Sähköverkon nykyinen 220 voltin jännite siinä muodossa, jossa se tulee asuntoon, ei sovellu useimpien elektronisten laitteiden toimintaan. Jotta se muunnettaisiin sopivaksi kodinkoneiden virranlähteeksi, tarvitaan erityisiä muuntajia, nimeltään muuntajat. Niiden avulla on mahdollista alentaa syöttöjännitteen arvo haluttuun arvoon ja suoristaa se sitten.
Muuntajan yleiskatsaus
Muuntimina näitä laitteita käytetään perinteisesti korkeajännitejohtojen kautta lähetetyn virran tuottamiseen hyväksyttävässä muodossa. "Siirtoon" suurille etäisyyksille sopivat vain erittäin korkeat jännitteet, joilla virralla voi olla hyväksyttävä arvo.
Jos yrität siirtää energiaa vähintään sata kilometriä tavallisen 380 voltin jännitteen muodossa, tarvitaan miljoonien ampeerien virta tarvittavan virran toimittamiseksi kuluttajalle.
Sen häviämiseksi tarvitaan ihmiskehon paksuinen johdin, jota on käytännössä mahdotonta toteuttaa. Siksi sähköntuotannon puolella toisen (tehostetun) muuntajan avulla sen arvo nousee 110 kV: iin. Tässä muodossa on mahdotonta käyttää sähkönjakelua asuinrakennuksissa ja tuotantolaitoksissa. Siksi jakeluasemilla räjähteiden kautta toimittamisen jälkeen 110 kV pienennetään arvoon 10 (6) kV.
Sieltä he menevät piirimuuntajien sähköasemiin, joissa paikallisessa vaihemuuntajassa saadaan lopullinen muoto 380 (220) volttia. Tällaisilla potentiaaliarvoilla energiaa voidaan helposti kuljettaa maanalaisen kaapelin tai SIP-antennijohdon kautta loppukäyttäjälle. Siksi yksivaihemuuntajalla on suuri rooli ihmisen elämässä.
Tarkoitus ja laite
Mikä tahansa 220 voltin yksivaihemuuntaja on sähkölaite, joka toimii vain vaihtovirtapiireissä. Sen avulla tulojännite muunnetaan haluttuun arvoon (useimmiten se pienenee). Tässä tapauksessa sekundaarikäämityksestä otettu virta kasvaa, koska teho siirretään melkein häviöttömästi. Tästä seuraa, että tämän laitteen päätarkoitus on hankkia ongelmien ratkaisemiseksi tarvittava jännite ja käyttää sitä sitten tiettyihin tarkoituksiin.
Seuraavista pääelementeistä koostuvan muuntajan suunnittelun tuntemus auttaa luomaan täydellisemmän kuvan:
- ferromagneettisista materiaaleista valmistettu ydin;
- ensiö- ja toisiokelat, jotka on sijoitettu eristettyyn kehykseen;
- suojakansi (tätä elementtiä puuttuu monissa malleissa).
Joissakin näytteissä ferromagneettien sijasta käytetään sähköterästä tai permalloy. Tietyn tyyppisen ydinmateriaalin valinta riippuu itse tuotteen käyttöalueesta.
Toimintaperiaate
Yksivaiheisen muuntajan toimintaperiaate perustuu lakiin, jonka mukaan kelassa toimiva vaihtuva sähkökenttä indusoi EMF: n lähellä sijaitsevassa johtimessa. Ilmiötä kutsutaan Faradayn sähkömagneettisen induktion lakiksi, joka havaitsi ensimmäisenä tämän mielenkiintoisen vaikutuksen. Perustelemaan sitä tiedemies kehitti kokonaisen teorian, joka muodosti perustan nykyaikaisimpien sähkölaitteiden ja -kokoonpanojen työlle.
Sen tärkeimmät säännökset:
- kun virta kulkee lankakelan läpi, sen ympärille muodostuu magneettinen vuo, joka vangitsee kaikki samat lähellä sijaitsevat kierrokset;
- tämän virtauksen vaikutuksesta niihin indusoituu EMF, joka tapahtuu muutosten muodossa alkuperäisen kentän kanssa;
- tämän ferromagneetin läsnä ollessa tämän vaikutuksen vaikutus paranee.
