Trenutni napon od 220 volti u električnoj mreži u obliku u kojem ulazi u stan nije pogodan za rad većine elektroničkih uređaja. Da biste ga pretvorili u prikladan tip za napajanje kućanskih aparata, potrebni su posebni pretvarači zvani transformatori. Uz njihovu pomoć moguće je sniziti vrijednost napona napajanja na željenu vrijednost, a zatim ga ispraviti.
Pregled transformatora
Kao pretvarači, ti se uređaji tradicionalno upotrebljavaju za dovođenje do prihvatljivog oblika snage koja se šalje preko visokonaponskih vodova. Za "prijenos" na velike udaljenosti prikladni su samo izuzetno visoki naponi pri kojima struja može imati prihvatljivu vrijednost.
Ako pokušate prenijeti energiju barem stotinu kilometara u obliku uobičajenog napona od 380 volti, trebat će struja od milijun ampera kako bi se isporučila potrebna snaga potrošaču.
Za njegovo rasipanje potrebna je žica debljine ljudskog tijela, što je u praksi nemoguće provesti. Stoga se na strani strane koja proizvodi električnu energiju uz pomoć drugog (povećanog) transformatora njegova vrijednost diže na 110 kV. U tom je obliku nemoguće koristiti distribuciju električne energije u stambenim zgradama i proizvodnim pogonima. Stoga se nakon isporuke eksploziva u distribucijskim stanicama 110 kV smanjuje na 10 (6) kV.
Odavde odlaze u okružne transformatorske stanice, gdje u lokalnom padajućem transformatoru dobivaju svoj konačni oblik 380 (220) volti. Sa takvim potencijalnim vrijednostima energija se može lako transportirati podzemnim kabelom ili SIP zračnom žicom do krajnjeg potrošača. Stoga jednofazni transformator igra veliku ulogu u ljudskom životu.
Namjena i uređaj
Bilo koji fazni transformator od 220 V je električni uređaj koji radi samo u izmjeničnim krugovima. Uz njegovu pomoć, ulazni napon se pretvara u željenu vrijednost (najčešće se smanjuje). U ovom se slučaju povećava struja iz sekundarnog namota, jer se snaga prenosi gotovo bez gubitaka. Slijedi da je glavna svrha ovog uređaja dobiti napon potreban za rješavanje problema, a zatim ga koristiti za posebne svrhe.
Poznavanje dizajna transformatora, koji se sastoji od sljedećih glavnih elemenata, pomoći će vam da napravite cjelovitiju sliku:
- jezgra izrađena od feromagnetskih materijala;
- primarne i sekundarne zavojnice postavljene na izolirani okvir;
- zaštitni poklopac (ovaj je element izostao u velikom broju modela).
U nekim se uzorcima umjesto feromagneta koristi električni čelik ili permalloy. Izbor određene vrste jezgre ovisi o području upotrebe samog proizvoda.
Princip rada
Princip rada jednofaznog transformatora temelji se na zakonu prema kojem izmjenično električno polje koje djeluje u zavojnici inducira EMF u vodiču koji se nalazi u blizini. Pojava se naziva zakonom elektromagnetske indukcije Faradaya, koji je prvi otkrio ovaj zanimljiv učinak. Da bi to utemeljio, znanstvenik je razvio čitavu teoriju koja je bila osnova rada većine modernih električnih uređaja i sklopova.
Njegove glavne odredbe:
- kada struja prođe kroz zavojnicu žice, oko nje se formira magnetski tok, hvatajući sve iste zavoje smještene u blizini;
- pod utjecajem ovog toka u njima se inducira EMF koji se u obliku promjena podudara s početnim poljem;
- u prisutnosti feromagneta u njemu, učinak ovog učinka se pojačava.
Sva su ta načela osnova za rad modernog proizvoda transformatora. Kada se spoji na sekundarno navijanje tereta, radni krug se zatvara, a energija se gotovo bez gubitaka prenosi na potrošača.
Načini rada
Kao i svi uređaji za pretvaranje, transformator ima dva načina rada:
- takozvana "brzina praznog hoda";
- način učitavanja.
U praznom hodu uređaj radi bez opterećenja i troši najmanje snage koja se rasipa samo u primarnom namotu. Struja u njemu je također minimalna i obično ne prelazi 3-10% vrijednosti promatrane s povezanim opterećenjem. U drugom slučaju, na okretima sekundarnog namota počinje teći struja, čija je vrijednost obrnuto proporcionalna broju okreta u zavojnici.
U padajućem transformatoru napon u njemu je niži, a struja veća. U ovom se načinu snaga prenosi na opterećenje uzimajući u obzir toplinsko rasipanje u jezgri transformatora.
glavni parametri
Prilikom razmatranja parametara pretvarača napona i struje važno je napomenuti koeficijent transformacije k, definiran kao I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Ovdje su w2 i w1 broj zavoja u sekundarnom i primarnom namotu, respektivno. Uz to se uzimaju u obzir njegove karakteristike, poput veličine jezgre jezgre u koji su zavojnice postavljene.
Drugi parametar koji karakterizira prijenosna svojstva jednofaznog dvostrukog namota transformatora u naponu je isti koeficijent transformacije k, čija je vrijednost za silazni uređaj manja od 1. I obrnuto, ako je k> 1, ovaj je proizvod povećani transformator. U nedostatku gubitaka u žicama namotaja i disperziji protoka, ovaj je pokazatelj vrlo jednostavan za izračunavanje. Za to je najpovoljnije koristiti jednostavan algoritam izračuna: k = U2 / U1. Ako postoji nekoliko sekundarnih namotaja, određeni parametar treba odrediti za svaki od njih zasebno.
Vrste transformatora i njihova primjena
Prema dizajnerskim značajkama jezgre, dobro poznati uzorci jednofaznih transformatora dijele se na proizvode štapa, prstena i oklopa. Prema obliku magnetskog kruga koji se u njima koristi mogu biti:
- W obliku;
- toroidalni;
- U-oblika.
Svaki od ovih oblika prikladan je za određene svrhe povezane s potrebom da se dobiju određene prijenosne karakteristike.
Najveći dostižni magnetski spojni transformatori podijeljeni su u proizvode s jakim, srednjim i slabim interakcijama. Te karakteristike uvelike ovise o dizajnu samog proizvoda i vrsti njegove jezgre.
Jednofazni transformator je potreban u područjima gdje je potrebno koordinirati dva kruga snage s električnom izolacijom svakog od njih.
Rad proizvoda
Pri radu s jednofaznim pretvaračima posebna se pozornost posvećuje njihovom sigurnom rukovanju, što se objašnjava visokim naponom koji je prisutan na primarnim namotima. Važno je uzeti u obzir i sljedeće točke u vezi s ugradnjom i uključivanjem transformatora u električne krugove:
- kako bi se izbjegao kvar namota (izgaranje), sekundarni krugovi trebaju biti zaštićeni od kratkog spoja;
- Važno je pratiti toplinske uvjete jezgre i namotaja i, ako je potrebno, osigurati njihovo hlađenje.
Briga o jednofaznom transformatoru svodi se na standardne postupke koji su predviđeni odredbama važećih normi.
