Die Stromspannung von 220 Volt im Stromnetz in der Form, in der es in die Wohnung gelangt, ist für den Betrieb der meisten elektronischen Geräte ungeeignet. Um es in einen geeigneten Typ für die Stromversorgung von Haushaltsgeräten umzuwandeln, sind spezielle Konverter erforderlich, die als Transformatoren bezeichnet werden. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, den Wert der Versorgungsspannung auf den gewünschten Wert zu senken und dann zu begradigen.
Transformatorübersicht
Als Wandler werden diese Geräte traditionell verwendet, um eine akzeptable Form der über Hochspannungsleitungen gesendeten Leistung zu erreichen. Für die "Übertragung" auf große Entfernungen sind nur ultrahohe Spannungen geeignet, bei denen der Strom einen akzeptablen Wert haben kann.
Wenn Sie versuchen, Energie mindestens hundert Kilometer in Form der üblichen Spannung von 380 Volt zu übertragen, ist ein Strom von Millionen Ampere erforderlich, um dem Verbraucher die erforderliche Leistung zu liefern.
Für seine Ableitung wird ein Draht von der Dicke eines menschlichen Körpers benötigt, der in der Praxis nicht zu implementieren ist. Auf der Seite der Stromerzeugungsseite steigt ihr Wert daher mit Hilfe eines anderen (Aufwärtstransformators) auf 110 kV an. In dieser Form ist es unmöglich, die Stromverteilung in Wohngebäuden und Produktionsanlagen zu nutzen. Daher werden nach der Lieferung über Sprengstoffe in Verteilerstationen 110 kV auf 10 (6) kV reduziert.
Von hier aus gehen sie zu den Umspannwerken des Distrikttransformators, wo sie im lokalen Abwärtstransformator ihre endgültige Form von 380 (220) Volt erhalten. Mit solchen potenziellen Werten kann Energie leicht über ein Erdkabel oder ein SIP-Antennenkabel zum Endverbraucher transportiert werden. Daher spielt ein einphasiger Transformator eine große Rolle im menschlichen Leben.
Zweck und Gerät
Jeder 220-Volt-Einphasentransformator ist ein elektrisches Gerät, das nur in Wechselstromkreisen funktioniert. Mit seiner Hilfe wird die Eingangsspannung in den gewünschten Wert umgewandelt (meistens nimmt sie ab). In diesem Fall steigt der der Sekundärwicklung entnommene Strom an, da die Leistung nahezu verlustfrei übertragen wird. Daraus folgt, dass der Hauptzweck dieses Geräts darin besteht, die zur Lösung von Problemen erforderliche Spannung zu erhalten und sie dann für bestimmte Zwecke zu verwenden.
Die Vertrautheit mit dem Design des Transformators, der aus den folgenden Hauptelementen besteht, trägt zu einem vollständigeren Bild bei:
- Kern aus ferromagnetischen Materialien;
- Primär- und Sekundärspulen, die auf einem isolierten Rahmen angeordnet sind;
- Schutzhülle (dieses Element fehlt bei einigen Modellen).
In einigen Proben wird anstelle von Ferromagneten Elektrostahl oder Permalloy verwendet. Die Wahl eines bestimmten Kerntyps hängt vom Anwendungsbereich des Produkts selbst ab.
Funktionsprinzip
Das Funktionsprinzip eines Einphasentransformators basiert auf dem Gesetz, wonach das in der Spule wirkende elektrische Wechselfeld eine EMF in einem nahe gelegenen Leiter induziert. Das Phänomen nennt man das Gesetz der elektromagnetischen Induktion von Faraday, der als erster diesen interessanten Effekt entdeckte. Um dies zu untermauern, entwickelte der Wissenschaftler eine ganze Theorie, die die Grundlage für die Arbeit der meisten modernen elektrischen Geräte und Baugruppen bildete.
Seine wichtigsten Bestimmungen:
- Wenn ein Strom durch eine Drahtspule fließt, wird um sie herum ein magnetischer Fluss gebildet, der alle in der Nähe befindlichen Windungen erfasst.
- unter dem Einfluss dieses Flusses wird in ihnen eine EMF induziert, die in Form von Änderungen mit dem Anfangsfeld zusammenfällt;
- in Gegenwart eines Ferromagneten wird der Effekt dieses Effekts verstärkt.
