La tensió actual de 220 V a la xarxa elèctrica en la forma en què entra a l'apartament no és adequada per al funcionament de la majoria de dispositius electrònics. Per convertir-lo en un tipus convenient per alimentar electrodomèstics, calen convertidors especials anomenats transformadors. Amb la seva ajuda, és possible baixar el valor de la tensió d'alimentació al valor desitjat i, a continuació, redreçar-lo.
Visió general del transformador
Com a convertidors, aquests aparells s'utilitzen tradicionalment per obtenir una forma acceptable de potència enviada sobre línies d'alta tensió. Per a "transferència" a grans distàncies, només són adequades tensions ultra-altes a les quals el corrent pot tenir un valor acceptable.
Si intenteu transferir energia com a mínim a un centenar de quilòmetres en forma de la tensió habitual de 380 volts, caldrà un corrent de milions d’amperis per lliurar la potència necessària al consumidor.
Per a la seva dissipació, es necessita un filferro sobre el gruix d’un cos humà, que a la pràctica és impossible d’implementar. Per tant, al costat del generador d’electricitat amb l’ajut d’un altre transformador (pas a pas), el seu valor s’eleva fins a 110 kV. D’aquesta forma, és impossible utilitzar la distribució d’electricitat en edificis residencials i instal·lacions de producció. Per tant, després del lliurament mitjançant explosius a les estacions de distribució, es redueix 110 kV a 10 (6) kV.
D’aquí van a les subestacions de transformadors de districte, on en el transformador de disminució local aconsegueixen la seva forma definitiva 380 (220) Volts. Amb aquests valors potencials, l’energia es pot transportar fàcilment a través d’un cable subterrani o un cable aeri SIP al consumidor final. Per tant, un transformador monofàsic té un paper important en la vida humana.
Finalitat i dispositiu
Qualsevol transformador monofàsic de 220 volts és un dispositiu elèctric que funciona només en circuits de corrent alterna. Amb la seva ajuda, el voltatge d’entrada es converteix al valor desitjat (la majoria de vegades disminueix). En aquest cas, el corrent extret del bobinatge secundari augmenta, ja que la potència es transmet gairebé sense pèrdues. D'aquesta manera, el principal objectiu d'aquest dispositiu és obtenir la tensió necessària per a la resolució de problemes i, a continuació, utilitzar-la per a finalitats específiques.
La familiaritat amb el disseny del transformador, que consta dels següents elements principals, ajudarà a fer una imatge més completa:
- nucli fabricat amb materials ferromagnètics;
- bobines primàries i secundàries col·locades sobre un marc aïllat;
- funda protectora (aquest element no hi ha diversos models).
En algunes mostres, en lloc dels ferromagnets, s'utilitza acer elèctric o permalloy. L’elecció d’un determinat tipus de material bàsic depèn de l’àrea d’ús del propi producte.
Principi de funcionament
El principi de funcionament d’un transformador monofàsic es basa en la llei, segons el qual el camp elèctric altern que actua a la bobina indueix una EMF en un conductor situat a prop. El fenomen s’anomena llei de la inducció electromagnètica de Faraday, que va ser el primer que va descobrir aquest efecte tan interessant. Per demostrar-ho, el científic va desenvolupar tota una teoria, que va constituir la base del treball de la majoria de dispositius i muntatges elèctrics moderns.
Les seves principals disposicions:
- quan un corrent passa per una bobina de filferro, es forma un flux magnètic al seu voltant, captant tots els mateixos girs situats a prop;
- sota la influència d’aquest flux, s’evita un EMF en ells, coincidint en forma de canvis amb el camp inicial;
- en presència d’un ferromagnet en ell, es millora l’efecte d’aquest efecte.
Tots aquests principis són la base del funcionament d’un producte transformador modern. Quan es connecta al bobinat secundari de la càrrega, el circuit de treball es tanca i l’energia es transmet gairebé sense pèrdues al consumidor.
Modes de funcionament
Com qualsevol dispositiu de conversió, el transformador té dos modes de funcionament:
- l'anomenada "velocitat inactiva";
- mode de càrrega.
Quan es troba en ralentí, el dispositiu funciona sense càrrega i consumeix un mínim de potència dissipada només en el bobinatge primari. La corrent també és mínima i no sol superar el 3-10% del valor observat amb la càrrega connectada. En el segon cas, comença a fluir una corrent a les voltes del bobinat secundari, el valor de la qual és inversament proporcional al nombre de voltes de la bobina.
En un transformador disminuït, el voltatge és inferior i el corrent és més. En aquest mode, la potència es transfereix a la càrrega tenint en compte la dissipació tèrmica al nucli del transformador.
paràmetres principals
Quan es consideren els paràmetres de conversors de tensió i corrent, és important tenir en compte el coeficient de transformació k, definit com I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Aquí w2 i w1 són el nombre de voltes dels bobinats secundari i primari, respectivament. A més, es tenen en compte les seves característiques, com la mida de la finestra del nucli en la qual es col·loquen les bobines.
Un altre paràmetre que caracteritza les propietats de transferència d'un transformador monofàsic en tensió doble en tensió és el mateix coeficient de transformació k, el valor del qual per a un dispositiu reductor és inferior a 1. I viceversa, si k> 1, aquest producte és un transformador gradual. En absència de pèrdues en els cables dels bobinatges i la dispersió del cabal, aquest indicador és molt senzill de calcular. Per a això, el més convenient és utilitzar un algorisme de càlcul simple: k = U2 / U1. Si hi ha diversos enrotllaments secundaris, el paràmetre especificat s'ha de determinar per cadascun d'ells per separat.
Tipus de transformadors i la seva aplicació
D’acord amb les característiques de disseny del nucli, mostres conegudes de transformadors monofàsics es divideixen en productes de barres, anells i armadures. Segons la forma del circuit magnètic utilitzat en ells, poden ser:
- En forma de W;
- Toroidal;
- En forma d’U.
Cadascun d’aquests formularis és adequat per a determinats propòsits relacionats amb la necessitat d’obtenir característiques de transmissió especificades.
Els grans transformadors d'acoblament magnètic (MS) assolibles es divideixen en productes amb interaccions fortes, mitjanes i febles. Aquestes característiques depenen en gran mesura del disseny del propi producte i del tipus del seu nucli.
Es requereix un transformador monofàsic en zones on és necessari coordinar dos circuits de potència amb l’aïllament elèctric de cadascun d’ells.
Funcionament del producte
Quan es treballen dispositius de conversió monofàsics, es presta una atenció especial al maneig segur dels quals s’explica per l’alta tensió present als bobinats primaris. També és important tenir en compte els punts següents sobre la instal·lació i la inclusió de transformadors en circuits elèctrics:
- per evitar fallades de bobinatge, els circuits secundaris han de protegir-se dels curtcircuits;
- És important controlar les condicions tèrmiques del nucli i els bobinats i, si cal, preveure el seu refredament.
La cura d’un transformador monofàsic es redueix als procediments estàndard, que estan previstos per les disposicions de les normes actuals.
