Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!
Transformator (transformacija, transformacija ) je elektromagnetna naprava statičnega tipa, ki vsebuje dva ali več induktivno sklopljenih navitij. Metoda elektromagnetne indukcije pretvarja izmenični tok v enosmerni tok. Sestavljajo jih izolirane žične ali tračne tuljave (navitja), ki so izpostavljene magnetnemu toku, navitega na jedro feromagnetnega mehkega materiala.
Malo o fazah razvoja
Z izdelavo transformatorjev uporabimo lastnosti materialov: kovine, magnetne, nekovinske. Številni raziskovalci preteklih let so za proizvodnjo sodobne opreme uporabili svoje znanje in odkritja. A. G. Stoletov je razkril histerezno zanko in posebno strukturo feromagnetne zlitine. Teorijo elektromagnetnih vezij je razvila brata Hopkinson.
Elektromagnetna indukcija, ki jo je odkril M. Faraday, je fenomen delovanja transformatorja. Shema prvega transformatorja se je prvič pojavila v delih Henryja in Faradaya leta 1831. Toda znanstveniki potem naprave niso obravnavali kot pretvornik izmeničnega toka.
Francoski mehanik je leta 1848 patentiral indukcijsko tuljavo, ki je postala prototip transformatorja. Leta 1876 je prvič izumil transformator Yablochkov P. N. Naprava je bila palica z več navitji. Transformatorje z zaprtimi jedri je zasnoval bratje Hopkins leta 1884.
Z uporabo hlajenja z oljem je naprava začela izvajati svoje funkcije bolj zanesljivo. Naprava je bila nameščena v keramične posode z oljem, kar je povzročilo povečanje zanesljivosti navitij. Ruski izumiteljski mehanik Dolivo-Dobrovolsky M. O. je izdelal prvi trifazni motor asinhronskega tipa, trifazni AC sistem in prvič izdelal trifazni transformator z močjo 230 KW, ki je deloval na 5 V.
Močni transformatorji so se začeli proizvajati leta 1928 z odprtjem moskovskega tovarne transformatorjev. V začetku 20. stoletja je angleški metalurg izdelal prvo tono transformatorskega jekla za proizvodnjo jeder. V zgodnjih 30-ih letih 20. stoletja je bil opazen pojav magnetne nasičenosti za 50%, zmanjšanje histereznih izgub za 4-krat, povečanje magnetne prepustnosti za 5-krat s kombinirano uporabo ogrevanja in valjanja.
Vrste transformatorjev
Avtotransformator
Gre za varianto transformatorja, katere princip delovanja je neposredno priključiti sekundarni in primarni navitje, v navitjih je električna in elektromagnetna povezava. Za priključitev in pridobitev drugačne napetosti v navitju je zagotovljenih več terminalov. Ta vrsta opreme deluje z visokim izkoristkom, saj se pretvorijo le nekatere moči, kar je pomembno z majhno razliko v vhodni in izhodni napetosti.
Negativne lastnosti vključujejo odsotnost galvanske izolacije (izolacijske plasti) med sekundarnim in primarnim krogom. Za povezavo ozemljenih tokokrogov z napetostnimi indeksi 110 KW uporabite avtotransformatorje namesto konvencionalnih enot, razmerje transformacije pa ne sme presegati odčitka 3-4.
Pozitivna je nizka cena zaradi manjše teže jedrnega jekla, bakrenih žic, torej majhne teže naprave in majhnih dimenzij.
Moč
Običajna standardna naprava za pretvorbo električne energije v omrežja in naprave, ki sprejemajo in uporabljajo električno energijo.
Tokovni transformator
Načelo delovanja in naprava transformatorja sta dovod električne energije iz vira električne energije. Najpomembnejša je uporaba za zmanjšanje primarnih kazalnikov toka na vrednost, ki se uporablja v merilnih in zaščitnih tokokrogih, alarmu in krmiljenju. V sekundarnem navitju so opazni kazalniki toka 5 A ali 1 A. Merilne naprave so priključene na sekundarni navitje in vezje, v katerem se meri tok, je priključeno na primarni navitje. Za izračun toka v drugem navitju se uporabijo odčitki v primarnem navitju in delijo s pretvorbenim razmerjem.