All diese Prinzipien bilden die Grundlage für den Betrieb eines modernen Transformatorprodukts. Bei Anschluss an die Sekundärwicklung der Last schließt der Arbeitskreis und die Energie wird nahezu verlustfrei an den Verbraucher übertragen.
Betriebsarten
Wie alle Wandler verfügt der Transformator über zwei Betriebsarten:
- die sogenannte "Leerlaufdrehzahl";
- Lademodus.
Im Leerlauf arbeitet das Gerät ohne Last und verbraucht nur in der Primärwicklung ein Minimum an Verlustleistung. Der Strom darin ist ebenfalls minimal und überschreitet normalerweise nicht 3-10% des Wertes, der mit der angeschlossenen Last beobachtet wird. Im zweiten Fall beginnt in den Windungen der Sekundärwicklung ein Strom zu fließen, dessen Wert umgekehrt proportional zur Anzahl der Windungen in der Spule ist.
In einem Abwärtstransformator ist die Spannung darin niedriger und der Strom höher. In diesem Modus wird die Leistung unter Berücksichtigung der Wärmeableitung im Transformatorkern auf die Last übertragen.
Hauptparameter
Bei der Betrachtung der Parameter von Spannungs- und Stromwandlern ist es wichtig, den Transformationskoeffizienten k zu beachten, der als I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k definiert ist. Hier sind w2 und w1 die Anzahl der Windungen in der Sekundär- bzw. Primärwicklung. Darüber hinaus werden seine Eigenschaften wie die Größe des Kernfensters, in dem die Spulen angeordnet sind, berücksichtigt.
Ein weiterer Parameter, der die Übertragungseigenschaften eines einphasigen Doppelwicklungstransformators in Spannung charakterisiert, ist der gleiche Transformationskoeffizient k, dessen Wert für eine Absenkvorrichtung kleiner als 1 ist. Und umgekehrt, wenn k> 1 ist, ist dieses Produkt ein Aufwärtstransformator. In Abwesenheit von Verlusten in den Drähten der Wicklungen und der Strömungsverteilung ist dieser Indikator sehr einfach zu berechnen. Hierzu ist es am bequemsten, einen einfachen Berechnungsalgorithmus zu verwenden: k = U2 / U1. Wenn mehrere Sekundärwicklungen vorhanden sind, sollte der angegebene Parameter für jede separat festgelegt werden.
Arten von Transformatoren und ihre Anwendung
Entsprechend den Konstruktionsmerkmalen des Kerns werden bekannte Proben von Einphasentransformatoren in Stab-, Ring- und Panzerungsprodukte unterteilt. Je nach Form des in ihnen verwendeten Magnetkreises können sie sein:
- W-förmig;
- Toroidal;
- U-förmig.
Jede dieser Formen eignet sich für bestimmte Zwecke im Zusammenhang mit der Notwendigkeit, bestimmte Übertragungseigenschaften zu erhalten.
Die größten erreichbaren Magnetkopplungstransformatoren (MS) werden in Produkte mit starken, mittleren und schwachen Wechselwirkungen unterteilt. Diese Eigenschaften hängen weitgehend vom Design des Produkts selbst und der Art seines Kerns ab.
Ein einphasiger Transformator ist in Bereichen gefragt, in denen es erforderlich ist, zwei Stromkreise mit der elektrischen Isolation von jedem von ihnen zu koordinieren.
Produktbetrieb
Beim Betrieb von einphasigen Wandlergeräten wird besonderes Augenmerk auf deren sicheren Umgang gelegt, was durch die an den Primärwicklungen anliegende Hochspannung erklärt wird. Es ist auch wichtig, die folgenden Punkte in Bezug auf die Installation und den Einbau von Transformatoren in Stromkreise zu berücksichtigen:
- Um Wicklungsfehler (Burnout) zu vermeiden, sollten Sekundärkreise vor Kurzschluss geschützt werden.
- Es ist wichtig, die thermischen Bedingungen des Kerns und der Wicklungen zu überwachen und gegebenenfalls für deren Kühlung zu sorgen.
Die Pflege eines Einphasentransformators reduziert sich auf Standardverfahren, die in den Bestimmungen der aktuellen Normen vorgesehen sind.
