Napätie 220 voltov v elektrickej sieti vo forme, v ktorej vstupuje do bytu, je nevhodné na prevádzku väčšiny elektronických zariadení. Aby sa dosiahol vhodný typ na napájanie domácich spotrebičov, sú potrebné špeciálne konvertory, nazývané transformátory. S ich pomocou je možné znížiť hodnotu napájacieho napätia na požadovanú hodnotu a potom ju napraviť.
Všeobecné informácie o transformátoroch
Ako prevodníky sa tieto zariadenia tradične používajú na prenos energie prenášanej cez vedenia vysokého napätia do prijateľnej formy. Na „prenos“ na veľké vzdialenosti sú vhodné iba ultravysoké napätia, pri ktorých môže byť prúd prijateľnej veľkosti.
Ak sa pokúsite preniesť energiu na najmenej sto kilometrov v podobe zvyčajného napätia 380 voltov, na dodanie potrebnej energie spotrebiteľovi bude potrebný prúd v ampéroch.
Na jeho rozptýlenie potrebujete drôt o hrúbke ľudského tela, ktorý je v praxi nemožné realizovať. Preto na strane výroby elektriny pomocou iného (zosilňovacieho) transformátora jeho hodnota stúpa na 110 kV. V tejto podobe je nemožné použiť distribúciu elektriny pre obytné budovy a výrobné zariadenia. Preto sa po dodaní výbušninami do distribučných staníc 110 kV zníži na 10 (6) kV.
Odtiaľ idú do regionálnych trafostaníc, kde v miestnom transformátore získajú konečnú podobu 380 (220) voltov. S takýmito potenciálnymi hodnotami je možné energiu ľahko preniesť cez podzemný kábel alebo nadzemný samonosný izolovaný drôt ku konečnému spotrebiteľovi. Preto jednofázový transformátor hrá v ľudskom živote dôležitú úlohu.
Účel a zariadenie
Zoznámenie sa s dizajnom transformátora, ktorý sa skladá z nasledujúcich hlavných prvkov, pomôže získať úplnejší obraz:
- feromagnetické jadro;
- primárna a sekundárna cievka umiestnená na izolovanom ráme;
- ochranný kryt (tento prvok nie je k dispozícii pri niektorých modeloch).
V niektorých vzorkách sa namiesto feromagnetov používa elektrická oceľ alebo permalloy. Výber konkrétneho typu materiálu jadra závisí od oblasti použitia samotného produktu.
Princíp činnosti
Princíp činnosti jednofázového transformátora je založený na zákone, podľa ktorého striedavé pole e / m pôsobiace v slučke indukuje EMF v blízkom vodiči. Tento jav sa nazýva Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie, ktorý ako prvý objavil tento zaujímavý efekt. Na jeho podloženie vyvinul vedec celú teóriu, ktorá tvorila základ pre fungovanie najmodernejších elektrických zariadení a zostáv.
Jeho hlavné ustanovenia:
- keď prúd prechádza slučkou drôtu, vytvorí sa okolo nej magnetický tok, ktorý zachytáva všetky rovnaké slučky umiestnené v blízkosti;
- pod vplyvom tohto toku je v nich indukovaný EMF, ktorý sa vo forme zmien zhoduje s pôvodným poľom;
- v prítomnosti feromagnetu v ňom je účinok tohto účinku zosilnený.
Všetky tieto princípy sú základom fungovania moderného transformátorového produktu. Po pripojení k sekundárnemu vinutiu záťaže je pracovný okruh uzavretý a energia sa prenáša na spotrebiteľa takmer bez strát.
Režimy činnosti
- takzvaný „nečinný“;
- režim načítania.
Pri nečinnosti zariadenie pracuje bez záťaže a spotrebuje minimum energie rozptýlenej iba v primárnom vinutí. Prúd v ňom je tiež minimálny a zvyčajne nie je vyšší ako 3 - 10% hodnoty pozorovanej pri pripojenom zaťažení. V druhom prípade začne v závitoch sekundárneho vinutia tiecť prúd, ktorého hodnota je nepriamo úmerná počtu závitov v cievke.
V transformátore s postupným znižovaním je napätie nižšie a prúd vyšší. V tomto režime sa výkon prenáša do záťaže s prihliadnutím na odvod tepla v jadre transformátora.
Hlavné nastavenia
Pri zvažovaní parametrov prevodníkov napätia a prúdu je dôležité poznamenať transformačný pomer k, definovaný ako I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Tu w2 a w1 sú počet závitov v sekundárnom a primárnom vinutí. Ďalej sa berú do úvahy také vlastnosti, ako je veľkosť okna jadra, v ktorom sú umiestnené cievky.
Ďalším parametrom charakterizujúcim vlastnosti prenosu napätia jednofázového dvojvinuťového transformátora je rovnaký transformačný pomer k, ktorého hodnota pre zariadenie s postupným znižovaním je menšia ako 1. A naopak, ak k> 1, je tento výrobok zosilňovací transformátor. Pri absencii strát vo vodičoch vinutí a rozptýlení toku je veľmi ľahké vypočítať tento indikátor. Najvýhodnejšie je použiť jednoduchý výpočtový algoritmus: k = U2 / U1. Ak existuje niekoľko sekundárnych vinutí, mal by sa určený parameter určiť pre každé z nich osobitne.
Typy transformátorov a ich použitie
Podľa konštrukčných prvkov jadra sú známe vzorky jednofázových transformátorov rozdelené na tyčové, prstencové a pancierové výrobky. Podľa formy magnetického obvodu použitého v nich môžu byť:
- V tvare W;
- Toroidný;
- V tvare písmena U.
Každá z týchto foriem je vhodná na konkrétne účely súvisiace s potrebou získať špecifikované prenosové charakteristiky.
Podľa hodnoty maximálnej dosiahnuteľnej magnetickej spojky (MC) sa transformátory delia na produkty so silnými, strednými a slabými interakciami. Tieto vlastnosti vo veľkej miere závisia od dizajnu samotného výrobku a typu jeho jadra.
Jednofázový transformátor je žiadaný v tých oblastiach, kde je potrebné spojiť dva výkonové obvody s elektrickou izoláciou každého z nich.
Prevádzka výrobkov
Pri prevádzke jednofázových prevodníkov sa osobitná pozornosť venuje ich bezpečnej manipulácii, čo sa vysvetľuje vysokým napätím prítomným v primárnych vinutiach. Je tiež dôležité vziať do úvahy nasledujúce body týkajúce sa pravidiel pre inštaláciu a začlenenie transformátorov do elektrických obvodov:
- aby sa zabránilo poruche vinutí (vyhoreniu), sekundárne obvody by mali byť chránené pred skratom;
- je dôležité monitorovať tepelné podmienky jadra a vinutia a v prípade potreby zabezpečiť ich chladenie.
Starostlivosť o jednofázový transformátor sa zredukuje na štandardné postupy, ktoré sú ustanovené v ustanoveniach platných predpisov.
