Η τρέχουσα τάση των 220 βολτ στο ηλεκτρικό δίκτυο με τη μορφή που μπαίνει στο διαμέρισμα είναι ακατάλληλη για τη λειτουργία των περισσότερων ηλεκτρονικών συσκευών. Για να το μετατρέψετε σε κατάλληλο τύπο για την τροφοδοσία οικιακών συσκευών, απαιτούνται ειδικοί μετατροπείς που ονομάζονται μετασχηματιστές. Με τη βοήθειά τους, είναι δυνατόν να μειωθεί η τιμή της τάσης τροφοδοσίας στην επιθυμητή τιμή και στη συνέχεια να την ισιώσει.
Επισκόπηση μετασχηματιστή
Ως μετατροπείς, αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούνται παραδοσιακά για να φέρουν σε μια αποδεκτή μορφή ισχύος που αποστέλλεται μέσω γραμμών υψηλής τάσης. Για "μεταφορά" σε μεγάλες αποστάσεις, είναι κατάλληλες μόνο εξαιρετικά υψηλές τάσεις στις οποίες το ρεύμα μπορεί να έχει αποδεκτή τιμή.
Εάν προσπαθήσετε να μεταφέρετε ενέργεια τουλάχιστον εκατό χιλιόμετρα με τη μορφή της συνηθισμένης τάσης των 380 βολτ, θα χρειαστεί ένα ρεύμα εκατομμυρίων αμπέρ για την παροχή της απαιτούμενης ισχύος στον καταναλωτή.
Για την εξάλειψή του, απαιτείται ένα σύρμα για το πάχος ενός ανθρώπινου σώματος, το οποίο στην πράξη είναι αδύνατο να εφαρμοστεί. Επομένως, στην πλευρά της ηλεκτροπαραγωγικής πλευράς, με τη βοήθεια ενός άλλου (step-up) μετασχηματιστή, η τιμή του αυξάνεται στα 110 kV. Σε αυτήν τη μορφή, είναι αδύνατο να χρησιμοποιηθεί η διανομή ηλεκτρικής ενέργειας σε κτίρια κατοικιών και εγκαταστάσεις παραγωγής. Επομένως, μετά την παράδοση μέσω εκρηκτικών σε σταθμούς διανομής, τα 110 kV μειώνονται σε 10 (6) kV.
Από εδώ πηγαίνουν στους υποσταθμούς μετασχηματιστών περιοχής, όπου στον τοπικό μετασχηματιστή κατεβάζουν την τελική τους μορφή 380 (220) Volts. Με τέτοιες πιθανές τιμές, η ενέργεια μπορεί εύκολα να μεταφερθεί μέσω ενός υπόγειου καλωδίου ή ενός καλωδίου κεραίας SIP στον τελικό καταναλωτή. Επομένως, ένας μονοφασικός μετασχηματιστής παίζει μεγάλο ρόλο στην ανθρώπινη ζωή.
Σκοπός και συσκευή
Κάθε μονοφασικός μετασχηματιστής 220 Volt είναι μια ηλεκτρική συσκευή που λειτουργεί μόνο σε κυκλώματα AC. Με αυτήν, η τάση εισόδου μετατρέπεται στην επιθυμητή τιμή (συχνότερα μειώνεται). Σε αυτήν την περίπτωση, το ρεύμα που αντλείται από τη δευτερεύουσα περιέλιξη αυξάνεται, καθώς η ισχύς μεταδίδεται σχεδόν χωρίς απώλεια. Συνεπώς, ο κύριος σκοπός αυτής της συσκευής είναι η απόκτηση της απαραίτητης τάσης για την επίλυση προβλημάτων και, στη συνέχεια, η χρήση της για συγκεκριμένους σκοπούς.
Η εξοικείωση με το σχεδιασμό του μετασχηματιστή, ο οποίος αποτελείται από τα ακόλουθα κύρια στοιχεία, θα σας βοηθήσει να δημιουργήσετε μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα:
- πυρήνας από σιδηρομαγνητικά υλικά ·
- πρωτεύοντα και δευτερεύοντα πηνία τοποθετημένα σε μονωμένο πλαίσιο.
