настоящото напрежение 220 волта в електрическата мрежа, под формата, в която влиза в апартамента, е неподходящо за повечето електронни устройства. За да го преобразувате в удобен тип за захранване на домакински уреди, са необходими специални преобразуватели, наречени трансформатори. С тяхна помощ е възможно да се намали стойността на захранващото напрежение до желаната стойност и след това да се изправи.
Преглед на трансформатора
Като преобразуватели, тези устройства традиционно се използват, за да доведат до приемлива форма на мощност, изпратена по линии с високо напрежение. За "прехвърляне" на огромни разстояния са подходящи само ултрависоки напрежения, при които токът може да има приемлива стойност.
Ако се опитате да прехвърлите енергия поне сто километра под формата на обичайното напрежение от 380 волта, ще е необходим ток от милиони ампери, за да достави необходимата мощност на потребителя.
За неговото разсейване е необходима жица около дебелината на човешко тяло, което е практически невъзможно да се приложи. Следователно, от страна на генерирането на електроенергия, с помощта на друг (засилващ) трансформатор стойността му се повишава до 110 kV. В тази форма е невъзможно да се използва разпределение на електроенергия в жилищни сгради и производствени съоръжения. Следователно, след доставка чрез експлозиви в разпределителните станции, 110 kV се намаляват до 10 (6) kV.
Оттук отиват до районните трансформаторни подстанции, където в локалния понижаващ трансформатор получават окончателната си форма 380 (220) волта. С такива потенциални стойности, енергията лесно може да бъде транспортирана чрез подземен кабел или SIP въздушна жица до крайния потребител. Следователно еднофазен трансформатор играе голяма роля в човешкия живот.
Предназначение и устройство
Всеки 220-волтов еднофазен трансформатор е електрическо устройство, което работи само в променливотокови вериги. С негова помощ входното напрежение се преобразува в желаната стойност (най-често то намалява). В този случай токът, получен от вторичната намотка, се увеличава, тъй като мощността се предава почти без загуба. От това следва, че основната цел на това устройство е да получи напрежението, необходимо за решаване на проблеми, и след това да го използва за конкретни цели.
Запознаването с дизайна на трансформатора, който се състои от следните основни елементи, ще ви помогне да направите по-пълна картина:
- сърцевина, изработена от феромагнитни материали;
- първични и вторични бобини, поставени върху изолирана рамка;
- защитно покритие (този елемент отсъства в редица модели).
В някои проби вместо феромагнетици се използва електрическа стомана или пермал. Изборът на конкретен тип основен материал зависи от областта на използване на самия продукт.
Принцип на работа
Принципът на работа на еднофазен трансформатор се основава на закона, според който променливото електрическо поле, действащо в намотката, индуцира ЕМП в проводник, разположен наблизо. Явлението се нарича закон на електромагнитната индукция на Фарадей, който пръв откри този интересен ефект. За да го обоснове, ученият разработи цяла теория, която бе основата на работата на повечето съвременни електрически устройства и възли.
Основните му разпоредби:
- когато ток преминава през намотка от жица, около нея се образува магнитен поток, улавящ всички същите завои, разположени наблизо;
- под въздействието на този поток в тях се индуцира ЕМП, съвпадащ под формата на промени с първоначалното поле;
- при наличие на феромагнетик в него ефектът от този ефект се засилва.
Всички тези принципи са в основата на работата на модерен трансформаторен продукт. Когато е свързан към вторичната намотка на товара, работната верига се затваря и енергията се предава почти без загуба на потребителя.
Режими на работа
Както всяко преобразуващо устройство, трансформаторът има два режима на работа:
- така наречената „скорост на празен ход“;
- режим на зареждане.
Когато работи на празен ход, устройството работи без натоварване и изразходва минимум мощност, разсеяна само в първичната намотка. Токът в него също е минимален и обикновено не надвишава 3-10% от стойността, наблюдавана при свързания товар. Във втория случай в завоите на вторичната намотка започва да тече ток, чиято стойност е обратно пропорционална на броя на завоите в намотката.
При понижаващ трансформатор напрежението в него е по-ниско, а токът е повече. В този режим мощността се прехвърля към товара, като се отчита топлинното разсейване в трансформаторното ядро.
основни параметри
При разглеждане на параметрите на преобразуватели на напрежение и ток е важно да се отбележи коефициентът на трансформация k, определен като I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Тук w2 и w1 са броят на завоите, съответно във вторичните и първичните намотки. Освен това се отчитат неговите характеристики, като например размерът на основния прозорец, в който са поставени бобините.
Друг параметър, характеризиращ предавателните свойства на еднофазен трансформатор с двойна намотка в напрежение, е един и същ коефициент на трансформация k, стойността на който за спускащо устройство е по-малка от 1. И обратно, ако k> 1, този продукт е повишаващ трансформатор. При липса на загуби в проводниците на намотките и дисперсията на потока, този индикатор е много лесен за изчисляване. За това е най-удобно да се използва прост алгоритъм за изчисление: k = U2 / U1. Ако има няколко вторични намотки, посоченият параметър трябва да бъде определен за всяка от тях поотделно.
Видове трансформатори и тяхното приложение
Според конструктивните характеристики на сърцевината, добре известни образци на еднофазни трансформатори се разделят на продукти за пръти, пръстени и броня. Според формата на използваната в тях магнитна верига те могат да бъдат:
- W-образна форма;
- Тороидална;
- U-образна форма.
Всяка от тези форми е подходяща за определени цели, свързани с необходимостта от получаване на определени характеристики на предаване.
Най-големите постижими трансформатори на магнитна връзка (MS) са разделени на продукти със силни, средни и слаби взаимодействия. Тези характеристики до голяма степен зависят от дизайна на самия продукт и вида на неговото ядро.
Еднофазен трансформатор се изисква в области, където е необходимо да се координират два силови вериги с електрическата изолация на всеки от тях.
Работа с продукта
При работа на устройства за еднофазно преобразуване се обръща специално внимание на безопасната работа с тях, което се обяснява с високото напрежение, присъстващо на първичните намотки. Важно е също така да се разгледат следните точки относно инсталирането и включването на трансформатори в електрически вериги:
- за да се избегне повреда на намотката (изгаряне), вторичните вериги трябва да бъдат защитени от късо съединение;
- Важно е да следите топлинните условия на сърцевината и намотките и, ако е необходимо, да осигурите тяхното охлаждане.
Грижата за еднофазен трансформатор се свежда до стандартни процедури, които са предвидени в разпоредбите на действащите стандарти.