Napetostni transformator
Gre za napravo za pretvorbo velikih napetostnih indikatorjev v nizke vrednosti v standardnih vezjih, merilnih linijah in vezjih relejne zaščite. Naprava se napaja iz električnega napetostnega vira, izolira logična zaščitna vezja in merilne kroge od tokokroga z visokonapetostnimi indeksi.
Impulzno delovanje
Naprava se uporablja za pretvorbo impulznih signalov z minimalnim popačenjem oblike in trajanjem do deset mikrosekund. Uporablja se predvsem za prenos pravokotnega pulza (najstrožji rez in spredaj, približno konstantno nihanje amplitude). Služi za preoblikovanje kratkih video pulzov, ki se neprestano ponavljajo, glavna naloga je prenašanje transformabilnih impulzov v izvirni in neizkrivljeni obliki. Na izhodu navitij je potrebno pridobiti enako obliko napetostnega impulza, včasih pa se spremeni polarnost ali amplituda.
Vrsta ločevanja
Ta naprava nima primarnega in sekundarnega navitja. Transformator se uporablja za povečanje varne povezave z električnimi omrežji, za primere istočasnega stika z deli pod napetostjo in tlemi. Ščiti pred istočasnim stikom z deli, ki niso pod vplivom toka, lahko pa so pod njim zaradi odpovedi izolacije. Enote so zasnovane za galvansko izolacijo (izolacijo) električnih vezij.
Peak transformator
Uporablja se za pretvorbo sinusoidnega toka v impulzno napetost s polarnostjo, ki se spreminja vsak polčas.
Dvojna dušilka
Induktivni protitočni filter ali dvojni dušilec je vrsta naprave, ki uporablja dva navitja. Zaradi medsebojne indukcije navitja deluje bolj učinkovito kot ena dušilka. Uporablja se kot vhodna filtrirna naprava pred napajanjem, v signalnih diferencialnih digitalnih vezjih in v inženirstvu z zvokom.
Trifazno oklepno
Proizvajajo dva različna osnovna modela:
- palica;
- oklepno.
Oba modela ne spreminjata zmogljivosti in zanesljivosti naprave, vendar pri izdelavi obstajajo pomembne razlike:
- vrsta jedra vključuje jedro in navitja, ko gledamo na konstrukcijo, je jedro skrito za navitji, vidimo le spodnji in zgornji jaram, os navitij ima navpično razporeditev;
- tip oklepne naprave vključuje jedro v obliki navitij, medtem ko je vidno, da jedro skriva del transformatorskih navitij, os navitja pa je lahko razporejena v navpičnem ali vodoravnem položaju.
Glavne komponente
V njihovi kakovosti pridejo:
- magnetni sistem (jedro, magnetni);
- navitja;
- hladilni sistem.
Magnetni sistem
Sestavljen je iz elementov v setu, najpogosteje uporabljenih plošč iz feromagnetnega materiala ali električnih jekel, ki so sestavljene v specifični geometrijski obliki. Njegovo izbiro določa lokalizacija magnetnega polja glavnega transformatorja. Sistem magnetnih učinkov hkrati z vsemi vozlišči, elementi in deli za povezovanje delov v skupno strukturo se imenuje transformatorsko jedro.
Del magnetnega sistema, ki vključuje glavne navitje, se imenuje palica. Drugi del magnetnega kompleta, na katerem ni delujočih navitij in služi za povezavo magnetnega vezja, ima ime jarma. Glede na to, kako se palice nahajajo, razdelite:
- ploskovni sistem, kjer so vzdolžne palice in jaram v isti ravnini;
- prostorski sistem vključuje večplastno razporeditev jeder in jarmov;
- simetrični sistem se odlikuje po isti obliki in dolžini palic, njihova razporeditev glede na jarma pa je standardna za vse elemente;
- asimetrični sistem, v katerem se vse palice razlikujejo po obliki in velikosti, njihova lokacija pa ni simetrična in se razlikuje od drugih elementov.