- προστατευτικό κάλυμμα (αυτό το στοιχείο απουσιάζει σε ορισμένα μοντέλα).
Σε ορισμένα δείγματα, αντί για σιδηρομαγνήτες, χρησιμοποιείται ηλεκτρικός χάλυβας ή permalloy. Η επιλογή ενός συγκεκριμένου τύπου υλικού πυρήνα εξαρτάται από την περιοχή χρήσης του ίδιου του προϊόντος.
Λειτουργική αρχή
Η αρχή της λειτουργίας ενός μονοφασικού μετασχηματιστή βασίζεται στο νόμο, σύμφωνα με τον οποίο το εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο που δρα στο πηνίο προκαλεί ένα EMF σε έναν αγωγό που βρίσκεται κοντά. Το φαινόμενο ονομάζεται νόμος της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του Faraday, ο οποίος ήταν ο πρώτος που ανακάλυψε αυτό το ενδιαφέρον αποτέλεσμα. Για να το τεκμηριώσει, ο επιστήμονας ανέπτυξε μια ολόκληρη θεωρία, η οποία αποτέλεσε τη βάση του έργου των περισσότερων σύγχρονων ηλεκτρικών συσκευών και συναρμολογήσεων.
Οι κύριες διατάξεις του:
- όταν ένα ρεύμα διέρχεται από ένα πηνίο σύρματος, σχηματίζεται μια μαγνητική ροή γύρω από αυτό, συλλαμβάνοντας όλες τις ίδιες στροφές που βρίσκονται κοντά.
- υπό την επίδραση αυτής της ροής, ένα EMF προκαλείται σε αυτά, συμπίπτοντας με τη μορφή αλλαγών με το αρχικό πεδίο.
- παρουσία σιδηρομαγνήτη σε αυτό, το αποτέλεσμα αυτού του αποτελέσματος ενισχύεται.
Όλες αυτές οι αρχές αποτελούν τη βάση για τη λειτουργία ενός σύγχρονου προϊόντος μετασχηματιστή. Όταν συνδέεται με τη δευτερεύουσα περιέλιξη του φορτίου, το κύκλωμα λειτουργίας κλείνει και η ενέργεια μεταδίδεται σχεδόν χωρίς απώλεια στον καταναλωτή.
Τρόποι λειτουργίας
Όπως όλες οι συσκευές μετατροπής, ο μετασχηματιστής έχει δύο τρόπους λειτουργίας:
- η λεγόμενη "ταχύτητα ρελαντί" ·
- λειτουργία φόρτωσης.
Κατά τη ρελαντί, η συσκευή λειτουργεί χωρίς φορτίο και καταναλώνει ελάχιστη ισχύ που διασκορπίζεται μόνο στην πρωτεύουσα περιέλιξη. Το ρεύμα σε αυτό είναι επίσης ελάχιστο και συνήθως δεν υπερβαίνει το 3-10% της τιμής που παρατηρείται με το συνδεδεμένο φορτίο. Στη δεύτερη περίπτωση, ένα ρεύμα αρχίζει να ρέει στις στροφές της δευτερεύουσας περιέλιξης, η τιμή του οποίου είναι αντιστρόφως ανάλογη με τον αριθμό των στροφών στο πηνίο.
Σε έναν μετασχηματιστή προς τα κάτω, η τάση σε αυτό είναι χαμηλότερη και το ρεύμα είναι περισσότερο. Σε αυτή τη λειτουργία, η ισχύς μεταφέρεται στο φορτίο λαμβάνοντας υπόψη τη θερμική απαγωγή στον πυρήνα του μετασχηματιστή.
