Obecne napięcie 220 woltów w sieci elektrycznej w postaci, w której wchodzi do mieszkania, jest nieodpowiednie do działania większości urządzeń elektronicznych. Aby przekształcić go w wygodny typ do zasilania urządzeń gospodarstwa domowego, wymagane są specjalne konwertery zwane transformatorami. Za ich pomocą można obniżyć wartość napięcia zasilania do pożądanej wartości, a następnie wyprostować ją.
Przegląd transformatora
Jako konwertery urządzenia te są tradycyjnie stosowane w celu doprowadzenia do akceptowalnej formy energii przesyłanej przez linie wysokiego napięcia. Do „przenoszenia” na duże odległości odpowiednie są tylko bardzo wysokie napięcia, przy których prąd może mieć dopuszczalną wartość.
Jeśli spróbujesz przenieść energię co najmniej sto kilometrów w postaci zwykłego napięcia 380 woltów, wymagany będzie prąd milionów amperów, aby dostarczyć wymaganą moc odbiorcy.
Do jego rozproszenia potrzebny jest drut o grubości ludzkiego ciała, którego w praktyce nie można wykonać. Dlatego po stronie wytwarzającej energię elektryczną, za pomocą innego (podwyższającego) transformatora, jego wartość wzrasta do 110 kV. W tej formie nie można stosować dystrybucji energii elektrycznej w budynkach mieszkalnych i zakładach produkcyjnych. Dlatego po dostarczeniu za pomocą materiałów wybuchowych w stacjach dystrybucyjnych 110 kV zostaje zmniejszone do 10 (6) kV.
Stamtąd idą do dzielnicowych podstacji transformatorowych, gdzie w lokalnym transformatorze obniżającym napięcie otrzymują końcową postać 380 (220) woltów. Przy takich potencjalnych wartościach energia może być łatwo transportowana podziemnym kablem lub przewodem antenowym SIP do odbiorcy końcowego. Dlatego transformator jednofazowy odgrywa dużą rolę w życiu człowieka.
Cel i urządzenie
Każdy jednofazowy transformator 220 wolt jest urządzeniem elektrycznym, które działa tylko w obwodach prądu przemiennego. Za jego pomocą napięcie wejściowe jest przekształcane na pożądaną wartość (najczęściej maleje). W tym przypadku prąd pobierany z uzwojenia wtórnego wzrasta, ponieważ energia jest przenoszona prawie bez strat. Wynika z tego, że głównym celem tego urządzenia jest uzyskanie napięcia niezbędnego do rozwiązania problemów, a następnie wykorzystanie go do określonych celów.
Znajomość konstrukcji transformatora, która składa się z następujących głównych elementów, pomoże uzyskać pełniejszy obraz:
- rdzeń wykonany z materiałów ferromagnetycznych;
- cewki pierwotne i wtórne umieszczone na izolowanej ramie;
- pokrywa ochronna (ten element nie występuje w wielu modelach).
W niektórych próbkach zamiast ferromagnesów stosuje się stal elektryczną lub permalloy. Wybór określonego rodzaju materiału rdzenia zależy od obszaru zastosowania samego produktu.
Zasada działania
Zasada działania jednofazowego transformatora opiera się na prawie, zgodnie z którym przemienne pole elektryczne działające w cewce indukuje pole elektromagnetyczne w przewodniku znajdującym się w pobliżu. Zjawisko to nazywa się prawem indukcji elektromagnetycznej Faradaya, który jako pierwszy odkrył ten interesujący efekt. Aby to uzasadnić, naukowiec opracował całą teorię, która stała się podstawą pracy większości nowoczesnych urządzeń i zespołów elektrycznych.
Jego główne postanowienia:
- gdy prąd przepływa przez cewkę drutu, wokół niej powstaje strumień magnetyczny, który przechwytuje wszystkie te same zwoje znajdujące się w pobliżu;
- pod wpływem tego przepływu indukuje się w nich pole elektromagnetyczne, co zbiega się w postaci zmian z polem początkowym;
- w obecności ferromagnesu efekt tego efektu jest wzmocniony.
