La tension actuelle de 220 volts dans le réseau électrique sous la forme dans laquelle il entre dans l'appartement n'est pas adaptée au fonctionnement de la plupart des appareils électroniques. Pour le convertir en un type pratique pour alimenter les appareils électroménagers, des convertisseurs spéciaux appelés transformateurs sont nécessaires. Avec leur aide, il est possible de réduire la valeur de la tension d'alimentation à la valeur souhaitée, puis de la redresser.
Présentation du transformateur
En tant que convertisseurs, ces appareils sont traditionnellement utilisés pour apporter une forme acceptable d'énergie envoyée sur des lignes à haute tension. Pour le "transfert" sur de grandes distances, seules des tensions ultra-élevées conviennent, auxquelles le courant peut avoir une valeur acceptable.
Si vous essayez de transférer de l'énergie sur au moins une centaine de kilomètres sous la forme de la tension habituelle de 380 volts, un courant de millions d'ampères sera nécessaire pour fournir la puissance requise au consommateur.
Pour sa dissipation, un fil d'environ l'épaisseur d'un corps humain est nécessaire, ce qui en pratique est impossible à mettre en œuvre. Par conséquent, du côté de la production d'électricité, avec l'aide d'un autre transformateur (élévateur), sa valeur s'élève à 110 kV. Sous cette forme, il est impossible d'utiliser la distribution d'électricité dans les bâtiments résidentiels et les installations de production. Par conséquent, après livraison par explosifs dans les stations de distribution, 110 kV sont réduits à 10 (6) kV.
De là, ils se rendent dans les sous-stations de transformateur de district, où dans le transformateur abaisseur local, ils obtiennent leur forme finale 380 (220) Volts. Avec de telles valeurs potentielles, l'énergie peut facilement être transportée via un câble souterrain ou un fil aérien SIP jusqu'au consommateur final. Par conséquent, un transformateur monophasé joue un rôle important dans la vie humaine.
But et appareil
Tout transformateur monophasé de 220 volts est un appareil électrique qui ne fonctionne que dans les circuits CA. Avec son aide, la tension d'entrée est convertie à la valeur souhaitée (le plus souvent, elle diminue). Dans ce cas, le courant tiré de l'enroulement secondaire augmente, car la puissance est transmise presque sans perte. Il s'ensuit que l'objectif principal de ce dispositif est d'obtenir la tension nécessaire à la résolution de problèmes, puis de l'utiliser à des fins spécifiques.
La connaissance de la conception du transformateur, qui comprend les principaux éléments suivants, aidera à faire un tableau plus complet:
- noyau en matériaux ferromagnétiques;
- bobines primaire et secondaire placées sur un châssis isolé;
- housse de protection (cet élément est absent dans un certain nombre de modèles).
Dans certains échantillons, au lieu des ferromagnétiques, de l'acier électrique ou du permalloy est utilisé. Le choix d'un type particulier de matériau d'âme dépend de la zone d'utilisation du produit lui-même.
Principe de fonctionnement
Le principe de fonctionnement d'un transformateur monophasé est basé sur la loi, selon laquelle le champ électrique alternatif agissant dans la bobine induit une FEM dans un conducteur situé à proximité. Le phénomène est appelé la loi d'induction électromagnétique de Faraday, qui fut le premier à découvrir cet effet intéressant. Pour le justifier, le scientifique a développé toute une théorie, qui a formé la base du travail de la plupart des appareils et des assemblages électriques modernes.
Ses principales dispositions:
- lorsqu'un courant traverse une bobine de fil, un flux magnétique se forme autour de celui-ci, captant toutes les mêmes spires situées à proximité;
- sous l'influence de ce flux, une FEM y est induite, coïncidant sous forme de changements avec le champ initial;
- en présence d'un ferromagnet, l'effet de cet effet est accru.
Tous ces principes sont à la base du fonctionnement d'un transformateur moderne. Lorsqu'il est connecté à l'enroulement secondaire de la charge, le circuit de travail se ferme et l'énergie est transmise presque sans perte au consommateur.
Modes de fonctionnement
Comme tout appareil de conversion, le transformateur a deux modes de fonctionnement:
- la soi-disant "vitesse de ralenti";
- mode de chargement.
Au ralenti, l'appareil fonctionne sans charge et consomme un minimum de puissance dissipée uniquement dans l'enroulement primaire. Le courant est également minime et ne dépasse généralement pas 3 à 10% de la valeur observée avec la charge connectée. Dans le second cas, un courant commence à circuler dans les spires de l'enroulement secondaire, dont la valeur est inversement proportionnelle au nombre de spires dans la bobine.
Dans un transformateur abaisseur, la tension qu'il contient est inférieure et le courant est supérieur. Dans ce mode, la puissance est transférée à la charge en tenant compte de la dissipation thermique dans le noyau du transformateur.
paramètres principaux
Lors de l'examen des paramètres des convertisseurs de tension et de courant, il est important de noter le coefficient de transformation k, défini comme I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Ici w2 et w1 sont respectivement le nombre de tours dans les enroulements secondaire et primaire. De plus, ses caractéristiques, telles que la taille de la fenêtre centrale dans laquelle les bobines sont placées, sont prises en compte.
Un autre paramètre caractérisant les propriétés de transfert d'un transformateur monophasé à double enroulement en tension est le même coefficient de transformation k, dont la valeur pour un abaisseur est inférieure à 1. Et inversement, si k> 1, ce produit est un transformateur élévateur. En l'absence de pertes dans les fils des enroulements et de dispersion d'écoulement, cet indicateur est très simple à calculer. Pour cela, il est plus pratique d'utiliser un algorithme de calcul simple: k = U2 / U1. S'il y a plusieurs enroulements secondaires, le paramètre spécifié doit être déterminé pour chacun d'eux séparément.
Types de transformateurs et leur application
Selon les caractéristiques de conception du cœur, des échantillons bien connus de transformateurs monophasés sont divisés en barres, anneaux et armures. Selon la forme du circuit magnétique utilisé, ils peuvent être:
- En forme de W;
- Toroïdal;
- En forme de U.
Chacune de ces formes convient à certaines fins liées à la nécessité d'obtenir des caractéristiques de transmission spécifiées.
Les plus grands transformateurs à couplage magnétique (MS) réalisables sont divisés en produits avec des interactions fortes, moyennes et faibles. Ces caractéristiques dépendent largement de la conception du produit lui-même et du type de son cœur.
Un transformateur monophasé est en demande dans les zones où il est nécessaire de coordonner deux circuits de puissance avec l'isolement électrique de chacun d'eux.
Fonctionnement du produit
Lors de l'utilisation de convertisseurs monophasés, une attention particulière est accordée à leur manipulation en toute sécurité, ce qui s'explique par la haute tension présente sur les enroulements primaires. Il est également important de considérer les points suivants concernant l'installation et l'inclusion de transformateurs dans les circuits électriques:
- pour éviter une défaillance du bobinage (grillage), les circuits secondaires doivent être protégés contre les courts-circuits;
- Il est important de surveiller les conditions thermiques du noyau et des enroulements et, si nécessaire, de prévoir leur refroidissement.
La prise en charge d'un transformateur monophasé est réduite aux procédures standard, qui sont prévues par les dispositions des normes en vigueur.