κύριες παράμετροι
Κατά την εξέταση των παραμέτρων μετατροπέων τάσης και ρεύματος, είναι σημαντικό να σημειωθεί ο συντελεστής μετασχηματισμού k, οριζόμενος ως I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Εδώ τα w2 και w1 είναι ο αριθμός στροφών στις δευτερεύουσες και πρωτεύουσες περιελίξεις, αντίστοιχα. Επιπλέον, λαμβάνονται υπόψη τα χαρακτηριστικά του, όπως το μέγεθος του κεντρικού παραθύρου στο οποίο τοποθετούνται τα πηνία.
Μια άλλη παράμετρος που χαρακτηρίζει τις ιδιότητες μεταφοράς ενός μονοφασικού μετασχηματιστή διπλής περιέλιξης σε τάση είναι ο ίδιος συντελεστής μετασχηματισμού k, η τιμή του οποίου για μια συσκευή αναμονής είναι μικρότερη από 1. Και αντίστροφα, εάν k> 1, αυτό το προϊόν είναι ένας μετασχηματιστής αύξησης. Ελλείψει απωλειών στα καλώδια των περιελίξεων και της διασποράς ροής, αυτός ο δείκτης είναι πολύ απλός να υπολογιστεί. Για αυτό, είναι πιο βολικό να χρησιμοποιήσετε έναν απλό αλγόριθμο υπολογισμού: k = U2 / U1. Εάν υπάρχουν πολλές δευτερεύουσες περιελίξεις, η καθορισμένη παράμετρος θα πρέπει να προσδιορίζεται ξεχωριστά για καθεμία από αυτές.
Τύποι μετασχηματιστών και η εφαρμογή τους
Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού του πυρήνα, γνωστά δείγματα μονοφασικών μετασχηματιστών χωρίζονται σε προϊόντα ράβδου, δακτυλίου και θωράκισης. Σύμφωνα με το σχήμα του μαγνητικού κυκλώματος που χρησιμοποιείται σε αυτά, μπορούν να είναι:
- Σε σχήμα W;
- Τοροειδές;
- Σε σχήμα U
Κάθε μία από αυτές τις μορφές είναι κατάλληλη για ορισμένους σκοπούς που σχετίζονται με την ανάγκη απόκτησης συγκεκριμένων χαρακτηριστικών μετάδοσης.
Οι μεγαλύτεροι επιτεύξιμοι μετασχηματιστές μαγνητικής ζεύξης (MS) χωρίζονται σε προϊόντα με ισχυρές, μεσαίες και αδύναμες αλληλεπιδράσεις. Αυτά τα χαρακτηριστικά εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το σχεδιασμό του ίδιου του προϊόντος και τον τύπο του πυρήνα του.
Ένας μονοφασικός μετασχηματιστής είναι σε ζήτηση σε περιοχές όπου είναι απαραίτητος ο συντονισμός δύο κυκλωμάτων ισχύος με την ηλεκτρική απομόνωση καθενός από αυτά.
Λειτουργία προϊόντος
Όταν χειρίζεστε μονοφασικές συσκευές μετατροπής, δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στον ασφαλή χειρισμό τους, κάτι που εξηγείται από την υψηλή τάση που υπάρχει στις πρωτεύουσες περιελίξεις. Είναι επίσης σημαντικό να ληφθούν υπόψη τα ακόλουθα σημεία σχετικά με την εγκατάσταση και τη συμπερίληψη μετασχηματιστών σε ηλεκτρικά κυκλώματα:
- για την αποφυγή αστοχίας τυλίγματος (εξάντληση), τα δευτερεύοντα κυκλώματα πρέπει να προστατεύονται από βραχυκύκλωμα.
- Είναι σημαντικό να παρακολουθείτε τις θερμικές συνθήκες του πυρήνα και των περιελίξεων και, εάν είναι απαραίτητο, να εξασφαλίζετε την ψύξη τους.
Η φροντίδα ενός μονοφασικού μετασχηματιστή μειώνεται σε τυποποιημένες διαδικασίες, οι οποίες προβλέπονται από τις διατάξεις των τρεχόντων προτύπων.
