Proudové napětí 220 V v elektrické síti ve formě, ve které vstupuje do bytu, je nevhodné pro provoz většiny elektronických zařízení. Chcete-li jej převést na vhodný typ pro napájení domácích spotřebičů, jsou nutné speciální převaděče nazývané transformátory. S jejich pomocí je možné snížit hodnotu napájecího napětí na požadovanou hodnotu a potom ji vyrovnat.
Přehled transformátorů
Jako převodníky se tato zařízení tradičně používají k dosažení přijatelné formy energie vysílané vysokonapěťovými vedeními. Pro „přenos“ na velké vzdálenosti jsou vhodné pouze ultravysoká napětí, při kterých může mít proud přijatelnou hodnotu.
Pokud se pokusíte přenést energii nejméně sto kilometrů ve formě obvyklého napětí 380 voltů, bude potřebný proud milionů ampér dodávat potřebnou energii spotřebiteli.
K jeho rozptýlení je potřeba drát o tloušťce lidského těla, což je v praxi nemožné provést. Na straně výroby elektřiny se proto pomocí dalšího (stupňovitého) transformátoru jeho hodnota zvýší na 110 kV. V této podobě není možné použít rozvod elektřiny v obytných budovách a výrobních zařízeních. Proto se po dodávce výbušninami v distribučních stanicích 110 kV sníží na 10 (6) kV.
Odtud jdou do rozvoden trafostanice, kde v lokálním sestupném transformátoru získají konečnou podobu 380 (220) voltů. S takovými potenciálními hodnotami může být energie snadno přenesena podzemním kabelem nebo SIP anténním drátem ke konečnému spotřebiteli. Jednofázový transformátor proto hraje v lidském životě velkou roli.
Účel a zařízení
Jakýkoli jednofázový transformátor 220 V je elektrické zařízení, které pracuje pouze v obvodech střídavého proudu. S jeho pomocí se vstupní napětí převede na požadovanou hodnotu (nejčastěji se snižuje). V tomto případě se proud odebíraný ze sekundárního vinutí zvyšuje, protože energie je přenášena téměř bez ztráty. Z toho vyplývá, že hlavním účelem tohoto zařízení je získat napětí nezbytné pro řešení problémů a poté je použít pro specifické účely.
Znalost konstrukce transformátoru, který se skládá z následujících hlavních prvků, pomůže vytvořit ucelenější obrázek:
- jádro vyrobené z feromagnetických materiálů;
- primární a sekundární cívky umístěné na izolovaném rámu;
- ochranný kryt (tento prvek v řadě modelů chybí).
V některých vzorcích se místo feromagnetů používá elektrická ocel nebo permalloy. Výběr konkrétního typu materiálu jádra závisí na oblasti použití samotného produktu.
Provozní princip
Princip činnosti jednofázového transformátoru je založen na zákonu, podle kterého střídavé elektrické pole působící v cívce indukuje EMF v vodiči umístěném poblíž. Tento jev se nazývá zákon elektromagnetické indukce Faradaye, který jako první objevil tento zajímavý efekt. Aby to bylo doloženo, vědec vyvinul celou teorii, která tvořila základ práce nejmodernějších elektrických zařízení a sestav.
Jeho hlavní ustanovení:
- když proud prochází cívkou drátu, kolem něj se vytvoří magnetický tok, který zachycuje všechny stejné zákruty umístěné poblíž;
- pod vlivem tohoto toku je v nich indukován EMF, který se shoduje ve formě změn s počátečním polem;
- v přítomnosti feromagnetu v něm je účinek tohoto účinku zesílen.
Všechny tyto principy jsou základem pro provoz moderního transformátorového produktu. Při připojení k sekundárnímu vinutí zátěže se pracovní obvod uzavře a energie je přenášena téměř beze ztrát na spotřebitele.
Provozní režimy
Stejně jako každé převáděcí zařízení má transformátor dva provozní režimy:
- tzv. „volnoběžná rychlost“;
- režim zatížení.
Při volnoběhu pracuje zařízení bez zátěže a spotřebovává minimum energie rozptýlené pouze v primárním vinutí. Proud v něm je také minimální a obvykle nepřesahuje 3 - 10% hodnoty pozorované při připojené zátěži. Ve druhém případě začne proud tečet v zatáčkách sekundárního vinutí, jehož hodnota je nepřímo úměrná počtu závitů v cívce.
V sestupném transformátoru je napětí v něm nižší a proud vyšší. V tomto režimu je energie přenášena na zátěž s přihlédnutím k tepelnému rozptylu v jádru transformátoru.
hlavní parametry
Při zvažování parametrů napěťových a proudových převodníků je důležité poznamenat si transformační koeficient k, definovaný jako I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Zde w2 a w1 jsou počet závitů v sekundárním a primárním vinutí. Kromě toho se berou v úvahu jeho vlastnosti, jako je velikost jádrového okna, ve kterém jsou cívky umístěny.
Dalším parametrem charakterizujícím přenosové vlastnosti jednofázového transformátoru s dvojitým vinutím v napětí je stejný transformační koeficient k, jehož hodnota pro krokové zařízení je menší než 1. A naopak, je-li k> 1, je tento produkt stupňovým transformátorem. Při absenci ztrát na vodičích vinutí a rozptylu proudu je tento indikátor velmi snadno vypočítatelný. K tomu je nejvhodnější použít jednoduchý výpočetní algoritmus: k = U2 / U1. Pokud existuje několik sekundárních vinutí, měl by být určený parametr určen pro každé z nich zvlášť.
Druhy transformátorů a jejich aplikace
Podle konstrukčních prvků jádra jsou známé vzorky jednofázových transformátorů rozděleny na tyčové, prstencové a pancéřové výrobky. Podle tvaru použitého magnetického obvodu mohou být:
- Ve tvaru W;
- Toroidální;
- Ve tvaru U.
Každá z těchto forem je vhodná pro určité účely související s potřebou získat specifické přenosové charakteristiky.
Největší dosažitelné transformátory magnetické vazby (MS) jsou rozděleny do produktů se silnými, středními a slabými interakcemi. Tyto vlastnosti do značné míry závisí na konstrukci samotného produktu a typu jeho jádra.
Jednofázový transformátor je požadován v oblastech, kde je nutné koordinovat dva silové obvody s elektrickou izolací každého z nich.
Provoz produktu
Při provozu jednofázových zařízení na přeměnu je zvláštní pozornost věnována jejich bezpečné manipulaci, což je vysvětleno vysokým napětím přítomným v primárních vinutích. Je také důležité vzít v úvahu následující body týkající se instalace a začlenění transformátorů do elektrických obvodů:
- Aby se zabránilo selhání vinutí (vyhoření), měly by být sekundární obvody chráněny před zkratem;
- Je důležité sledovat tepelné podmínky jádra a vinutí a v případě potřeby zajistit jejich chlazení.
Péče o jednofázový transformátor je omezena na standardní postupy, které jsou stanoveny ustanoveními současných norem.