Navitja
Glavni strukturni element navitja je tuljava, ki je serija vzporedno priključenih vodnikov (v večžični različici jedra), ki nekdaj pokriva del magnetnega jedra. Tok svitka, skupaj s tokom drugih tuljav, prevodnikov in delov transformatorja, proizvaja polje magnetnega transformatorja, v katerem silo, ki poganja tok, inducira magnetno polje.
Navijanje je skupno število zavojev, ki tvorijo električno vezje za seštevanje EMF v obratih. Trifazni transformator ima v svoji konstrukciji niz navitij treh delovnih faz. Vodnik je navadno kvadraten v prerezu, da poveča njegovo površino v dve ali več prevodnih palic. Ta tehnika pomaga zmanjšati vrtinčne tokove in olajša delo navitja. Kvadratni vodnik se imenuje stanovanjski. Preneseni kabel se uporablja kot navijanje.
Izolacija je narejena s papirnim navijanjem ali lakom na osnovi emajla. Dva vzporedna vodnika se lahko izvedeta v eni izolaciji, tak komplet pa se imenuje kabel. Da bi razumeli, kako deluje transformator, morate vedeti ločitev navitij po vrsti. Glede na namembnost cilja so:
- glavni so tisti, ki sprejemajo pretvorjeno energijo ali preusmerjajo izmenični tok;
- regulacija je predvidena za normalizacijo napetostnega koeficienta za majhne indikacije toka v navitjih;
- Pomožni so namenjeni za električno napajanje lastnih potreb manjše moči od nazivne moči transformatorja, magnetizacija magnetnega sistema s konstantnim tokom.
Glede na različico navitja se deli:
- navadne - tuljave so narejene vzdolž celotne dolžine v smeri osi, poznejše tuljave pa so tesno vpete, brez vrzeli;
- vijak - ima večslojno prekrivanje, obstajajo razdalje med obrati ali navitji;
- navitja kolutov vsebujejo zaporedno povezane diske, pri čemer je v sredini vsakega spirale navitja v obliki spirale;
- pogled iz folije je izdelan iz aluminijastega ali bakrenega lista različnih debelin.
Rezervoar za hlajenje
Je oljni rezervoar, varuje aktivno sestavino in služi kot opora za krmilne naprave in pomožne naprave. Pred dodajanjem olja v rezervoar se za varno dielektrično trdnost izolacije črpa zrak. Pri izdelavi zvočnih frekvenc iz jedra transformatorja in iz elementov rezervoarja bi morala biti enaka.
Zasnova zagotavlja dodatne parametre za razširitev olja v pogojih ogrevanja, včasih pa je to dodatna ekspanzijska posoda. Če se nazivna moč transformatorja poveča, potem tokovi znotraj in zunaj povzročijo pregrevanje konstrukcije. Magnetni razpršeni tok v rezervoarju deluje podobno. Da bi zmanjšali negativni vpliv, so vložki izdelani iz nemagnetnih materialov, ki jih obdajajo z visokonapetostnimi izolatorji.
Uporaba transformatorja
Ker so izgube za segrevanje žice sorazmerne z jakostjo toka na kvadratu, ki gre vzdolž te žice, pri prenosu električne energije na dolge razdalje uporabite visoko napetost z nizko jakostjo toka. Zaradi varnosti v domačem okolju ne uporabljajte previsoke napetosti. Za prilagoditev napetosti v omrežju se uporabljajo transformatorji, ki povečajo napetost pred prenosom preko visokonapetostnih vodov, nato pa zmanjšajo zmogljivost pred porabo.
Za napajanje različnih sprejemnih vozlišč so potrebne različne napetostne vrednosti (na televizorju, računalniku). V preteklih obdobjih je bil transformator težak in okoren, vendar se z vedno večjo frekvenco izmeničnega toka lahko zmanjšajo dimenzije naprave. Zato se v sodobnih napravah električni tok najprej popravi, nato pa se pretvori v impulze z visoko frekvenco. Zadnji tokovi gredo na impulzni transformator, da se pretvori v pravo napetost.