Kaikki nämä periaatteet ovat nykyaikaisen muuntajatuotteen toiminnan perusta. Kun se on kytketty kuorman sekundaarikäämiin, työpiiri sulkeutuu ja energia siirtyy melkein häviämättä kuluttajalle.
Käyttötavat
Kuten kaikissa muuntamislaitteissa, muuntajalla on kaksi toimintatapaa:
- niin kutsuttu "joutokäyntinopeus";
- lataustila.
Joutokäynnillä laite toimii ilman kuormitusta ja kuluttaa vain ensiökäämissä kuluneen minimitehon. Siinä oleva virta on myös minimaalinen ja ei yleensä ylitä 3 - 10% kytketyn kuorman yhteydessä havaitusta arvosta. Toisessa tapauksessa sekundaarikäämin kierroksissa alkaa virtata virta, jonka arvo on käänteisesti verrannollinen käämin kierrosten lukumäärään.
Askelmuuntavassa muuntajassa sen jännite on pienempi ja virta on enemmän. Tässä tilassa virta siirretään kuormaan ottaen huomioon lämpöhäviöt muuntajan ytimessä.
pääparametrit
Jännite- ja virtamuuntimien parametreja tarkasteltaessa on tärkeää huomioida muunnoskerroin k, määriteltynä I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Tässä w2 ja w1 ovat vastaavasti sekundaarikäämin ja ensiökäämin kierrosten lukumäärä. Lisäksi sen ominaisuudet, kuten ydinikkunan koko, johon kelat on sijoitettu, otetaan huomioon.
Toinen parametri, joka kuvaa yksivaiheisen kaksikäämitysisen muuntajan siirto-ominaisuuksia jännitteessä, on sama muunnoskerroin k, jonka arvo askellaitteelle on vähemmän kuin 1. Ja päinvastoin, jos k> 1, tämä tuote on asteittainen muuntaja. Koska käämien johdoissa ei ole häviöitä ja virtauksen hajontaa, tämä indikaattori on erittäin yksinkertainen laskea. Tätä varten on sopivin käyttää yksinkertaista laskentaalgoritmia: k = U2 / U1. Jos toisiokäämiä on useita, määritetty parametri tulisi määrittää jokaiselle niistä erikseen.
Muuntajien tyypit ja niiden käyttö
Ytimen suunnitteluominaisuuksien mukaan tunnetut yksivaihemuuntajien näytteet on jaettu sauva-, rengas- ja panssarituotteisiin. Niissä käytetyn magneettisen piirin muodon mukaan ne voivat olla:
- W-muotoinen;
- Toroidaalikelat;
- U-muotoinen.
Jokainen näistä muodoista sopii tiettyihin tarkoituksiin, jotka liittyvät tarpeeseen hankkia määritellyt lähetysominaisuudet.
Suurimmat saavutettavissa olevat magneettikytkentämuuntajat (MS) on jaettu tuotteisiin, joilla on vahva, keskivaikea ja heikko vuorovaikutus. Nämä ominaisuudet riippuvat suurelta osin tuotteen itse suunnittelusta ja sen ytimen tyypistä.
Yhden vaiheen muuntaja on kysyntä alueilla, joilla on tarpeen koordinoida kaksi virtapiiriä kummankin sähköisestä eristämisestä.
Tuotteen käyttö
Yhden vaiheen muuntamislaitteita käytettäessä kiinnitetään erityistä huomiota niiden turvalliseen käsittelyyn, mikä selittyy ensiökäämien korkealla jännitteellä. On myös tärkeää ottaa huomioon seuraavat seikat muuntajan asentamisessa ja sisällyttämisessä sähköpiireihin:
- käämivikojen (palamisen) välttämiseksi toissijaiset piirit on suojattava oikosululta;
- On tärkeää seurata ytimen ja käämien lämpöolosuhteita ja tarvittaessa huolehtia niiden jäähdytyksestä.
Yksivaiheisen muuntajan hoito on pelkistetty standardimenetelmiin, joista säädetään nykyisten standardien säännöksissä.
