El voltaje actual de 220 voltios en la red eléctrica en la forma en que ingresa al apartamento no es adecuado para la operación de la mayoría de los dispositivos electrónicos. Para convertirlo en un tipo conveniente para alimentar electrodomésticos, se requieren convertidores especiales llamados transformadores. Con su ayuda, es posible reducir el valor de la tensión de alimentación al valor deseado y luego enderezarlo.
Descripción general del transformador
Como convertidores, estos dispositivos se usan tradicionalmente para llevar a una forma aceptable de energía enviada a través de líneas de alto voltaje. Para la "transferencia" a grandes distancias, solo los voltajes ultraaltos son adecuados para que la corriente pueda tener un valor aceptable.
Si intenta transferir energía al menos cien kilómetros en la forma del voltaje habitual de 380 voltios, se requerirá una corriente de millones de amperios para entregar la energía requerida al consumidor.
Para su disipación, se necesita un cable del grosor de un cuerpo humano, que es prácticamente imposible de implementar. Por lo tanto, en el lado del lado generador de electricidad, con la ayuda de otro transformador (elevador), su valor aumenta a 110 kV. De esta forma, es imposible utilizar la distribución de electricidad en edificios residenciales e instalaciones de producción. Por lo tanto, después de la entrega a través de explosivos en estaciones de distribución, 110 kV se reducen a 10 (6) kV.
Desde aquí van a las subestaciones transformadoras del distrito, donde en el transformador reductor local obtienen su forma final de 380 (220) voltios. Con tales valores potenciales, la energía puede transportarse fácilmente a través de un cable subterráneo o un cable aéreo SIP al consumidor final. Por lo tanto, un transformador monofásico juega un papel importante en la vida humana.
Propósito y dispositivo
Cualquier transformador monofásico de 220 voltios es un dispositivo eléctrico que funciona solo en circuitos de CA. Con su ayuda, el voltaje de entrada se convierte al valor deseado (la mayoría de las veces disminuye). En este caso, la corriente extraída del devanado secundario aumenta, ya que la potencia se transmite casi sin pérdida. De ello se deduce que el objetivo principal de este dispositivo es obtener el voltaje necesario para resolver problemas y luego usarlo para fines específicos.
La familiaridad con el diseño del transformador, que consta de los siguientes elementos principales, ayudará a hacer una imagen más completa:
- núcleo hecho de materiales ferromagnéticos;
- bobinas primarias y secundarias colocadas en un marco aislado;
- cubierta protectora (este elemento está ausente en varios modelos).
En algunas muestras, en lugar de ferromagnetos, se utiliza acero eléctrico o permalloy. La elección de un tipo particular de material central depende del área de uso del producto en sí.
Principio de operación
El principio de funcionamiento de un transformador monofásico se basa en la ley, según la cual el campo eléctrico alterno que actúa en la bobina induce un EMF en un conductor ubicado cerca. El fenómeno se llama la ley de inducción electromagnética de Faraday, quien fue el primero en descubrir este interesante efecto. Para fundamentarlo, el científico desarrolló una teoría completa, que formó la base del trabajo de la mayoría de los dispositivos y conjuntos eléctricos modernos.
Sus principales disposiciones:
- cuando una corriente pasa a través de una bobina de alambre, se forma un flujo magnético a su alrededor, capturando todos los mismos giros ubicados cerca;
- bajo la influencia de este flujo, se induce un EMF en ellos, que coincide en forma de cambios con el campo inicial;
- En presencia de un ferromagnet, el efecto de este efecto es mayor.
Todos estos principios son la base para la operación de un producto transformador moderno. Cuando se conecta al devanado secundario de la carga, el circuito de trabajo se cierra y la energía se transmite casi sin pérdida al consumidor.
Modos de funcionamiento
Como cualquier dispositivo de conversión, el transformador tiene dos modos de funcionamiento:
- la llamada "velocidad de ralentí";
- modo de carga
Cuando está inactivo, el dispositivo funciona sin carga y consume un mínimo de energía disipada solo en el devanado primario. La corriente también es mínima y generalmente no supera el 3-10% del valor observado con la carga conectada. En el segundo caso, una corriente comienza a fluir en las vueltas del devanado secundario, cuyo valor es inversamente proporcional al número de vueltas en la bobina.
En un transformador reductor, el voltaje en él es menor y la corriente es mayor. En este modo, la energía se transfiere a la carga teniendo en cuenta la disipación térmica en el núcleo del transformador.
parámetros principales
Al considerar los parámetros de los convertidores de voltaje y corriente, es importante tener en cuenta el coeficiente de transformación k, definido como I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Aquí w2 y w1 son el número de vueltas en los devanados secundario y primario, respectivamente. Además, se tienen en cuenta sus características, como el tamaño de la ventana central en la que se colocan las bobinas.
Otro parámetro que caracteriza las propiedades de transferencia de un transformador monofásico de doble devanado en voltaje es el mismo coeficiente de transformación k, cuyo valor para un dispositivo reductor es menor que 1. Y viceversa, si k> 1, este producto es un transformador elevador. En ausencia de pérdidas en los cables de los devanados y la dispersión del flujo, este indicador es muy simple de calcular. Para esto, es más conveniente utilizar un algoritmo de cálculo simple: k = U2 / U1. Si hay varios devanados secundarios, el parámetro especificado debe determinarse para cada uno de ellos por separado.
Tipos de transformadores y su aplicación.
Según las características de diseño del núcleo, las muestras bien conocidas de transformadores monofásicos se dividen en productos de varilla, anillo y armadura. Según la forma del circuito magnético utilizado en ellos, pueden ser:
- En forma de W;
- Toroidal;
- En forma de U
Cada uno de estos formularios es adecuado para ciertos fines relacionados con la necesidad de obtener características de transmisión específicas.
Los transformadores de acoplamiento magnético (MS) más grandes que se pueden lograr se dividen en productos con interacciones fuertes, medias y débiles. Estas características dependen en gran medida del diseño del producto en sí y del tipo de su núcleo.
Se necesita un transformador monofásico en áreas donde es necesario coordinar dos circuitos de potencia con el aislamiento eléctrico de cada uno de ellos.
Operación del producto
Al operar dispositivos de conversión monofásicos, se presta especial atención al manejo seguro de ellos, lo que se explica por el alto voltaje presente en los devanados primarios. También es importante considerar los siguientes puntos con respecto a la instalación e inclusión de transformadores en circuitos eléctricos:
- para evitar fallas en el devanado (quemado), los circuitos secundarios deben protegerse contra cortocircuitos;
- Es importante controlar las condiciones térmicas del núcleo y los devanados y, si es necesario, prever su enfriamiento.
El cuidado de un transformador monofásico se reduce a los procedimientos estándar, que están previstos en las disposiciones de las normas actuales.