Wszystkie te zasady stanowią podstawę działania nowoczesnego produktu transformatorowego. Po podłączeniu do uzwojenia wtórnego obciążenia obwód roboczy zamyka się, a energia jest przekazywana prawie bez strat do odbiorcy.
Tryby pracy
Jak każde urządzenie przetwarzające, transformator ma dwa tryby pracy:
- tak zwana „prędkość na biegu jałowym”;
- tryb ładowania.
Podczas pracy na biegu jałowym urządzenie działa bez obciążenia i zużywa minimum mocy rozproszonej tylko w uzwojeniu pierwotnym. Prąd w nim jest również minimalny i zwykle nie przekracza 3-10% wartości obserwowanej przy podłączonym obciążeniu. W drugim przypadku prąd zaczyna płynąć w zwojach uzwojenia wtórnego, którego wartość jest odwrotnie proporcjonalna do liczby zwojów w cewce.
W transformatorze obniżającym napięcie w nim jest niższe, a prąd jest większy. W tym trybie energia jest przenoszona na obciążenie z uwzględnieniem rozpraszania ciepła w rdzeniu transformatora.
główne parametry
Rozważając parametry przetwornic napięcia i prądu, należy zwrócić uwagę na współczynnik transformacji k, zdefiniowany jako I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Tutaj w2 i w1 oznaczają odpowiednio liczbę zwojów uzwojenia wtórnego i pierwotnego. Ponadto brane są pod uwagę jego właściwości, takie jak rozmiar okna rdzenia, w którym umieszczone są cewki.
Innym parametrem charakteryzującym właściwości przenoszenia jednofazowego transformatora z podwójnym uzwojeniem pod napięciem jest ten sam współczynnik transformacji k, którego wartość dla urządzenia obniżającego jest mniejsza niż 1. I odwrotnie, jeśli k> 1, ten produkt jest transformatorem podwyższającym. W przypadku braku strat w drutach uzwojeń i dyspersji przepływu wskaźnik ten jest bardzo prosty do obliczenia. W tym celu najwygodniej jest użyć prostego algorytmu obliczeniowego: k = U2 / U1. Jeśli istnieje kilka uzwojeń wtórnych, dla każdego z nich należy określić określony parametr osobno.
Rodzaje transformatorów i ich zastosowanie
Zgodnie z cechami konstrukcyjnymi rdzenia, dobrze znane próbki transformatorów jednofazowych są podzielone na produkty prętowe, pierścieniowe i pancerzowe. W zależności od kształtu zastosowanego w nich obwodu magnetycznego mogą być:
- W kształcie litery W;
- Toroidalny;
- W kształcie litery U.
Każda z tych form jest odpowiednia do określonych celów związanych z potrzebą uzyskania określonych charakterystyk transmisji.
Największe osiągalne transformatory sprzężenia magnetycznego (MS) dzielą się na produkty o oddziaływaniach silnych, średnich i słabych. Te cechy w dużej mierze zależą od projektu samego produktu i rodzaju jego rdzenia.
Jednofazowy transformator jest poszukiwany w obszarach, w których konieczne jest skoordynowanie dwóch obwodów mocy z izolacją elektryczną każdego z nich.
Działanie produktu
Podczas obsługi jednofazowych urządzeń przetwarzających szczególną uwagę przywiązuje się do bezpiecznego obchodzenia się z nimi, co tłumaczy się wysokim napięciem występującym na uzwojeniach pierwotnych. Ważne jest również, aby wziąć pod uwagę następujące punkty dotyczące instalacji i włączenia transformatorów w obwodach elektrycznych:
- w celu uniknięcia awarii uzwojenia (przepalenia) obwody wtórne powinny być chronione przed zwarciem;
- Ważne jest monitorowanie warunków termicznych rdzenia i uzwojeń oraz, w razie potrzeby, zapewnienie ich chłodzenia.
Opieka nad transformatorem jednofazowym sprowadza się do standardowych procedur, które są przewidziane przepisami obowiązujących norm.
